กระแสสลับไหลผ่านตัวเก็บประจุได้หรือไม่? ความจุ

อะไร กระแสสลับ

หากเราพิจารณากระแสตรง กระแสไฟอาจไม่คงที่เสมอไป: แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของแหล่งกำเนิดอาจขึ้นอยู่กับโหลดหรือระดับการคายประจุของแบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่กัลวานิก แม้จะมีแรงดันไฟฟ้าคงที่ แต่กระแสในวงจรภายนอกก็ขึ้นอยู่กับโหลดซึ่งยืนยันกฎของโอห์ม ปรากฎว่านี่ไม่ใช่กระแสตรงเช่นกัน แต่กระแสดังกล่าวไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นกระแสสลับเพราะมันไม่เปลี่ยนทิศทาง

ตัวแปรมักจะเรียกว่าแรงดันหรือกระแส ซึ่งทิศทางและขนาดจะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก เช่น โหลด แต่ค่อนข้าง "อิสระ": นี่คือวิธีที่เครื่องกำเนิดสร้างขึ้น นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ควรเป็นระยะ เช่น เกิดซ้ำหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งเรียกว่า ช่วงเวลา

หากแรงดันหรือกระแสเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มโดยไม่สนใจความเป็นระยะและความสม่ำเสมออื่น ๆ สัญญาณดังกล่าวจะเรียกว่าสัญญาณรบกวน ตัวอย่างคลาสสิก- "หิมะ" บนหน้าจอทีวีพร้อมสัญญาณภาคพื้นดินที่อ่อนแอ ตัวอย่างของสัญญาณไฟฟ้าเป็นระยะแสดงในรูปที่ 1

สำหรับ กระแสตรงมีเพียงสองลักษณะเท่านั้น: นี่คือขั้วและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด ในกรณีของกระแสสลับ ปริมาณทั้งสองนี้ไม่เพียงพออย่างชัดเจน ดังนั้นพารามิเตอร์เพิ่มเติมหลายตัวจึงปรากฏขึ้น: แอมพลิจูด ความถี่ คาบ เฟส ค่าทันทีและมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 1

ส่วนใหญ่ในเทคโนโลยีต้องรับมือกับการสั่นของไซนัสและไม่เพียง แต่ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเท่านั้น ลองนึกภาพล้อรถ ที่ การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอบนถนนที่มีระดับดี ศูนย์กลางของล้อจะอธิบายเส้นตรงที่ขนานกับพื้นผิวถนน ในเวลาเดียวกัน จุดใดๆ บนขอบล้อจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นไซนัสที่สัมพันธ์กับเส้นตรงที่กล่าวไว้

สิ่งนี้สามารถยืนยันได้จากรูปที่ 2 ซึ่งแสดงวิธีการแบบกราฟิกสำหรับการสร้างไซน์ซอยด์: ใครก็ตามที่สอนการวาดภาพได้ดี เขาเข้าใจดีถึงวิธีการสร้างดังกล่าว

รูปที่ 2

จาก หลักสูตรโรงเรียนฟิสิกส์รู้ดีว่าไซนัสอยด์นั้นพบได้บ่อยที่สุดและเหมาะสมที่สุดสำหรับการศึกษาเส้นโค้งคาบ ในทำนองเดียวกัน การแกว่งของคลื่นไซน์จะเกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งเกิดจากการออกแบบทางกล

รูปที่ 3 แสดงกราฟของกระแสไซน์

รูปที่ 3

จะเห็นได้ง่ายว่าขนาดของกระแสจะแปรผันตามเวลา ดังนั้นแกน y จะแสดงในรูปเป็น i(t) ซึ่งเป็นฟังก์ชันของกระแสจากเวลา ระยะเวลาเต็มกระแสถูกระบุด้วยเส้นทึบและมีคาบ T หากเราเริ่มพิจารณาจากจุดเริ่มต้น เราจะเห็นว่าในตอนแรกกระแสเพิ่มขึ้น ถึง Imax ผ่านศูนย์ ลดลงเป็น -Imax หลังจากนั้นจะเพิ่มขึ้นและถึงศูนย์ . จากนั้นงวดถัดไปจะเริ่มขึ้นซึ่งแสดงโดยเส้นประ

เนื่องจาก สูตรทางคณิตศาสตร์พฤติกรรมปัจจุบันเขียนดังนี้: i(t)= Imax*sin(ω*t±φ)

ที่นี่ i(t) คือค่าที่เกิดขึ้นทันทีของกระแส ซึ่งขึ้นอยู่กับเวลา Imax คือค่าแอมพลิจูด (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากสถานะสมดุล) ω คือความถี่วงกลม (2*π*f) φ คือมุมเฟส .

