ทำไมตัวเก็บประจุไม่ผ่านกระแสตรง? ทำไมตัวเก็บประจุไม่ผ่านกระแสตรง แต่ยอมให้กระแสสลับผ่านได้? ตัวเก็บประจุไฟฟ้าคืออะไร

สำหรับคำถาม เหตุใดตัวเก็บประจุจึงไม่ผ่านกระแสตรง แต่ผ่านกระแสสลับหรือไม่ มอบให้โดยผู้เขียน สด15สดคำตอบที่ดีที่สุดคือ กระแสไฟฟ้าจะไหลตราบใดที่ตัวเก็บประจุยังชาร์จอยู่เท่านั้น
ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงตัวเก็บประจุจะชาร์จค่อนข้างเร็วหลังจากนั้นกระแสไฟฟ้าจะลดลงและหยุดลงในทางปฏิบัติ
อยู่ในห่วงโซ่ กระแสสลับประจุตัวเก็บประจุแล้วแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนขั้วและเริ่มคายประจุแล้วประจุเข้า ด้านหลังฯลฯ - กระแสไหลอย่างต่อเนื่อง
ลองนึกภาพขวดโหลที่คุณสามารถเทน้ำได้จนเต็มเท่านั้น หากแรงดันไฟฟ้าคงที่ ธนาคารจะเติมและกระแสจะหยุด และหากแรงดันไฟฟ้าแปรผันน้ำจะถูกเทลงในโถ - เทออก - เติม ฯลฯ

คำตอบจาก โผล่หัวของคุณเข้าไป[มือใหม่]
ขอบคุณพวกคุณสำหรับข้อมูลที่ดี!!!

คำตอบจาก อโวทารา[คุรุ]
ตัวเก็บประจุไม่ผ่านกระแสไฟฟ้า สามารถชาร์จและคายประจุได้เท่านั้น
ที่กระแสตรง ตัวเก็บประจุจะชาร์จหนึ่งครั้งและจากนั้นจะไร้ประโยชน์ในวงจร
สำหรับกระแสไฟฟ้าที่เร้าใจเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจะมีประจุ (สะสมอยู่ในตัวมันเอง พลังงานไฟฟ้า) และเมื่อแรงดันไฟฟ้าเริ่มลดลงจากระดับสูงสุด มันจะส่งพลังงานกลับคืนสู่เครือข่ายพร้อมทั้งรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่
สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็นสูงสุด ตัวเก็บประจุจะชาร์จ เมื่อลดลงจากสูงสุดเป็น 0 จะคายประจุ และปล่อยพลังงานกลับคืนสู่เครือข่าย เมื่อขั้วเปลี่ยน ทุกอย่างจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันทุกประการ แต่มี ขั้วที่แตกต่างกัน

คำตอบจาก ฟลัช[คุรุ]
ตัวเก็บประจุไม่อนุญาตให้กระแสไหลผ่านตัวมันเองจริงๆ ตัวเก็บประจุจะสะสมประจุบนแผ่นของมันก่อน - บนแผ่นหนึ่งมีอิเล็กตรอนส่วนเกินส่วนอีกแผ่นขาด - จากนั้นปล่อยพวกมันออกไปเป็นผลให้อิเล็กตรอนวิ่งไปมาในวงจรภายนอก - พวกมันวิ่ง ห่างจากจานหนึ่ง วิ่งไปจานที่สองแล้วถอยกลับ นั่นคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไปมาในวงจรภายนอกนั้นมั่นใจได้ - แต่ไม่ได้อยู่ภายในตัวเก็บประจุ
จานตัวเก็บประจุสามารถรับอิเล็กตรอนได้กี่ตัวที่แรงดันไฟฟ้าหนึ่งโวลต์เรียกว่าความจุของตัวเก็บประจุ แต่โดยปกติแล้วจะวัดไม่ได้ในล้านล้านอิเล็กตรอน แต่ในหน่วยความจุทั่วไป - ฟารัด (ไมโครฟารัด, พิโคฟารัด)
เมื่อพวกเขาบอกว่ากระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ นี่เป็นเพียงการทำให้ง่ายขึ้น ทุกอย่างเกิดขึ้นราวกับว่ากระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วกระแสจะไหลจากภายนอกตัวเก็บประจุเท่านั้น
หากเราเจาะลึกเข้าไปในฟิสิกส์ การกระจายพลังงานในสนามระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุเรียกว่ากระแสดิสเพลสเมนต์ ตรงกันข้ามกับกระแสการนำซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของประจุ แต่กระแสดิสเพลสเมนต์เป็นแนวคิดจากพลศาสตร์ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับสมการของแมกซ์เวลล์ ซึ่งเป็นระดับนามธรรมที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

คำตอบจาก ตุ่ม[คุรุ]
ในแง่กายภาพล้วนๆ: ตัวเก็บประจุเกิดการแตกหักในวงจรเนื่องจากปะเก็นของมันไม่ได้สัมผัสกันจึงมีอิเล็กทริกอยู่ระหว่างพวกมัน และอย่างที่เราทราบกันดีว่าไดอิเล็กทริกไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นกระแสตรงจึงไม่ไหลผ่าน
แม้ว่า...
ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ในขณะที่เชื่อมต่อกับวงจร (การชาร์จหรือการประจุใหม่ของตัวเก็บประจุเกิดขึ้น) เมื่อสิ้นสุดกระบวนการชั่วคราว จะไม่มีกระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ เนื่องจากแผ่นของมันถูกคั่นด้วย a อิเล็กทริก ในวงจรกระแสสลับ จะมีการสั่นของกระแสสลับผ่านการรีชาร์จตัวเก็บประจุแบบวน
และสำหรับกระแสสลับ ตัวเก็บประจุจะเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการสั่น ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานไฟฟ้า และเมื่อใช้ร่วมกับขดลวดก็จะอยู่ร่วมกันอย่างสมบูรณ์ โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแม่เหล็ก และกลับมาด้วยความเร็ว/ความถี่เท่ากับโอเมก้า = 1/sqrt(C*L)
ตัวอย่าง: ปรากฏการณ์เช่นฟ้าผ่า ฉันคิดว่าฉันได้ยินมัน แม้ว่านี่จะเป็นตัวอย่างที่ไม่ดี แต่การชาร์จเกิดขึ้นที่นั่นผ่านการใช้พลังงานไฟฟ้า เนื่องจากการเสียดสีของอากาศในชั้นบรรยากาศบนพื้นผิวโลก แต่การพังทลายเสมอเช่นเดียวกับในตัวเก็บประจุจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อถึงแรงดันพังทลายที่เรียกว่าเท่านั้น
ฉันไม่รู้ว่าสิ่งนี้ช่วยคุณได้ไหม :)

คำตอบจาก ตำนาน@[มือใหม่]
ตัวเก็บประจุทำงานได้ทั้งในกระแสสลับและกระแสตรงเนื่องจากมีประจุที่กระแสตรงและไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานนั้นได้ทุกที่ ด้วยเหตุนี้สาขาย้อนกลับจึงเชื่อมต่อกับวงจรผ่านสวิตช์เพื่อเปลี่ยนขั้วเพื่อคายประจุและ สร้างที่ว่างสำหรับส่วนใหม่ ไม่มีการสลับกันต่อการปฏิวัติ แคนเดอร์ถูกชาร์จและคายประจุเนื่องจากการกลับขั้ว...

ท่านสุภาพบุรุษ ในบทความวันนี้ ผมอยากจะพิจารณาเรื่องนี้ สนใจสอบถาม, ยังไง ตัวเก็บประจุเอซี- หัวข้อนี้มีความสำคัญมากในด้านไฟฟ้า เนื่องจากในทางปฏิบัติตัวเก็บประจุมีอยู่ทั่วไปในวงจรที่มีกระแสสลับ และในเรื่องนี้ จะมีประโยชน์มากที่จะมีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับกฎหมายที่สัญญาณเปลี่ยนแปลงในกรณีนี้ เราจะพิจารณากฎหมายเหล่านี้ในวันนี้และในตอนท้ายเราจะแก้ไขปัญหาเชิงปฏิบัติอย่างหนึ่งในการกำหนดกระแสผ่านตัวเก็บประจุ

ท่านสุภาพบุรุษ จุดที่น่าสนใจที่สุดสำหรับเราคือแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุและกระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเก็บประจุมีความสัมพันธ์กันอย่างไรในกรณีที่ตัวเก็บประจุอยู่ในวงจรสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ

