ความจุไฟฟ้าคืออะไรและวัดได้อย่างไร
คำนิยาม
สำหรับตัวนำตัวนำความจุไฟฟ้าเป็นค่าที่แสดงถึงความสามารถของร่างกายในการสะสมประจุไฟฟ้า นี่คือความหมายทางกายภาพของมัน มันเขียนแทนด้วยตัวอักษรละติน C มันเท่ากับอัตราส่วนของประจุต่อศักยภาพถ้ามันถูกเขียนในรูปแบบของสูตรจะได้รับต่อไปนี้:
C = q / f
ความจุไฟฟ้าของวัตถุใด ๆ ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของเรขาคณิต หากเราพิจารณาตัวนำในรูปของลูกบอลเป็นตัวอย่างสูตรการคำนวณมูลค่าจะมีลักษณะดังนี้:
สูตรนี้มีไว้สำหรับตัวนำที่โดดเดี่ยว หากคุณวางตัวนำสองตัวติดกันและแยกพวกมันออกด้วยอิเล็กทริกคุณก็จะได้ตัวเก็บประจุ เกี่ยวกับเรื่องนี้อีกเล็กน้อยตอนนี้มาดูสิ่งที่กำลังการผลิตไฟฟ้าวัด
หน่วยของการวัดความจุไฟฟ้าคือ farad หากคุณย่อยสลายมันเป็นส่วนประกอบตามสูตรแล้ว:
1 farad = 1 C / 1 V
ในอดีตมิติของหน่วยนี้ไม่ได้รับการเลือกอย่างถูกต้อง ความจริงก็คือในทางปฏิบัติมันเป็นสิ่งจำเป็นในการทำงานกับความจุไฟฟ้า: ไมล์, ไมโคร, นาโนและ picofarads ซึ่งเท่ากับเศษส่วนของ Farad คือ:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
ตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุเป็นวัสดุนำไฟฟ้าสองแผ่นที่ตั้งอยู่ตรงข้ามกันระหว่างซึ่งมีชั้นอิเล็กทริก ในสถานะประจุแผ่นมีศักยภาพแตกต่างกัน: หนึ่งในนั้นจะเป็นบวกและลบที่สอง ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาดของประจุบนแผ่นและความต่างศักย์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า สนามไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลกซึ่งมีประจุอยู่บนแผ่น สูตรสำหรับความจุของตัวเก็บประจุในกรณีทั่วไป:
C = q / U
คำง่ายๆความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแผ่นเปลือกโลกและระยะห่างระหว่างพวกเขาเช่นเดียวกับค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์ของวัสดุที่อยู่ระหว่างพวกเขา พวกเขามีความโดดเด่นโดยอิเล็กทริกที่ใช้:
- เซรามิก
- ภาพยนตร์;
- ไมกา;
- กระดาษโลหะ
- ไฟฟ้า;
- แทนทาลัม ฯลฯ
ตามรูปร่างของแผ่น:
- แบน;
- ทรงกระบอก;
- ทรงกลม ฯลฯ
เนื่องจากสูตรสำหรับพื้นที่ของตัวเลขขึ้นอยู่กับรูปร่างของสูตรความสามารถจะแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี
สำหรับตัวเก็บประจุแบบแบน:
สำหรับสองทรงกลมศูนย์กลางที่มีศูนย์กลางร่วม:
สำหรับตัวเก็บประจุทรงกระบอก:
เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของวงจรไฟฟ้าในกรณีนี้มีสองวิธีหลักในการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ: ขนานและอนุกรม
ความจุไฟฟ้าสุดท้ายของวงจรที่ได้ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ การคำนวณความจุของตัวเก็บประจุหลายตัวนั้นมีลักษณะคล้ายกับการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานในการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันมีเพียงสูตรสำหรับวิธีการเชื่อมต่อที่ตั้งอยู่ในทางตรงกันข้ามนั่นคือ:
- เมื่อเชื่อมต่อแบบขนานความจุไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรคือผลรวมของความสามารถของแต่ละองค์ประกอบ การเชื่อมต่อแต่ละครั้งจะเพิ่มความจุทั้งหมด