ความถี่วงกลม ω วัดเป็นเรเดียนต่อวินาที มุมเฟส φ วัดเป็นเรเดียนหรือองศา หลังเหมาะสมเมื่อมีกระแสไซน์สองกระแสเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในวงจรที่มีกระแสนำแรงดัน 90˚ หรือหนึ่งในสี่ของคาบ ซึ่งแสดงในรูปที่ 4 หากมีกระแสไซน์เพียงตัวเดียว คุณสามารถเคลื่อนไปตามแกนพิกัดได้ตามต้องการ และ จะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงไปจากนี้

รูปที่ 4 ในวงจรที่มีตัวเก็บประจุ กระแสจะนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าหนึ่งในสี่ของคาบ

ความหมายทางกายภาพของความถี่วงกลม ω คือมุมในหน่วยเรเดียนที่ไซนูซอยด์จะ "วิ่ง" ในหนึ่งวินาที

คาบ - T คือเวลาที่คลื่นไซน์ใช้ในการสั่นที่สมบูรณ์หนึ่งครั้ง เช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนของรูปแบบอื่น เช่น สี่เหลี่ยมหรือสามเหลี่ยม ระยะเวลาวัดเป็นวินาทีหรือหน่วยที่เล็กกว่า: มิลลิวินาที ไมโครวินาที หรือนาโนวินาที

พารามิเตอร์อื่นของสัญญาณคาบใดๆ รวมถึงไซน์ซอยด์คือความถี่ การสั่นของสัญญาณจะเกิดขึ้นกี่ครั้งใน 1 วินาที หน่วยความถี่คือเฮิรตซ์ (Hz) ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ ดังนั้นความถี่ 1 Hz จึงไม่มีอะไรมากไปกว่าหนึ่งการสั่น / วินาที ตัวอย่างเช่น ความถี่ของเครือข่ายแสงสว่างคือ 50 Hz นั่นคือ 50 คาบของไซนูซอยด์ผ่านต่อวินาที

หากทราบช่วงเวลาปัจจุบัน (คุณทำได้) สูตรจะช่วยคุณค้นหาความถี่ของสัญญาณ: f \u003d 1 / T ในกรณีนี้ หากแสดงเวลาเป็นวินาที ผลลัพธ์จะเป็นเฮิรตซ์ ในทางกลับกัน T=1/f ความถี่เป็น Hz เวลาเป็นวินาที ตัวอย่างเช่น เมื่อระยะเวลาจะเป็น 1/50=0.02 วินาที หรือ 20 มิลลิวินาที ในกระแสไฟฟ้า ความถี่ที่สูงกว่ามักใช้: kHz - กิโลเฮิร์ตซ์, MHz - เมกะเฮิรตซ์ (การแกว่งนับพันต่อวินาที) เป็นต้น

ทุกสิ่งที่พูดสำหรับปัจจุบันก็เป็นจริงสำหรับ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: เพียงแค่เปลี่ยนตัวอักษร I เป็น U ในรูปที่ 6 สูตรจะเป็นดังนี้: u(t)=Umax*sin(ω*t±φ).

คำอธิบายเหล่านี้เพียงพอที่จะกลับไปที่ ประสบการณ์กับตัวเก็บประจุและอธิบายความหมายทางกายภาพของพวกเขา

ตัวเก็บประจุนำไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งแสดงในวงจรในรูปที่ 3 (ดูบทความ -) ความสว่างของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้นเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเพิ่มเติม เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนาน ความจุของมันก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นเราสามารถสรุปได้ว่าความจุ Xc ขึ้นอยู่กับความจุ นอกจากนี้ ยังขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสด้วย ดังนั้นสูตรจึงมีลักษณะดังนี้: Xc=1/2*π*f*C

จากสูตรที่ว่าด้วยการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุและความถี่ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ค่ารีแอกแตนซ์ Xc จะลดลง การพึ่งพาเหล่านี้แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. การพึ่งพา ปฏิกิริยาตัวเก็บประจุจากความจุ

หากเราแทนที่ความถี่เป็นเฮิรตซ์ในสูตร และความจุเป็น Farads ผลลัพธ์จะเป็นโอห์ม

ตัวเก็บประจุจะร้อนหรือไม่?