ทำไมจึงแปรผันทันที? ใช่ เพียงเพราะว่าตัวเก็บประจุอยู่ในวงจร กระแสตรงไม่ธรรมดา กระแสจะไหลผ่านในช่วงเวลาแรกเท่านั้นในขณะที่ตัวเก็บประจุถูกคายประจุ แล้วประจุตัวเก็บประจุก็แค่นั้น ไม่มีกระแสไฟฟ้า (ใช่ ใช่ ฉันได้ยินคนเริ่มตะโกนแล้วว่าประจุของตัวเก็บประจุตามทฤษฎีจะคงอยู่ได้นานอย่างไม่สิ้นสุด และอาจมีความต้านทานการรั่วไหลด้วย แต่สำหรับ ตอนนี้เรากำลังละเลยสิ่งนี้) ตัวเก็บประจุแบบชาร์จไฟสำหรับ ถาวรปัจจุบัน - เป็นยังไงบ้าง วงจรเปิด- เมื่อไหร่เราจะมีโอกาส. ตัวแปรปัจจุบัน - ทุกอย่างน่าสนใจยิ่งขึ้นที่นี่ ปรากฎว่าในกรณีนี้กระแสสามารถไหลผ่านตัวเก็บประจุได้ และตัวเก็บประจุในกรณีนี้ก็เทียบเท่ากัน ตัวต้านทานโดยมีแนวต้านที่ชัดเจน (หากคุณลืมเกี่ยวกับการเปลี่ยนเฟสทุกประเภทในตอนนี้ โปรดดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง) เราจำเป็นต้องได้รับความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันตกคร่อมตัวเก็บประจุ

ตอนนี้เราจะสมมติว่าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีเพียงตัวเก็บประจุเท่านั้นเอง โดยไม่มีส่วนประกอบอื่นใด เช่น ตัวต้านทานหรือตัวเหนี่ยวนำ ฉันขอเตือนคุณว่าในกรณีที่เรามีตัวต้านทานเพียงตัวเดียวในวงจร ปัญหาดังกล่าวจะแก้ไขได้ง่ายมาก: กระแสและแรงดันเชื่อมต่อกันผ่านกฎของโอห์ม เราได้พูดคุยเกี่ยวกับเรื่องนี้มากกว่าหนึ่งครั้ง ทุกอย่างง่ายมาก: แบ่งแรงดันไฟฟ้าด้วยความต้านทานและรับกระแส แต่แล้วตัวเก็บประจุล่ะ? ท้ายที่สุดแล้ว ตัวเก็บประจุไม่ใช่ตัวต้านทาน ฟิสิกส์ของกระบวนการมีความแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเชื่อมโยงกระแสและแรงดันไฟฟ้าเข้าด้วยกันเช่นนั้น อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้จะต้องทำ ดังนั้นเรามาลองหาเหตุผลกันดู

ก่อนอื่นขอย้อนกลับไป กลับไกล. แม้จะห่างไกลกันมากก็ตาม ถึงบทความแรกของฉันบนเว็บไซต์นี้ คนรุ่นเก่าอาจจำได้ว่านี่เป็นบทความเกี่ยวกับความเข้มแข็งในปัจจุบัน ในบทความนี้มีการแสดงออกที่น่าสนใจอย่างหนึ่งที่เชื่อมโยงความแรงของกระแสและประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำ นี่คือการแสดงออกนั่นเอง

บางคนอาจแย้งว่าในบทความเกี่ยวกับความเข้มแข็งในปัจจุบันนั้นรายการได้ผ่านไปแล้ว ∆qและ ∆t- ประจุจำนวนน้อยมากและเวลาที่ประจุนี้ผ่านหน้าตัดของตัวนำ อย่างไรก็ตาม ในที่นี้เราจะใช้สัญลักษณ์ via ดีคิวและ dt- ผ่านส่วนต่าง เราจะต้องมีการเป็นตัวแทนดังกล่าวในภายหลัง หากคุณไม่เข้าไปลึกเข้าไปในป่าของ Matan แล้วล่ะก็ ดีคิวและ dtไม่มีความแตกต่างเป็นพิเศษจากที่นี่ ∆qและ ∆t- แน่นอนว่าคนที่มีความรู้เชิงลึกในคณิตศาสตร์ระดับสูงสามารถโต้เถียงกับข้อความนี้ได้ แต่ตอนนี้ฉันไม่ต้องการมุ่งความสนใจไปที่สิ่งเหล่านี้

ดังนั้นเราจึงจำการแสดงออกถึงความแข็งแกร่งในปัจจุบันได้ ตอนนี้เรามาดูกันว่าความจุของตัวเก็บประจุมีความสัมพันธ์กันอย่างไร กับ, ค่าใช้จ่าย ถามที่เขาสะสมไว้ในตัวเองและความตึงเครียด ยูบนตัวเก็บประจุซึ่งเกิดขึ้นในกรณีนี้ เราจำได้ว่าหากตัวเก็บประจุสะสมประจุไว้แรงดันไฟฟ้าก็จะเกิดขึ้นบนจานของมันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เรายังพูดถึงเรื่องนี้ก่อนหน้านี้ในบทความนี้ เราจะต้องมีสูตรนี้ ซึ่งเพียงเชื่อมต่อประจุกับแรงดันไฟฟ้า

ลองแสดงประจุของตัวเก็บประจุจากสูตรนี้:

และตอนนี้มีสิ่งล่อใจครั้งใหญ่มากที่จะแทนที่นิพจน์นี้กับประจุของตัวเก็บประจุให้เป็นสูตรก่อนหน้าสำหรับความแรงของกระแส ลองดูให้ละเอียดยิ่งขึ้น - จากนั้นความแรงของกระแส, ความจุของตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อถึงกัน! มาทดแทนกันโดยไม่ชักช้า:

ความจุของเราคือปริมาณ คงที่- มันถูกกำหนดแล้ว โดยตัวตัวเก็บประจุเองเท่านั้นโครงสร้างภายใน ประเภทไดอิเล็กทริก และอื่นๆ อีกมากมาย เราได้พูดคุยเกี่ยวกับรายละเอียดทั้งหมดนี้ในบทความก่อนหน้านี้ ดังนั้นความจุ กับตัวเก็บประจุเนื่องจากเป็นค่าคงที่จึงสามารถนำออกมาได้อย่างปลอดภัยเป็นเครื่องหมายดิฟเฟอเรนเชียล (นี่คือกฎสำหรับการทำงานกับดิฟเฟอเรนเชียลเดียวกันเหล่านี้) แต่ด้วยความตึงเครียด ยูคุณไม่สามารถทำอย่างนั้นได้! แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนไปตามเวลา- ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? คำตอบคือเบื้องต้น: เมื่อกระแสไหลผ่านแผ่นตัวเก็บประจุ ประจุจะเปลี่ยนไปอย่างเห็นได้ชัด และการเปลี่ยนแปลงประจุจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุอย่างแน่นอน ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าถือได้ว่าเป็นฟังก์ชันหนึ่งของเวลาและไม่สามารถลบออกจากส่วนต่างได้ ดังนั้น เมื่อดำเนินการแปลงตามที่ระบุข้างต้นแล้ว เราจะได้รายการต่อไปนี้:

ท่านสุภาพบุรุษ ฉันขอแสดงความยินดีกับคุณอย่างรวดเร็ว - เราเพิ่งได้รับสำนวนที่มีประโยชน์มากซึ่งเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวเก็บประจุและกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ ดังนั้นหากเรารู้กฎการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า เราก็สามารถค้นหากฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านตัวเก็บประจุได้อย่างง่ายดายโดยเพียงแค่หาอนุพันธ์

แต่กรณีตรงกันข้ามล่ะ? สมมติว่าเรารู้กฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ และเราต้องการหากฎการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่พาดผ่านตัวเก็บประจุ ผู้อ่านที่มีความรู้ด้านคณิตศาสตร์อาจเดาได้แล้วว่าในการแก้ปัญหานี้ก็เพียงพอแล้วที่จะรวมนิพจน์ที่เขียนไว้ข้างต้นเข้าด้วยกัน นั่นคือผลลัพธ์จะมีลักษณะดังนี้:

อันที่จริงสำนวนทั้งสองนี้เกี่ยวกับเรื่องเดียวกัน แค่อันแรกใช้ในกรณีที่เรารู้ว่ากฎการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุ และเราต้องการหากฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ และอย่างที่สองเมื่อเรารู้ว่ากระแสเปลี่ยนแปลงผ่านตัวเก็บประจุอย่างไร และเราต้องการหากฎการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้จำเรื่องทั้งหมดนี้ได้ดีขึ้น ท่านสุภาพบุรุษ ฉันได้เตรียมภาพอธิบายไว้ให้คุณแล้ว ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 - รูปภาพอธิบาย

โดยพื้นฐานแล้วมันแสดงให้เห็นข้อสรุปในรูปแบบย่อที่น่าจะจดจำได้ดี

ท่านสุภาพบุรุษโปรดทราบ- ผลลัพธ์ที่ได้นั้นใช้ได้กับกฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสและแรงดันไม่จำเป็นต้องมีค่าไซน์ โคไซน์ คดเคี้ยว หรืออย่างอื่น หากคุณมีกฎของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าโดยพลการอย่างสมบูรณ์แม้กระทั่งโดยสมบูรณ์ไม่ได้อธิบายไว้ในวรรณกรรมใด ๆ คุณ(t)ที่จ่ายให้กับตัวเก็บประจุคุณสามารถกำหนดกฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านตัวเก็บประจุได้โดยการแยกความแตกต่าง และในทำนองเดียวกัน หากคุณรู้กฎการเปลี่ยนแปลงของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ มัน)จากนั้นเมื่อพบอินทิกรัลแล้วคุณจะพบว่าแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปอย่างไร

