มาทำความเข้าใจและรู้จักกับ ตัวเก็บประจุ Capacitor

สำหรับใครที่สงสัยและอยากจะทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ ว่าโครงสร้างและหลักการการทำงานของตัวเก็บประจุ เป็นอย่างไร สามารถศึกษาได้จากบทความนี้ได้เลย
Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ทำมาจาก 2 แผ่นตัวนำ(parallel conductive plates) คั้นกลางด้วย Dielectric ซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นฉนวน ประกอบเข้าด้วยกัน เหมือนแซนวิช ดังรูป

สำหรับ ฉนวน Dielectric สามารถทำมาจากวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าทั้งหลายเช่น พลาสติก  ยาง เซรามิค แก้ว
ฉนวนแต่ละชนิดซึงเราสามารถวัดค่าความเป็นฉนวนได้ไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับวัสดุนั้นๆ

โดย
C ขนาดของตัวเก็บประจุ หน่วยคือ Farad
A พื้นที่หน้าตัดของแผ่นตัวนำ
d ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำ

εr  dielectric’s relative permittivity เป็นค่าคงที่ของฉนวน ขึ้นอยู่กับชนิดของฉนวนนั้นๆเช่น

เราจะเห็นได้ว่า ยิ่ง εr หรือ A มีค่ามากก็จะทำให้สามารถเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุทำให้มีค่าความจุมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามหาก มีระยะห่าง d ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำมากก็จะทำให้ตัวเก็บประจุมีค่าน้อย

หลักการทำงานของ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ
ก็คือ เมื่อนำตัวเก็บประจุไปต่อเข้ากับวงจรหรือแหล่งจ่ายไฟครบวงจร  เราจะสังเกตได้ว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านตัวเก็บประจุได้ (มองเป็น Open Circuit) ก็เพราะว่าในตัวเก็บประจุมี ฉนวนกั้นอยู่
ในขณะเดียวกันก็เกิดประจุไฟฟ้าที่ไหลข้ามฉนวนไม่ได้ก็ติดอยู่ที่แผนตัวนำ ทำให้ด้านนั้นมีประจุไฟฟ้าลบ(Electron)เยอะ  ส่วนแผนตัวนำด้านตรงข้ามก็กลายเป็นประจุไฟฟ้าด้านบวกเพราะ Electron ไหลไปอีกด้านหนึ่งจำนวนมาก
การที่มีประจุติดอยู่ที่แผนตัวนำของ ตัวเก็บประจุ ได้ก็เพราะว่า แต่ละด้านมีประจุไฟฟ้าที่เป็นขั้วตรงกันข้ามกันทำให้เกิดสนามไฟฟ้า electric field ดึงดูดซึ่งกันและกัน (+ และ – ดึงดูดกัน) ซึ่งทำให้ตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานศักย์ หรือ แรงดัน (Voltage) ไว้ได้

เป็นยังไงกันบ้าง คราวนี้ก็เข้าใจ หลักการทำงานและรู้ถึงโครงสร้างของ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ กันแล้วใช่ไหม สำหรับการใช้งาน Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ ก็ขอให้ติดตามสามารถอ่านได้ในบทความถัดไปได้เลย