ทีนี้มาย้อนประสบการณ์กับตัวเก็บประจุและมิเตอร์ไฟฟ้ากัน ทำไมมันไม่หมุน? ความจริงก็คือมิเตอร์จะนับพลังงานแอคทีฟเมื่อผู้บริโภคมีภาระงานอย่างหมดจด เช่น หลอดไส้ กาต้มน้ำไฟฟ้า หรือเตาไฟฟ้า สำหรับผู้บริโภคดังกล่าว แรงดันและกระแสอยู่ในเฟส มีเครื่องหมายเหมือนกัน: หากคุณคูณจำนวนลบสองตัว (แรงดันและกระแสในช่วงครึ่งรอบลบ) ผลลัพธ์ตามกฎของคณิตศาสตร์ยังคงเป็นบวก ดังนั้นพลังของผู้บริโภคดังกล่าวจึงเป็นไปในเชิงบวกเสมอ กล่าวคือ เข้าสู่โหลดและปล่อยออกเป็นความร้อนดังแสดงในรูปที่ 6 โดยเส้นประ

รูปที่ 6

ในกรณีที่ตัวเก็บประจุรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสและแรงดันไฟไม่อยู่ในเฟส: กระแสจะนำไปสู่แรงดันไฟฟ้า 90˚ ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าจะได้ชุดค่าผสมเมื่อกระแสและแรงดันมี สัญญาณต่างๆ.

รูปที่ 7

ในช่วงเวลาเหล่านี้ พลังจะเป็นลบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อกำลังเป็นบวก ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จ และเมื่อประจุเป็นลบ พลังงานที่เก็บไว้จะถูกส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด ดังนั้นโดยเฉลี่ยแล้วจะมีศูนย์และไม่มีอะไรจะนับที่นี่

ตัวเก็บประจุถ้าใช้งานได้จริงจะไม่ร้อนเลย ดังนั้นบ่อยครั้ง ตัวเก็บประจุเรียกว่าความต้านทานแบบไม่มีวัตต์ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟต่ำแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าได้ แม้ว่าบล็อกดังกล่าวจะไม่แนะนำเนื่องจากอันตราย แต่ก็ยังจำเป็นต้องทำเช่นนี้ในบางครั้ง

ก่อนติดตั้งในบล็อกดังกล่าว ดับคาปาซิเตอร์ควรตรวจสอบโดยเพียงแค่เสียบเข้ากับเครือข่าย: หากตัวเก็บประจุไม่ร้อนขึ้นในครึ่งชั่วโมงก็สามารถรวมไว้ในวงจรได้อย่างปลอดภัย มิฉะนั้นก็จะต้องถูกโยนทิ้งไปโดยไม่เสียใจ

โวลต์มิเตอร์แสดงอะไร?

ในการผลิตและซ่อมแซมอุปกรณ์ต่างๆ แม้ว่าจะไม่บ่อยนัก แต่ก็จำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและแม้แต่กระแสไฟ หากไซนัสมีพฤติกรรมกระสับกระส่าย แล้วขึ้น ๆ ลง ๆ โวลต์มิเตอร์ธรรมดาจะแสดงอะไร?

ค่าเฉลี่ยของสัญญาณคาบ ในกรณีนี้คือไซนูซอยด์ คำนวณเป็นพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยแกน x และการแสดงแบบกราฟิกของสัญญาณ หารด้วย 2*π เรเดียน หรือคาบของไซนูซอยด์ เนื่องจากส่วนบนและส่วนล่างเหมือนกันทุกประการ แต่มีเครื่องหมายต่างกัน ค่าเฉลี่ยของไซนูซอยด์จึงเป็นศูนย์ และไม่จำเป็นต้องวัดเลยแม้แต่น้อย แม้จะไร้จุดหมายก็ตาม