ดังนั้นเราจึงค้นพบวิธีเชื่อมต่อกระแสและแรงดันไฟฟ้าเข้าด้วยกันสำหรับสิ่งใด ๆ แม้แต่ตัวเลือกที่บ้าที่สุดสำหรับการเปลี่ยนแปลง แต่บางกรณีพิเศษก็น่าสนใจไม่น้อย เช่น กรณีของคนที่หลงรักพวกเราไปแล้ว ไซน์ปัจจุบัน. มาจัดการกับมันตอนนี้

ปล่อยให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุความจุ คเปลี่ยนแปลงตามกฎของไซน์ในลักษณะนี้

เราได้พูดคุยกันโดยละเอียดก่อนหน้านี้เล็กน้อยว่าปริมาณทางกายภาพที่อยู่ด้านหลังตัวอักษรแต่ละตัวในสำนวนนี้คืออะไร ในกรณีนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร? ใช้ความรู้ที่เราได้รับมา แทนที่นิพจน์นี้เป็นสูตรทั่วไปอย่างโง่เขลาแล้วหาอนุพันธ์

หรือเขียนแบบนี้ก็ได้

ท่านสุภาพบุรุษ ฉันอยากจะเตือนคุณว่าข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างไซน์และโคไซน์ก็คือ เฟสหนึ่งถูกเลื่อนไป 90 องศาเมื่อเทียบกับอีกเฟสหนึ่ง หรือถ้าจะพูดเป็นภาษาคณิตศาสตร์ล่ะก็ - ไม่ชัดเจนว่าสำนวนนี้มาจากไหน? Google มัน สูตรลด- เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ มันไม่เสียหายที่จะรู้ ยังดีกว่าถ้าคุณคุ้นเคย วงกลมตรีโกณมิติทั้งหมดนี้สามารถมองเห็นได้ชัดเจนมาก

ท่านสุภาพบุรุษ ฉันจะสังเกตประเด็นหนึ่งทันที ในบทความของฉัน ฉันจะไม่พูดถึงกฎในการค้นหาอนุพันธ์และการหาปริพันธ์ ฉันหวังว่าคุณจะมีความเข้าใจทั่วไปเกี่ยวกับประเด็นเหล่านี้เป็นอย่างน้อย อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคุณจะไม่ทราบวิธีการทำเช่นนี้ แต่ฉันจะพยายามนำเสนอเนื้อหาในลักษณะที่ทำให้สาระสำคัญของสิ่งต่าง ๆ ชัดเจนแม้ว่าจะไม่มีการคำนวณขั้นกลางก็ตาม ดังนั้นตอนนี้เราได้รับข้อสรุปที่สำคัญ - หากแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงตามกฎของไซน์กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมันจะเปลี่ยนไปตามกฎโคไซน์ นั่นคือกระแสและแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะเลื่อนสัมพันธ์กันในเฟส 90 องศา นอกจากนี้เรายังสามารถหาค่าแอมพลิจูดของกระแสได้ค่อนข้างง่าย (นี่คือปัจจัยที่ปรากฏด้านหน้าไซน์) นั่นคือจุดสูงสุดนั้น จุดสูงสุดนั้นที่กระแสไปถึง อย่างที่คุณเห็นมันขึ้นอยู่กับความจุ คตัวเก็บประจุ, แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวเก็บประจุ ยูม. และความถี่ ω - นั่นคือยิ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้มากเท่าใด ความจุของตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้น และความถี่ของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าก็จะมากขึ้นเท่านั้น แอมพลิจูดของกระแสที่ผ่านตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น มาสร้างกราฟโดยแสดงกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุในสนามเดียว ยังไม่มีตัวเลขเฉพาะ เพียงแสดงคุณภาพ กราฟนี้แสดงในรูปที่ 2 (คลิกรูปภาพได้)

รูปที่ 2 - กระแสไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุ

ในรูปที่ 2 กราฟสีน้ำเงินคือกระแสไซน์ซอยด์ที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ และกราฟสีแดงคือแรงดันไซน์ซอยด์ที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ จากรูปนี้จะเห็นได้ชัดเจนว่ากระแสอยู่ข้างหน้าแรงดันไฟฟ้า (ยอดของไซนัสอยด์ปัจจุบันอยู่ที่ ไปทางซ้ายจุดสูงสุดที่สอดคล้องกันของแรงดันไซนัสอยด์นั่นคือพวกมันมา ก่อนหน้านี้).

ตอนนี้เรามาทำงานในทางกลับกันกัน แจ้งให้เราทราบกฎแห่งการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน ฉัน(เสื้อ)ผ่านตัวเก็บประจุที่มีความจุ ค- และปล่อยให้กฎนี้เป็นไซน์ซอยด์ด้วย

มาดูกันว่าในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนไปอย่างไร ลองใช้สูตรทั่วไปของเรากับอินทิกรัล:

โดยการเปรียบเทียบแบบสัมบูรณ์กับการคำนวณที่เขียนไว้แล้ว ความตึงเครียดสามารถแสดงได้ด้วยวิธีนี้

เราใช้ข้อมูลที่น่าสนใจจากตรีโกณมิติอีกครั้ง - และอีกครั้ง สูตรลดพวกเขาจะเข้ามาช่วยเหลือคุณหากยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงเกิดขึ้นเช่นนี้

เราได้ข้อสรุปอะไรจากการคำนวณเหล่านี้? และข้อสรุปยังคงเหมือนกับที่ทำไปแล้ว: กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุจะเลื่อนไปเป็นเฟสสัมพันธ์กัน 90 องศา ยิ่งกว่านั้นพวกเขาถูกเปลี่ยนด้วยเหตุผล ปัจจุบัน ข้างหน้าแรงดันไฟฟ้า. ทำไมจึงเป็นเช่นนี้? ฟิสิกส์ของกระบวนการที่อยู่เบื้องหลังสิ่งนี้คืออะไร? ลองคิดดูสิ

ลองจินตนาการดูว่า ไม่มีการเรียกเก็บเงินเราเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า ในตอนแรกไม่มีประจุในตัวเก็บประจุเลย: มันถูกปล่อยออกมา และเนื่องจากไม่มีประจุจึงไม่มีแรงดันไฟฟ้า แต่มีกระแสไฟฟ้าปรากฏขึ้นทันทีเมื่อต่อตัวเก็บประจุเข้ากับแหล่งกำเนิด คุณสังเกตเห็นสุภาพบุรุษไหม? ยังไม่มีแรงดันไฟฟ้า (ยังไม่มีเวลาเพิ่ม) แต่มีกระแสอยู่แล้ว- นอกจากนี้ในช่วงเวลาของการเชื่อมต่อนี้กระแสในวงจรจะสูงสุด (ตัวเก็บประจุที่คายประจุจะเทียบเท่ากับการลัดวงจรในวงจร) มากสำหรับความล่าช้าระหว่างแรงดันและกระแส เมื่อกระแสไหลประจุเริ่มสะสมบนแผ่นตัวเก็บประจุนั่นคือแรงดันไฟฟ้าเริ่มเพิ่มขึ้นและกระแสจะค่อยๆลดลง และหลังจากนั้นครู่หนึ่งประจุจะสะสมบนแผ่นมากจนแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุจะเท่ากับแรงดันแหล่งกำเนิดและกระแสในวงจรจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์

ตอนนี้ขออันนี้ เรียกเก็บเงินเราถอดตัวเก็บประจุออกจากแหล่งกำเนิดและลัดวงจร เราจะได้อะไร? แต่ในทางปฏิบัติเหมือนกัน ในช่วงแรกกระแสจะสูงสุดและแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุจะยังคงเหมือนเดิมโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง นั่นคือกระแสอยู่ข้างหน้าอีกครั้งและแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปหลังจากนั้น เมื่อกระแสไหล แรงดันไฟฟ้าจะเริ่มค่อยๆ ลดลง และเมื่อกระแสไฟฟ้าหยุดสนิท ก็จะกลายเป็นศูนย์เช่นกัน

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ของกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่ คุณสามารถใช้ได้อีกครั้ง การเปรียบเทียบประปา- ลองจินตนาการว่าตัวเก็บประจุที่มีประจุคือถังที่เต็มไปด้วยน้ำ ถังนี้มีก๊อกน้ำอยู่ด้านล่างซึ่งคุณสามารถระบายน้ำได้ มาเปิดก๊อกนี้กัน ทันทีที่เราเปิดน้ำจะไหลทันที และแรงดันในถังจะค่อยๆ ลดลงตามน้ำที่ไหลออก กล่าวโดยคร่าวๆ คือ น้ำหยดหนึ่งจาก faucet จะแซงหน้าการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน เช่นเดียวกับกระแสในตัวเก็บประจุที่แซงหน้าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

การให้เหตุผลที่คล้ายกันสามารถดำเนินการได้สำหรับสัญญาณไซน์ เมื่อกระแสและแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามกฎของไซน์ และสำหรับสัญญาณใดๆ ก็ตาม ฉันหวังว่าประเด็นนี้ชัดเจน

มาดูกันสักหน่อย การคำนวณเชิงปฏิบัติกระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุและกราฟพล็อต