Ctotal = C1 + C2 + C3
- เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมความจุไฟฟ้าของวงจรจะลดลงเช่นความต้านทานลดลงในวงจรของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนาน นั่นคือ:
Cot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
สิ่งสำคัญ! ในวงจรคู่ขนานแรงดันไฟฟ้าบนเพลตของแต่ละองค์ประกอบจะเท่ากัน สิ่งนี้ใช้เพื่อให้ได้ความจุไฟฟ้าขนาดใหญ่ ในการเชื่อมต่ออนุกรมของสององค์ประกอบแรงดันไฟฟ้าบนแผ่นของแต่ละตัวเก็บประจุเป็นครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด สำหรับสามในสามและอื่น ๆ
แบตเตอรี่และการใช้พลังงาน
ลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่คือ:
- แรงดันไฟฟ้า
- ความจุ
- กระแสไฟสูงสุด
ในกรณีนี้เพื่อกำหนดลักษณะเชิงปริมาณของเวลาการทำงานหรือในคำง่าย ๆ ในการคำนวณระยะเวลาการใช้งานของแบตเตอรี่จะใช้ค่าความจุ
ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ขนาดต่อไปนี้ใช้เพื่ออธิบายความจุไฟฟ้า:
- และ * h - แอมแปร์ - ชั่วโมงสำหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เช่นรถยนต์
- mAh - มิลลิแอมป์ชั่วโมงชั่วโมงสำหรับแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้เช่นสมาร์ทโฟน Quadcopters และบุหรี่อิเล็กทรอนิกส์
- W * ชั่วโมง - ชั่วโมงวัตต์
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้คุณกำหนดระยะเวลาที่แบตเตอรี่จะสามารถทนต่อภาระงานที่ต้องการได้ ในการตรวจสอบความจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่นั้นวัดเป็นหน่วยจี้ (C) ในทางกลับกันจี้จะเท่ากับปริมาณไฟฟ้าที่ถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่ที่กระแส 1A เป็นเวลา 1 วินาที จากนั้นถ้าคุณแปลเป็นชั่วโมงแล้วที่ปัจจุบันของ 1A เป็นเวลา 1 ชั่วโมง 3600 C จะถูกส่ง
วิธีหนึ่งในการวัดความจุของแบตเตอรี่คือการคายประจุด้วยกระแสไฟฟ้าที่รู้จักและคุณจะต้องวัดเวลาคายประจุ สมมติว่าหากแบตเตอรี่ถูกปล่อยสู่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดใน 10 ชั่วโมงด้วยกระแส 5A แล้วความจุของมันคือ 50 A * h
การไฟฟ้าเป็นปริมาณที่สำคัญในด้านอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ในทางปฏิบัติตัวเก็บประจุถูกใช้ในเกือบทุกวงจรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวอย่างเช่นในแหล่งจ่ายไฟ - เพื่อให้เรียบระลอกคลื่นลดผลกระทบของการกระชากแรงดันสูงบนสวิตช์ไฟ ในช่วงเวลาของวงจรต่าง ๆ เช่นเดียวกับในตัวควบคุม PWM เพื่อตั้งค่าความถี่ในการทำงาน แบตเตอรี่ที่ใช้กันทั่วไป โดยทั่วไปงานการเก็บพลังงานและการเปลี่ยนเฟสนั้นเป็นเรื่องปกติ
วิดีโอที่ให้มาจะช่วยในการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติม:
คำอธิบายสั้น ๆ มีอยู่ในบทช่วยสอนวิดีโอนี้:
ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าความจุไฟฟ้าคืออะไรในหน่วยใดที่มีการวัดและปริมาณนี้ขึ้นอยู่กับ เราหวังว่าข้อมูลที่ให้ไว้มีประโยชน์และสามารถเข้าใจคุณได้!
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
กำลังโหลด ...