ดังนั้นเครื่องมือวัดจะแสดงค่า rms ของแรงดันหรือกระแส RMS คือค่าของกระแสไฟเป็นคาบซึ่งความร้อนจำนวนเท่ากันถูกปล่อยออกมาบนโหลดเดียวกันกับกระแสตรง กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลอดไฟส่องสว่างด้วยความสว่างเท่ากัน

นี่คือคำอธิบายโดยสูตรดังนี้: Iavr = 0.707 * Imax = Imax / √2 สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูตรเหมือนกันก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนตัวอักษร Uavr = 0.707 * Umax = Umax / √2 นี่คือค่าที่แสดงโดยมิเตอร์ สามารถใช้แทนสูตรได้เมื่อคำนวณตามกฎของโอห์มหรือเมื่อคำนวณกำลัง

แต่นี่ไม่ใช่ทั้งหมดที่ตัวเก็บประจุสามารถทำได้ในเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับ บทความถัดไปมาดูการใช้คาปาซิเตอร์ใน วงจรชีพจร, ตัวกรองความถี่สูงและต่ำในเครื่องกำเนิดของแรงกระตุ้นไซนัสและสี่เหลี่ยม

มีการเขียนเกี่ยวกับตัวเก็บประจุเป็นจำนวนมาก ควรเพิ่มคำอีกสองสามพันคำให้กับคำนับล้านที่มีอยู่แล้วหรือไม่? ฉันจะเพิ่มมัน! ฉันเชื่อว่าการนำเสนอของฉันจะเป็นประโยชน์ หลังจากทั้งหมดจะทำโดยคำนึงถึง

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าคืออะไร

ถ้าเราพูดเป็นภาษารัสเซียตัวเก็บประจุสามารถเรียกได้ว่าเป็น "ตัวสะสม" จึงเข้าใจมากขึ้น นอกจากนี้ นี่คือวิธีการแปลชื่อนี้เป็นภาษาของเรา แก้วสามารถเรียกได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุ มีเพียงเขาเท่านั้นที่สะสมของเหลวในตัวเอง หรือกระเป๋า ใช่กระเป๋า. ดูเหมือนว่าจะเป็นที่เก็บข้อมูล มันสะสมทุกอย่างที่เราใส่ไว้ในตัวมันเอง คาปาซิเตอร์ไฟฟ้าเป็นอย่างไร? ก็เหมือนแก้วหรือถุงแต่สะสมเท่านั้น ค่าไฟฟ้า.

ลองนึกภาพภาพ: กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร ตัวต้านทาน ตัวนำไฟฟ้ามาบรรจบกัน และเกิดตัวเก็บประจุ (แก้ว) ปรากฏขึ้น อะไรจะเกิดขึ้น? ดังที่คุณทราบ กระแสคือการไหลของอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อมีคนบอกว่ามีกระแสไหลผ่านวงจร คุณคิดว่ามีอิเล็กตรอนหลายล้านตัววิ่งผ่านวงจร มันเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้เมื่อตัวเก็บประจุปรากฏขึ้นระหว่างทางที่สะสม ยิ่งเรายัดอิเลคตรอนเข้าไปในตัวเก็บประจุมากเท่าไหร่ ประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

คำถามที่เกิดขึ้นด้วยวิธีนี้สามารถสะสมอิเล็กตรอนได้กี่ตัวจำนวนจะพอดีกับตัวเก็บประจุและเมื่อไหร่จะ "เต็ม"? ลองหา บ่อยครั้งที่การเปรียบเทียบกับน้ำและท่อถูกใช้เพื่อทำให้คำอธิบายของกระบวนการทางไฟฟ้าอย่างง่ายง่ายขึ้น มาใช้แนวทางนี้กันด้วย