ขอให้เรามีแหล่งกำเนิดแรงดันไซน์ซอยด์ค่าประสิทธิผลคือ 220 โวลต์และความถี่ 50 เฮิรตซ์- นั่นคือทุกอย่างเหมือนกับในซ็อกเก็ตของเราทุกประการ ตัวเก็บประจุที่มีความจุเท่ากับ 1 µF- เช่น ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม K73-17ซึ่งออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 400 V (และตัวเก็บประจุสำหรับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าไม่ควรเชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V) ซึ่งมีความจุ 1 μF เพื่อให้คุณเข้าใจว่าเรากำลังเผชิญกับอะไร ในรูปที่ 3 ฉันได้วางรูปถ่ายของสัตว์ตัวนี้ไว้ (ขอบคุณ Diamond สำหรับรูปภาพ)

รูปที่ 3 - ค้นหากระแสผ่านตัวเก็บประจุนี้

จำเป็นต้องกำหนดว่าแอมพลิจูดของกระแสจะไหลผ่านตัวเก็บประจุนี้เท่าใด และสร้างกราฟของกระแสและแรงดัน

ก่อนอื่นเราต้องเขียนกฎการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในเต้าเสียบ ถ้าคุณจำได้, แอมพลิจูดค่าแรงดันไฟฟ้าในกรณีนี้คือประมาณ 311 V เหตุใดจึงเป็นเช่นนี้ มาจากไหน และวิธีการเขียนกฎการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในเต้าเสียบสามารถอ่านได้ในบทความนี้ เราจะนำเสนอผลทันที ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าในเต้ารับจะเปลี่ยนแปลงตามกฎหมาย

ตอนนี้เราสามารถใช้สูตรที่ได้รับก่อนหน้านี้ซึ่งจะสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าในเต้าเสียบกับกระแสผ่านตัวเก็บประจุ ผลลัพธ์จะมีลักษณะเช่นนี้

เราเพียงแทนที่ความจุของตัวเก็บประจุที่ระบุในเงื่อนไขค่าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าและความถี่วงกลมของแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายในสูตรทั่วไป เป็นผลให้หลังจากคูณปัจจัยทั้งหมดแล้วเราจะได้กฎการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันดังต่อไปนี้:

แค่นั้นแหละสุภาพบุรุษ ปรากฎว่าค่าแอมพลิจูดของกระแสผ่านตัวเก็บประจุน้อยกว่า 100 mA เล็กน้อย มันมากหรือน้อย? ไม่สามารถเรียกได้ว่าคำถามถูกต้อง ตามมาตรฐานของอุปกรณ์อุตสาหกรรมซึ่งมีกระแสไฟฟ้าหลายร้อยแอมแปร์ปรากฏถือว่าน้อยมาก ใช่และสำหรับ เครื่องใช้ในครัวเรือนโดยที่หลายสิบแอมแปร์ก็ไม่ใช่เรื่องแปลกเช่นกัน อย่างไรก็ตาม แม้กระแสน้ำดังกล่าวก็ยังก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อมนุษย์! จากนี้ไปคุณไม่ควรคว้าตัวเก็บประจุดังกล่าวที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V อย่างไรก็ตามตามหลักการนี้เป็นไปได้ที่จะผลิตอุปกรณ์จ่ายไฟที่เรียกว่าตัวเก็บประจุดับ นี่เป็นหัวข้อสำหรับบทความแยกต่างหากและเราจะไม่พูดถึงมันที่นี่

ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดี แต่เราเกือบลืมเกี่ยวกับกราฟที่เราต้องสร้าง เราต้องแก้ไขด่วน! ดังนั้นจึงนำเสนอในรูปที่ 4 และรูปที่ 5 ในรูปที่ 4 คุณสามารถสังเกตกราฟของแรงดันไฟฟ้าในซ็อกเก็ตและในรูปที่ 5 - กฎของการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันผ่านตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับซ็อกเก็ตดังกล่าว

รูปที่ 4 - กราฟแรงดันไฟฟ้าขาออก

รูปที่ 5 - กราฟของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ

ดังที่เราเห็นจากภาพเหล่านี้ กระแสและแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป 90 องศาตามที่ควรจะเป็น และบางทีผู้อ่านอาจมีความคิด - หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวเก็บประจุและมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุ ก็อาจมีการปล่อยพลังงานบางส่วนผ่านตัวเก็บประจุด้วย อย่างไรก็ตามฉันรีบเตือนคุณ - สำหรับตัวเก็บประจุสถานการณ์เป็นอย่างแน่นอน ไม่ใช่วิธีนี้- หากเราพิจารณาตัวเก็บประจุในอุดมคติ ก็จะไม่มีการปล่อยพลังงานไปที่ตัวเก็บประจุเลย แม้ว่ากระแสไฟฟ้าจะไหลและแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุก็ตาม ทำไม ยังไงล่ะ? เกี่ยวกับมัน - ในบทความต่อๆ ไป นั่นคือทั้งหมดสำหรับวันนี้ ขอบคุณสำหรับการอ่าน ขอให้โชคดี แล้วพบกันใหม่ตอนหน้า!

เข้าร่วมกับเรา

โดยที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะผลิตแรงดันไฟฟ้าแบบไซนูซอยด์ มาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้นในวงจรเมื่อเราปิดกุญแจ เราจะพิจารณาช่วงเวลาเริ่มต้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นศูนย์

ในช่วงไตรมาสแรกของช่วงเวลา แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นโดยเริ่มจากศูนย์ และตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จ กระแสจะปรากฏขึ้นในวงจร แต่ในช่วงแรกของการชาร์จตัวเก็บประจุแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าบนเพลตของมันเพิ่งปรากฏขึ้นและยังมีขนาดเล็กมาก แต่กระแสในวงจร (กระแสประจุ) จะยิ่งใหญ่ที่สุด เมื่อประจุของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น กระแสในวงจรจะลดลงและเป็นศูนย์ในขณะที่ประจุประจุเต็ม ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าบนแผ่นตัวเก็บประจุซึ่งปฏิบัติตามแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างเคร่งครัดจะกลายเป็นค่าสูงสุดในขณะนี้ แต่เป็นสัญญาณตรงกันข้ามนั่นคือมุ่งสู่แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ข้าว. 1. การเปลี่ยนแปลงกระแสและแรงดันในวงจรที่มีความจุไฟฟ้า

ดังนั้นกระแสจะพุ่งเข้าสู่ตัวเก็บประจุไร้ประจุด้วยแรงสูงสุด แต่จะเริ่มลดลงทันทีเมื่อแผ่นตัวเก็บประจุเต็มไปด้วยประจุและลดลงเหลือศูนย์และชาร์จจนเต็ม

ลองเปรียบเทียบปรากฏการณ์นี้กับสิ่งที่เกิดขึ้นกับการไหลของน้ำในท่อที่เชื่อมต่อเรือสื่อสารสองลำ (รูปที่ 2) ซึ่งอันหนึ่งเต็มและอีกอันว่างเปล่า เพียงดึงวาล์วที่ขวางทางน้ำออก แล้วน้ำจะไหลจากถังด้านซ้ายทันทีภายใต้แรงดันสูงผ่านท่อไปยังถังด้านขวาที่ว่างเปล่า อย่างไรก็ตาม แรงดันน้ำในท่อจะเริ่มลดลงทันทีเนื่องจากการปรับระดับในถังและจะลดลงเหลือศูนย์ น้ำจะหยุดไหล

ข้าว. 2. การเปลี่ยนแปลงแรงดันน้ำในท่อที่เชื่อมต่อภาชนะสื่อสารจะคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรระหว่างการชาร์จตัวเก็บประจุ

ในทำนองเดียวกัน กระแสจะไหลเข้าสู่ตัวเก็บประจุที่ไม่มีประจุก่อน แล้วค่อย ๆ อ่อนลงขณะประจุ

เมื่อเริ่มไตรมาสที่ 2 เมื่อแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มต้นอย่างช้าๆ ในตอนแรก แล้วลดลงเร็วขึ้นเรื่อยๆ ตัวเก็บประจุที่มีประจุจะถูกคายประจุไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งจะทำให้เกิดกระแสคายประจุในวงจร เมื่อแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง ตัวเก็บประจุจะถูกคายประจุมากขึ้นเรื่อยๆ และกระแสคายประจุในวงจรจะเพิ่มขึ้น ทิศทางของกระแสประจุในไตรมาสนี้ของงวดจะตรงกันข้ามกับทิศทางของกระแสประจุในไตรมาสแรกของงวด ดังนั้น เส้นโค้งปัจจุบันที่ผ่านค่าศูนย์จึงอยู่ต่ำกว่าแกนเวลา

เมื่อสิ้นสุดครึ่งรอบแรก แรงดันไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตลอดจนตัวเก็บประจุจะเข้าใกล้ศูนย์อย่างรวดเร็ว และกระแสไฟฟ้าในวงจรจะค่อยๆ ถึงค่าสูงสุด โปรดจำไว้ว่าขนาดของกระแสในวงจรนั้นยิ่งใหญ่ ยิ่งปริมาณประจุที่ถ่ายโอนไปตามวงจรมากขึ้นก็จะชัดเจนว่าทำไมกระแสถึงสูงสุดเมื่อแรงดันไฟฟ้าบนแผ่นตัวเก็บประจุและดังนั้นประจุของตัวเก็บประจุ ลดลงอย่างรวดเร็ว

เมื่อเริ่มต้นไตรมาสที่สามของช่วงเวลาตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จอีกครั้ง แต่ขั้วของแผ่นเปลือกโลกตลอดจนขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้ามและกระแสยังคงไหลไปในทิศทางเดียวกัน จะเริ่มลดลงเมื่อประจุตัวเก็บประจุ เมื่อสิ้นสุดไตรมาสที่สามของช่วงเวลา เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวเก็บประจุถึงค่าสูงสุด กระแสไฟฟ้าจะกลายเป็นศูนย์

ในช่วงไตรมาสสุดท้ายของช่วงเวลา แรงดันไฟฟ้า ลดลง ลดลงเหลือศูนย์ และกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางในวงจรถึงค่าสูงสุด สิ่งนี้จะสิ้นสุดช่วงเวลา หลังจากนั้นช่วงเวลาถัดไปจะเริ่มต้นขึ้น การทำซ้ำช่วงเวลาก่อนหน้า ฯลฯ

ดังนั้น, ภายใต้อิทธิพล แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะชาร์จตัวเก็บประจุสองครั้งต่องวด (ไตรมาสที่หนึ่งและสามของงวด) และคายประจุตัวเก็บประจุสองครั้ง (ไตรมาสที่สองและสี่ของงวด)แต่เนื่องจากการสลับกันแต่ละครั้งจะมาพร้อมกับการชาร์จและการปล่อยกระแสผ่านวงจรเราสามารถสรุปได้ว่า .

คุณสามารถตรวจสอบสิ่งนี้ได้โดยใช้การทดลองง่ายๆ ต่อไปนี้ เชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีความจุ 4-6 ไมโครฟารัดเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลัก AC ผ่านหลอดไฟไฟฟ้า 25 วัตต์ ไฟจะสว่างขึ้นและจะไม่ดับจนกว่าวงจรจะขาด แสดงว่ากระแสสลับไหลผ่านวงจรด้วยความจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม แน่นอนว่ามันผ่านไปไม่ได้ผ่านอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุ แต่ในแต่ละช่วงเวลามันแสดงถึงกระแสประจุหรือกระแสคายประจุของตัวเก็บประจุ

ดังที่เราทราบอิเล็กทริกนั้นมีโพลาไรซ์ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อประจุตัวเก็บประจุและโพลาไรซ์ของมันจะหายไปเมื่อตัวเก็บประจุถูกปล่อยออกมา

ในกรณีนี้อิเล็กทริกที่มีกระแสไบแอสเกิดขึ้นจะทำหน้าที่เป็นวงจรต่อเนื่องสำหรับกระแสสลับและแบ่งวงจรสำหรับกระแสตรง แต่กระแสดิสเพลสเมนต์ถูกสร้างขึ้นภายในอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่มีการถ่ายโอนประจุผ่านวงจรเกิดขึ้น

ความต้านทานที่ตัวเก็บประจุมีต่อไฟฟ้ากระแสสลับนั้นขึ้นอยู่กับค่าความจุของตัวเก็บประจุและความถี่ของกระแส

ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมากขึ้น ประจุที่ถ่ายโอนผ่านวงจรก็จะยิ่งมากขึ้นในระหว่างการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ และด้วยเหตุนี้ กระแสไฟฟ้าในวงจรก็จะยิ่งมากขึ้น กระแสที่เพิ่มขึ้นในวงจรบ่งชี้ว่าความต้านทานลดลง

เพราะฉะนั้น, เมื่อความจุเพิ่มขึ้น ความต้านทานของวงจรต่อกระแสสลับจะลดลง

การเพิ่มขึ้นจะเพิ่มปริมาณประจุที่ถ่ายโอนผ่านวงจร เนื่องจากประจุ (เช่นเดียวกับการคายประจุ) ของตัวเก็บประจุจะต้องเกิดขึ้นเร็วกว่าที่ความถี่ต่ำ ในเวลาเดียวกันการเพิ่มจำนวนประจุที่ถ่ายโอนต่อหน่วยเวลาจะเท่ากับการเพิ่มขึ้นของกระแสในวงจรและส่งผลให้ความต้านทานลดลง

หากเราค่อยๆ ลดความถี่ของกระแสสลับลงและลดกระแสให้คงที่ ความต้านทานของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับวงจรก็จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ (วงจรเปิด) เมื่อถึงเวลาที่ปรากฏ

เพราะฉะนั้น, เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ความต้านทานของตัวเก็บประจุต่อกระแสสลับจะลดลง

เช่นเดียวกับความต้านทานของขดลวดต่อกระแสสลับที่เรียกว่าอุปนัย ความต้านทานของตัวเก็บประจุก็มักจะเรียกว่าตัวเก็บประจุ

ดังนั้น, ความจุจะมากขึ้น ความจุของวงจรและความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่จ่ายก็จะยิ่งลดลง

ความจุแสดงโดย Xc และวัดเป็นโอห์ม

การพึ่งพาความจุกับความถี่ปัจจุบันและความจุของวงจรถูกกำหนดโดยสูตร Xc = 1/ωС โดยที่ ω - ความถี่วงกลมเท่ากับผลคูณของ 2π ฉ, ความจุ C ของวงจรในหน่วยฟารัด

รีแอคแทนซ์แบบคาปาซิทีฟ เช่นเดียวกับรีแอคแตนซ์แบบอินดัคทีฟ นั้นมีปฏิกิริยาในธรรมชาติ เนื่องจากตัวเก็บประจุไม่ใช้พลังงานจากแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

สูตรสำหรับวงจรที่มีความจุคือ I = U/Xc โดยที่ I และ U คือค่าประสิทธิผลของกระแสและแรงดัน Xc คือความจุของวงจร

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุเพื่อให้มีความต้านทานสูงต่อกระแสความถี่ต่ำและกระแสความถี่สูงผ่านได้ง่ายถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรอุปกรณ์สื่อสาร

ด้วยความช่วยเหลือของตัวเก็บประจุเช่นสามารถแยกกระแสตรงและกระแสความถี่ต่ำออกจากกระแสความถี่สูงที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวงจรได้

หากจำเป็นต้องปิดกั้นเส้นทางของกระแสความถี่ต่ำเข้าไปในส่วนความถี่สูงของวงจร ตัวเก็บประจุขนาดเล็กจะเชื่อมต่อแบบอนุกรม มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อกระแสความถี่ต่ำและในขณะเดียวกันก็ส่งผ่านกระแสความถี่สูงได้อย่างง่ายดาย

หากจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าความถี่สูงเข้าสู่วงจรไฟฟ้าของสถานีวิทยุ ให้ใช้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่โดยเชื่อมต่อแบบขนานกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ในกรณีนี้กระแสความถี่สูงจะไหลผ่านตัวเก็บประจุโดยผ่านวงจรจ่ายไฟของสถานีวิทยุ

ความต้านทานแบบแอคทีฟและตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

ในทางปฏิบัติ มักมีกรณีที่วงจรอยู่ในอนุกรมที่มีความจุไฟฟ้า ความต้านทานรวมของวงจรในกรณีนี้จะถูกกำหนดโดยสูตร

เพราะฉะนั้น, ความต้านทานรวมของวงจรที่ประกอบด้วยความต้านทานแบบแอคทีฟและคาปาซิทีฟต่อกระแสสลับเท่ากับรากที่สองของผลรวมของกำลังสองของความต้านทานแบบแอคทีฟและคาปาซิทีฟของวงจรนี้

กฎของโอห์มยังคงใช้ได้สำหรับวงจรนี้ I = U/Z

ในรูป รูปที่ 3 แสดงเส้นโค้งที่แสดงลักษณะความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าในวงจรที่มีความต้านทานแบบคาปาซิทีฟและแอคทีฟ

ข้าว. 3. กระแส แรงดัน และกำลังในวงจรที่มีตัวเก็บประจุและความต้านทานแบบแอคทีฟ

ดังที่เห็นได้จากรูป กระแสไฟฟ้าในกรณีนี้นำไปสู่แรงดันไฟฟ้าไม่ใช่หนึ่งในสี่ของช่วงเวลา แต่น้อยกว่า เนื่องจากความต้านทานแบบแอคทีฟได้ละเมิดธรรมชาติของวงจรแบบ capacitive (ปฏิกิริยา) ล้วนๆ ดังที่เห็นได้จากเฟสที่ลดลง กะ. ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของวงจรจะถูกกำหนดเป็นผลรวมของสององค์ประกอบ: ส่วนประกอบปฏิกิริยาของแรงดันไฟฟ้า u c ซึ่งจะเอาชนะความจุของวงจรและส่วนประกอบที่ใช้งานของแรงดันไฟฟ้าซึ่งเอาชนะความต้านทานที่ใช้งานอยู่

ยิ่งความต้านทานแบบแอกทีฟของวงจรมากเท่าใด การเปลี่ยนเฟสก็จะยิ่งน้อยลงระหว่างกระแสและแรงดันเท่านั้น

เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงกำลังในวงจร (ดูรูปที่ 3) สองครั้งในช่วงเวลานั้นได้รับสัญญาณลบ ซึ่งดังที่เราทราบแล้วว่าเป็นผลมาจากลักษณะปฏิกิริยาของวงจร ยิ่งวงจรมีปฏิกิริยาน้อย การเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าก็จะน้อยลง และแหล่งจ่ายกระแสก็จะยิ่งกินพลังงานมากขึ้น

สิ่งนี้สามารถยืนยันได้อย่างง่ายดายด้วยการทดลอง คุณสามารถจุดไฟหลอดไฟได้โดยเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC ผ่านตัวเก็บประจุ ลำโพงหรือโทรศัพท์มือถือจะยังคงทำงานต่อไปหากไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องรับโดยตรง แต่เชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปคั่นด้วยอิเล็กทริก อิเล็กทริกนี้ส่วนใหญ่มักเป็นไมกา อากาศ หรือเซรามิก ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีที่สุด เป็นเรื่องปกติที่กระแสตรงไม่สามารถผ่านฉนวนดังกล่าวได้ แต่ทำไมกระแสสลับถึงผ่านมันไปได้? ดูเหมือนว่าจะแปลกไปกว่านี้เนื่องจากเซรามิกชนิดเดียวกันในรูปแบบของลูกกลิ้งพอร์ซเลนจะป้องกันสายไฟกระแสสลับได้อย่างสมบูรณ์แบบ และไมก้าทำหน้าที่เป็นฉนวนในเตารีดไฟฟ้าและอุปกรณ์ทำความร้อนอื่น ๆ ที่ทำงานอย่างถูกต้องกับกระแสสลับได้อย่างสมบูรณ์แบบ

จากการทดลองบางอย่างเราสามารถ "พิสูจน์" ข้อเท็จจริงที่แปลกใหม่ได้: หากในตัวเก็บประจุไดอิเล็กทริกที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนค่อนข้างต่ำจะถูกแทนที่ด้วยอิเล็กทริกอื่นที่เป็นฉนวนที่ดีกว่าคุณสมบัติของตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนไปเพื่อให้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับผ่าน ผ่านตัวเก็บประจุจะไม่ถูกขัดขวาง แต่ในทางกลับกันจะอำนวยความสะดวก ตัวอย่างเช่นหากคุณเชื่อมต่อหลอดไฟเข้ากับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุที่มีอิเล็กทริกกระดาษแล้วเปลี่ยนกระดาษด้วยฉนวนที่ดีเยี่ยม เช่นแก้วหรือพอร์ซเลนที่มีความหนาเท่ากัน หลอดไฟจะเริ่มสว่างขึ้น การทดลองดังกล่าวจะนำไปสู่ข้อสรุปว่ากระแสสลับไม่เพียงแต่ผ่านตัวเก็บประจุเท่านั้น แต่ยังผ่านได้ง่ายกว่ายิ่งฉนวนอิเล็กทริกดีขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการทดลองดังกล่าวจะดูน่าเชื่ออย่างเห็นได้ชัดก็ตาม ไฟฟ้า- ไม่คงที่หรือแปรผัน - ไม่ผ่านตัวเก็บประจุ อิเล็กทริกที่แยกแผ่นของตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นตัวกั้นที่เชื่อถือได้สำหรับเส้นทางของกระแสไม่ว่าจะเป็นแบบสลับหรือแบบตรงก็ตาม แต่ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีกระแสในวงจรทั้งหมดที่เชื่อมต่อตัวเก็บประจุอยู่

ตัวเก็บประจุมีความแน่นอน คุณสมบัติทางกายภาพซึ่งเราเรียกว่าความจุ คุณสมบัตินี้ประกอบด้วยความสามารถในการสะสมประจุไฟฟ้าบนจาน แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าสามารถเปรียบได้คร่าวๆ กับปั๊มที่สูบประจุไฟฟ้าเข้าสู่วงจร ถ้ากระแสคงที่ ประจุไฟฟ้าจะถูกสูบตลอดเวลาในทิศทางเดียว

ตัวเก็บประจุจะทำงานอย่างไรในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง?

“ปั๊มไฟฟ้า” ของเราจะสูบประจุไปยังจานใดจานหนึ่งและสูบออกจากจานอีกจาน ความสามารถของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุความแตกต่างจำนวนหนึ่งบนเพลตของมันเรียกว่าความจุของมัน ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่เท่าใด ประจุไฟฟ้าบนแผ่นเดียวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเมื่อเทียบกับอีกแผ่นหนึ่ง

ในขณะที่กระแสไฟเปิดอยู่ตัวเก็บประจุจะไม่ถูกชาร์จ - จำนวนประจุบนเพลตจะเท่ากัน แต่กระแสเปิดอยู่ “ปั๊มไฟฟ้า” เริ่มทำงานแล้ว เขาผลักประจุไปบนจานหนึ่งและเริ่มสูบพวกมันออกจากอีกจาน เมื่อประจุเริ่มเคลื่อนที่ในวงจร หมายความว่ากระแสเริ่มไหลในวงจร กระแสไฟฟ้าจะไหลจนกว่าตัวเก็บประจุจะชาร์จเต็ม เมื่อถึงขีดจำกัดนี้ กระแสจะหยุดลง

ดังนั้นหากมีตัวเก็บประจุอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง หลังจากปิดแล้ว กระแสจะไหลเข้าไปนานเท่าที่ใช้ในการชาร์จตัวเก็บประจุจนเต็ม

หากความต้านทานของวงจรที่ประจุตัวเก็บประจุมีขนาดค่อนข้างเล็กเวลาในการชาร์จจะสั้นมาก: มันคงอยู่เพียงเสี้ยววินาทีที่ไม่มีนัยสำคัญหลังจากนั้นกระแสจะหยุดลง

สถานการณ์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแตกต่างกัน ในวงจรนี้ “ปั๊ม” จะสูบประจุไฟฟ้าไปในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่ง เมื่อแทบจะไม่สร้างประจุส่วนเกินบนแผ่นหนึ่งของตัวเก็บประจุเมื่อเปรียบเทียบกับหมายเลขบนแผ่นอีกแผ่นหนึ่ง ปั๊มจึงเริ่มปั๊มพวกมันไปในทิศทางตรงกันข้าม ประจุจะไหลเวียนอย่างต่อเนื่องในวงจรซึ่งหมายความว่าแม้จะมีตัวเก็บประจุที่ไม่นำไฟฟ้า แต่จะมีกระแสอยู่ในนั้น - ประจุและกระแสคายประจุของตัวเก็บประจุ

ขนาดของกระแสนี้จะขึ้นอยู่กับอะไร?

ตามขนาดกระแส เราหมายถึงจำนวนประจุไฟฟ้าที่ไหลต่อหน่วยเวลาผ่านหน้าตัดของตัวนำ ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมากขึ้นเท่าใด ประจุก็จะยิ่งต้อง "เติม" ตัวเก็บประจุมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าในวงจรก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาดของเพลต ระยะห่างระหว่างเพลตกับประเภทของไดอิเล็กทริกที่แยกพวกมัน ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก พอร์ซเลนมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกมากกว่ากระดาษ ดังนั้นเมื่อเปลี่ยนกระดาษด้วยพอร์ซเลนในตัวเก็บประจุ กระแสไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้น แม้ว่าพอร์ซเลนจะเป็นฉนวนที่ดีกว่ากระดาษก็ตาม

ขนาดของกระแสไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับความถี่ของมันด้วย ยิ่งความถี่สูง กระแสก็จะยิ่งมากขึ้น เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้นโดยจินตนาการว่าเราเติมน้ำลงในภาชนะ เช่น น้ำ 1 ลิตรผ่านท่อแล้วสูบออกจากที่นั่น หากทำซ้ำขั้นตอนนี้ต่อวินาที น้ำ 2 ลิตรจะไหลผ่านท่อต่อวินาที: 1 ลิตรในทิศทางเดียวและ 1 ลิตรในทิศทางอื่น แต่ถ้าเราเพิ่มความถี่ของกระบวนการเป็นสองเท่า: เราเติมและเทภาชนะ 2 ครั้งต่อวินาที จากนั้นน้ำ 4 ลิตรจะไหลผ่านท่อต่อวินาที - การเพิ่มความถี่ของกระบวนการด้วยความจุเท่ากันของภาชนะนำไปสู่ ปริมาณน้ำที่ไหลผ่านท่อเพิ่มขึ้นตามลำดับ

จากทั้งหมดที่กล่าวมาสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: กระแสไฟฟ้า - ไม่ใช่ทางตรงหรือสลับกัน - ไม่ผ่านตัวเก็บประจุ แต่ในวงจรที่เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ AC เข้ากับตัวเก็บประจุ ประจุและกระแสคายประจุของตัวเก็บประจุนี้จะไหล ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่ขึ้นและความถี่ของกระแสก็จะยิ่งสูงขึ้น กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น

คุณลักษณะของกระแสสลับนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมวิทยุ การปล่อยคลื่นวิทยุก็ขึ้นอยู่กับมันด้วย ในการทำเช่นนี้ เรากระตุ้นกระแสสลับความถี่สูงในเสาอากาศส่งสัญญาณ แต่เหตุใดกระแสจึงไหลในเสาอากาศเนื่องจากไม่ใช่วงจรปิด มันไหลเนื่องจากมีความจุระหว่างเสาอากาศกับสายไฟหรือกราวด์ถ่วง กระแสในเสาอากาศแสดงถึงประจุและกระแสคายประจุของตัวเก็บประจุนี้ ตัวเก็บประจุนี้

มีการเขียนมากมายเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ มันคุ้มค่าที่จะเพิ่มคำอีกสองสามพันคำให้กับคำนับล้านที่มีอยู่แล้วหรือไม่? ฉันจะเพิ่มมัน! ฉันเชื่อว่าการนำเสนอของฉันจะเป็นประโยชน์ ท้ายที่สุดแล้วจะต้องคำนึงถึงด้วย

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าคืออะไร

การพูดในภาษารัสเซียตัวเก็บประจุสามารถเรียกได้ว่าเป็น "อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล" วิธีนี้ชัดเจนยิ่งขึ้น ยิ่งกว่านั้นนี่คือวิธีการแปลชื่อนี้เป็นภาษาของเรา แก้วสามารถเรียกได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุ มีเพียงของเหลวสะสมอยู่ในตัวเท่านั้น หรือเป็นกระเป๋า ใช่กระเป๋า ปรากฎว่ามันเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลด้วย มันสะสมทุกสิ่งที่เราใส่เข้าไป ตัวเก็บประจุไฟฟ้าเกี่ยวอะไรกับมัน? เหมือนกับแก้วหรือถุงแต่จะสะสมเฉพาะประจุไฟฟ้าเท่านั้น

ลองนึกภาพ: กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร ตัวต้านทานและตัวนำมาบรรจบกันตามเส้นทางของมัน และแบม ตัวเก็บประจุ (แก้ว) จะปรากฏขึ้น อะไรจะเกิดขึ้น? ดังที่คุณทราบ กระแสคือการไหลของอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อมีคนบอกว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร คุณจะจินตนาการว่ามีอิเล็กตรอนหลายล้านตัวไหลผ่านวงจร อิเล็กตรอนชนิดเดียวกันนี้เมื่อตัวเก็บประจุปรากฏขึ้นในเส้นทางจะสะสม ยิ่งเราใส่อิเล็กตรอนเข้าไปในตัวเก็บประจุมากเท่าใด ประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

คำถามเกิดขึ้น: ด้วยวิธีนี้สามารถสะสมอิเล็กตรอนได้กี่ตัว, ตัวเก็บประจุจะใส่ได้กี่ตัวและเมื่อใดจะ "เพียงพอ"? มาหาคำตอบกัน บ่อยครั้งมากสำหรับการอธิบายอย่างง่ายของกระบวนการทางไฟฟ้าอย่างง่ายจะใช้การเปรียบเทียบกับน้ำและท่อ ลองใช้แนวทางนี้ด้วย

ลองนึกภาพท่อที่มีน้ำไหลผ่าน ที่ปลายด้านหนึ่งของท่อจะมีปั๊มที่สูบน้ำเข้าท่อนี้อย่างแรง จากนั้นจึงวางแผ่นยางไว้บนท่อ อะไรจะเกิดขึ้น? เมมเบรนจะเริ่มยืดและตึงภายใต้อิทธิพลของแรงดันน้ำในท่อ (แรงดันที่สร้างโดยปั๊ม) มันจะยืด ยืด ยืด และในที่สุดแรงยืดหยุ่นของเมมเบรนก็จะสมดุลแรงของปั๊มและการไหลของน้ำจะหยุดหรือเมมเบรนจะแตก (หากไม่ชัดเจน ลองจินตนาการถึงบอลลูนที่จะ ระเบิดหากปั๊มมากเกินไป)! สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในตัวเก็บประจุไฟฟ้า มีเพียงสนามไฟฟ้าที่ใช้แทนเมมเบรนซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จและค่อยๆ ปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงมีประจุจำกัดที่แน่นอนซึ่งสามารถสะสมได้ และหลังจากประจุเกินนั้นก็จะเกิดขึ้น การสลายอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุ มันจะพังและเลิกเป็นตัวเก็บประจุ อาจถึงเวลาที่จะบอกคุณว่าตัวเก็บประจุทำงานอย่างไร

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

ที่โรงเรียน มีคนบอกว่าตัวเก็บประจุคือสิ่งที่ประกอบด้วยแผ่นสองแผ่นและมีช่องว่างระหว่างแผ่นเหล่านั้น แผ่นเหล่านี้เรียกว่าแผ่นตัวเก็บประจุและมีสายไฟเชื่อมต่ออยู่เพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับตัวเก็บประจุ ดังนั้นตัวเก็บประจุสมัยใหม่จึงไม่แตกต่างกันมากนัก พวกเขาทั้งหมดมีแผ่นและมีอิเล็กทริกระหว่างแผ่น ด้วยการมีอิเล็กทริกทำให้ลักษณะของตัวเก็บประจุได้รับการปรับปรุง ตัวอย่างเช่นความจุของมัน

ตัวเก็บประจุสมัยใหม่ใช้ไดอิเล็กทริกหลายประเภท (ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งถูกยัดไว้ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุด้วยวิธีที่ซับซ้อนที่สุดเพื่อให้ได้คุณลักษณะบางอย่าง

หลักการทำงาน

หลักการทำงานทั่วไปค่อนข้างง่าย: ใช้แรงดันไฟฟ้าและประจุสะสม กระบวนการทางกายภาพที่กำลังเกิดขึ้นตอนนี้ไม่ควรสนใจคุณมากนัก แต่ถ้าคุณต้องการ คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ในหนังสือเล่มใดก็ได้เกี่ยวกับฟิสิกส์ในส่วนไฟฟ้าสถิต

ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

ถ้าเราใส่ตัวเก็บประจุเข้าไป วงจรไฟฟ้า(รูปด้านล่าง) เชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์แบบอนุกรมเข้ากับวงจรแล้วจ่ายกระแสตรงไปที่วงจร จากนั้นเข็มของแอมป์มิเตอร์จะกระตุกครู่หนึ่ง จากนั้นค้างและแสดง 0A - ไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจร เกิดอะไรขึ้น?

เราจะสมมุติว่าก่อนที่จะจ่ายกระแสให้กับวงจร ตัวเก็บประจุจะว่างเปล่า (คายประจุ) และเมื่อมีการจ่ายกระแสเข้าไป ประจุจะเริ่มชาร์จเร็วมาก และเมื่อถูกประจุ (สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุทำให้สมดุล แหล่งพลังงาน) จากนั้นกระแสก็หยุด (นี่คือกราฟของประจุตัวเก็บประจุ)

นี่คือสาเหตุที่พวกเขาบอกว่าตัวเก็บประจุไม่อนุญาตให้กระแสตรงไหลผ่าน จริงๆมันก็คิดถึงนะแต่ก็มาก เวลาอันสั้นซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร t = 3*R*C (เวลาในการชาร์จของตัวเก็บประจุถึง 95% ของปริมาตรที่กำหนด R คือความต้านทานของวงจร C คือความจุของตัวเก็บประจุ) นี่คือลักษณะการทำงานของตัวเก็บประจุ วงจรไฟฟ้ากระแสตรง มันมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในวงจรแปรผัน!

ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

กระแสสลับคืออะไร? นี่คือตอนที่อิเล็กตรอน "วิ่ง" ก่อนจากนั้นจึงย้อนกลับ เหล่านั้น. ทิศทางการเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จากนั้น หากกระแสสลับไหลผ่านวงจรพร้อมกับตัวเก็บประจุ ประจุ "+" หรือประจุ "-" ก็จะสะสมอยู่บนแต่ละแผ่น เหล่านั้น. กระแสไฟ AC จะไหลจริง ซึ่งหมายความว่ากระแสสลับจะไหล "โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง" ผ่านตัวเก็บประจุ

กระบวนการทั้งหมดนี้สามารถสร้างแบบจำลองได้โดยใช้วิธีการเปรียบเทียบแบบไฮดรอลิก ภาพด้านล่างแสดงวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะนาล็อก ลูกสูบดันของเหลวไปข้างหน้าและข้างหลัง ทำให้ใบพัดหมุนไปมา กลายเป็นกระแสสลับของของเหลว (เราอ่านว่ากระแสสลับ)

ตอนนี้เรามาวางตัวเก็บประจุในรูปแบบของเมมเบรนระหว่างแหล่งกำเนิดแรง (ลูกสูบ) และใบพัดแล้ววิเคราะห์สิ่งที่จะเปลี่ยนแปลง

ดูเหมือนว่าจะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับที่ของเหลวทำการเคลื่อนไหวแบบแกว่งไปมา ดังนั้นมันจึงยังคงดำเนินต่อไป เช่นเดียวกับใบพัดที่แกว่งด้วยเหตุนี้ มันก็จะแกว่งต่อไป ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนของเราไม่เป็นอุปสรรคต่อการไหลแบบแปรผัน เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุอิเล็กทรอนิกส์

ความจริงก็คือแม้ว่าอิเล็กตรอนที่ทำงานในสายโซ่จะไม่ข้ามอิเล็กทริก (เมมเบรน) ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ แต่ภายนอกตัวเก็บประจุการเคลื่อนที่ของพวกมันก็จะแกว่งไปมา (ไปมา) เช่น กระแสสลับไหล เอ๊ะ!

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงผ่านกระแสสลับและบล็อกกระแสตรง วิธีนี้จะสะดวกมากเมื่อคุณต้องการถอดส่วนประกอบ DC ในสัญญาณ เช่น ที่เอาต์พุต/อินพุตของเครื่องขยายเสียง หรือเมื่อคุณต้องการดูเฉพาะส่วนที่แปรผันของสัญญาณ (กระเพื่อมที่เอาต์พุตของ DC แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า)

รีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ

คาปาซิเตอร์มีแรงต้าน! โดยหลักการแล้วสิ่งนี้สามารถสันนิษฐานได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสตรงไม่ผ่านราวกับว่ามันเป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูงมาก

กระแสสลับเป็นอีกเรื่องหนึ่ง - มันผ่านไป แต่ได้รับความต้านทานจากตัวเก็บประจุ:

f - ความถี่, C - ความจุของตัวเก็บประจุ หากคุณดูสูตรอย่างละเอียด คุณจะเห็นว่าหากกระแสคงที่ แล้ว f = 0 จากนั้น (นักคณิตศาสตร์หัวรุนแรงอาจยกโทษให้ฉันด้วย!) X c = อนันต์และไม่มีกระแสตรงผ่านตัวเก็บประจุ

แต่ความต้านทานต่อกระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามความถี่และความจุของตัวเก็บประจุ ยิ่งความถี่ของกระแสและความจุของตัวเก็บประจุสูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะต้านทานกระแสนี้น้อยลงและในทางกลับกัน ยิ่งแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเร็วเท่าไร
แรงดันไฟฟฉายิ่งกระแสไหลผจานตัวเก็บประจุมากขึ้น สิ่งนี้จะอธิบายการลดลงของ Xc เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตามคุณสมบัติอีกอย่างของตัวเก็บประจุคือไม่ปล่อยพลังงานและไม่ร้อน! ดังนั้นบางครั้งจึงใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าในบริเวณที่ตัวต้านทานจะเกิดควัน ตัวอย่างเช่น เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายจาก 220V เป็น 127V และต่อไป:

กระแสไฟฟ้าในตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนกับความเร็วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วต่อ

ตัวเก็บประจุใช้ที่ไหน?

ใช่ ไม่ว่าคุณสมบัติใดที่ต้องการ (ไม่อนุญาตให้กระแสตรงไหลผ่าน ความสามารถในการสะสมพลังงานไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขึ้นอยู่กับความถี่) ในตัวกรอง ในวงจรออสซิลเลเตอร์ ในตัวคูณแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ

คาปาซิเตอร์มีกี่ประเภท?

อุตสาหกรรมการผลิตจำนวนมาก ประเภทต่างๆตัวเก็บประจุ แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียบางประการ บางตัวมีกระแสรั่วไหลต่ำ บางตัวมีความจุขนาดใหญ่ และบางตัวก็มีอย่างอื่น ตัวเก็บประจุจะถูกเลือกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้

นักวิทยุสมัครเล่นโดยเฉพาะมือใหม่อย่างพวกเรา อย่ากังวลมากเกินไปและเดิมพันกับสิ่งที่พวกเขาจะหาได้ อย่างไรก็ตาม คุณควรรู้ว่าตัวเก็บประจุชนิดใดที่มีอยู่ในธรรมชาติ

รูปภาพแสดงการแยกตัวเก็บประจุแบบธรรมดามาก ฉันรวบรวมมันตามรสนิยมของฉันและฉันชอบเพราะมันชัดเจนทันทีว่ามีหรือไม่ ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน, ตัวเก็บประจุถาวรมีประเภทใดบ้าง และไดอิเล็กทริกชนิดใดที่ใช้ในตัวเก็บประจุทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว ทุกสิ่งที่นักวิทยุสมัครเล่นต้องการ

มีกระแสรั่วไหลต่ำ ขนาดเล็ก ความเหนี่ยวนำต่ำ และสามารถทำงานที่ความถี่สูงและใน DC วงจรไฟฟ้ากระแสสลับและจังหวะ

ผลิตขึ้นในช่วงแรงดันไฟฟ้าและความจุในการทำงานที่หลากหลาย: ตั้งแต่ 2 ถึง 20,000 pF และทนแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 30 kV ขึ้นอยู่กับการออกแบบ แต่ส่วนใหญ่มักจะพบตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 50V

จริงๆ แล้วฉันไม่รู้ว่าตอนนี้พวกเขากำลังได้รับการปล่อยตัวหรือเปล่า แต่ก่อนหน้านี้ไมกาถูกใช้เป็นอิเล็กทริกในตัวเก็บประจุดังกล่าว และตัวเก็บประจุนั้นประกอบด้วยแผ่นไมกาหนึ่งห่อ โดยแต่ละแผ่นถูกติดทั้งสองด้าน จากนั้นแผ่นดังกล่าวจะถูกรวบรวมเป็น "บรรจุภัณฑ์" และบรรจุลงในกล่อง

โดยทั่วไปจะมีความจุได้หลายพันถึงหมื่น picoforad และทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 200 V ถึง 1500 V

ตัวเก็บประจุกระดาษ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีกระดาษตัวเก็บประจุเป็นอิเล็กทริกและมีแถบอลูมิเนียมเป็นแผ่น อลูมิเนียมฟอยล์แถบยาวที่มีแถบกระดาษประกบอยู่ระหว่างนั้นถูกม้วนขึ้นและบรรจุในตัวเครื่อง นั่นคือเคล็ดลับ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีความจุตั้งแต่หลายพันพิโคโฟรัดไปจนถึง 30 ไมโครฟอร์จ และสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 160 ถึง 1500 โวลต์

มีข่าวลือว่าตอนนี้พวกเขาได้รับการยกย่องจากผู้รักเสียงเพลง ฉันไม่แปลกใจเลย - พวกมันมีสายตัวนำด้านเดียวด้วย...

โดยหลักการแล้วตัวเก็บประจุธรรมดาที่มีโพลีเอสเตอร์เป็นอิเล็กทริก ช่วงของความจุอยู่ระหว่าง 1 nF ถึง 15 mF ที่แรงดันไฟฟ้าขณะใช้งานตั้งแต่ 50 V ถึง 1500 V

ตัวเก็บประจุประเภทนี้มีข้อดีสองประการที่ไม่อาจปฏิเสธได้ ขั้นแรกสามารถทำได้ด้วยความอดทนเพียงเล็กน้อยเพียง 1% ดังนั้น ถ้ามันบอกว่า 100 pF ความจุของมันคือ 100 pF +/- 1% และประการที่สองคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสามารถเข้าถึงได้สูงสุด 3 kV (และความจุตั้งแต่ 100 pF ถึง 10 mF)

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุเหล่านี้แตกต่างจากตัวเก็บประจุอื่นๆ ทั้งหมดตรงที่สามารถเชื่อมต่อกับวงจรกระแสตรงหรือกระแสพัลซิ่งเท่านั้น พวกมันมีขั้วโลก พวกเขามีบวกและลบ นี่เป็นเพราะการออกแบบของพวกเขา และหากเปิดตัวเก็บประจุแบบย้อนกลับก็มีแนวโน้มที่จะบวม และก่อนที่พวกเขาจะระเบิดออกมาอย่างร่าเริงแต่ไม่ปลอดภัย มีตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่ทำจากอลูมิเนียมและแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคได้รับการออกแบบมาเกือบจะเหมือนกับตัวเก็บประจุแบบกระดาษ โดยมีข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแผ่นของตัวเก็บประจุดังกล่าวเป็นแถบกระดาษและแถบอะลูมิเนียม กระดาษถูกชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ และชั้นบาง ๆ ของออกไซด์ถูกนำไปใช้กับแถบอะลูมิเนียม ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กทริก หากคุณใช้กระแสสลับกับตัวเก็บประจุดังกล่าวหรือหมุนกลับไปที่ขั้วเอาต์พุต อิเล็กโทรไลต์จะเดือดและตัวเก็บประจุจะล้มเหลว

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามีความจุค่อนข้างมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้ในวงจรเรียงกระแส

นั่นอาจเป็นทั้งหมด เบื้องหลังคือตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกที่ทำจากโพลีคาร์บอเนต โพลีสไตรีน และอาจมีประเภทอื่นๆ อีกมากมาย แต่ฉันคิดว่านี่จะฟุ่มเฟือย

ยังมีต่อ...

ในส่วนที่สอง ฉันวางแผนที่จะแสดงตัวอย่างการใช้งานตัวเก็บประจุโดยทั่วไป