ลองนึกภาพท่อที่น้ำไหลผ่าน ที่ปลายท่อด้านหนึ่งมีปั๊มที่สูบน้ำเข้าท่อนี้อย่างแรง จากนั้นให้วางเมมเบรนยางข้ามท่อ อะไรจะเกิดขึ้น? เมมเบรนจะเริ่มยืดและตึงภายใต้การกระทำของแรงดันน้ำในท่อ (ปั๊มสร้างแรงดัน) มันจะยืด ยืด ยืด และส่งผลให้แรงยืดหยุ่นของเมมเบรนจะสมดุลแรงของปั๊มและการไหลของน้ำจะหยุด หรือเมมเบรนจะแตก (ถ้าไม่ชัดเจน ลองนึกภาพว่า ลูกโป่งที่จะระเบิดถ้าสูบแรงเกินไป)! สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในตัวเก็บประจุไฟฟ้า มีเพียงสนามไฟฟ้าที่ใช้แทนเมมเบรนเท่านั้น ซึ่งจะเติบโตเมื่อตัวเก็บประจุชาร์จและค่อยๆ ปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงมีประจุ จำกัด บางอย่างที่สามารถสะสมได้และหลังจากนั้น การสลายตัวของไดอิเล็กตริกในตัวเก็บประจุ มันจะพังและหยุดเป็นตัวเก็บประจุ เห็นได้ชัดว่าถึงเวลาแล้วที่จะบอกว่าตัวเก็บประจุทำงานอย่างไร

ตัวเก็บประจุไฟฟ้าทำงานอย่างไร

ที่โรงเรียนพวกเขาบอกคุณว่าตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยแผ่นสองแผ่นและมีช่องว่างระหว่างกัน แผ่นเหล่านี้เรียกว่าแผ่นตัวเก็บประจุและสายไฟเชื่อมต่อกับพวกเขาเพื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่ทันสมัยจึงไม่แตกต่างกันมากนัก พวกเขาทั้งหมดยังมีจานและมีอิเล็กทริกระหว่างจาน เนื่องจากการมีอยู่ของไดอิเล็กตริก คุณสมบัติของตัวเก็บประจุจึงดีขึ้น ตัวอย่างเช่นความจุของมัน

ตัวเก็บประจุสมัยใหม่ใช้ไดอิเล็กทริกประเภทต่างๆ (เพิ่มเติมจากด้านล่าง) ซึ่งถูกผลักระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุด้วยวิธีที่ซับซ้อนที่สุดเพื่อให้ได้ลักษณะเฉพาะ

หลักการทำงาน

หลักการทำงานทั่วไปค่อนข้างง่าย: ใช้แรงดันไฟฟ้า - ประจุสะสม กระบวนการทางกายภาพที่กำลังเกิดขึ้นในขณะนี้ไม่ควรสนใจคุณมากนัก แต่ถ้าคุณต้องการ คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ในหนังสือเกี่ยวกับฟิสิกส์ในหมวดไฟฟ้าสถิต

ตัวเก็บประจุในวงจร DC

ถ้าเราวางตัวเก็บประจุของเราใน วงจรไฟฟ้า(รูปด้านล่าง) เปิดแอมป์มิเตอร์แบบอนุกรมแล้วจ่ายกระแสตรงไปที่วงจร จากนั้นเข็มแอมมิเตอร์จะกระตุกชั่วครู่ แล้วหยุดนิ่งและแสดง 0A - ไม่มีกระแสในวงจร เกิดอะไรขึ้น

เราจะถือว่าก่อนที่กระแสจะถูกส่งไปยังวงจร ตัวเก็บประจุจะว่างเปล่า (ถูกคายประจุ) และเมื่อกระแสถูกนำไปใช้ มันเริ่มชาร์จอย่างรวดเร็ว และเมื่อมันถูกชาร์จ (สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุทำให้สมดุล แหล่งพลังงาน) จากนั้นกระแสก็หยุด (นี่คือกราฟของประจุของตัวเก็บประจุ)

นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาบอกว่าตัวเก็บประจุไม่ผ่านกระแสตรง อันที่จริงมันข้าม แต่ระยะเวลาสั้นมากซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร t \u003d 3 * R * C (เวลาที่ใช้สำหรับตัวเก็บประจุในการชาร์จเป็นปริมาตร 95% ของค่าเล็กน้อย R คือ ความต้านทานของวงจร C คือความจุของตัวเก็บประจุ) นี่คือลักษณะการทำงานของตัวเก็บประจุในกระแสวงจรคงที่ มันทำงานค่อนข้างแตกต่างในวงจรสลับกัน!

ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

กระแสสลับคืออะไร? นี่คือเวลาที่อิเล็กตรอน "วิ่ง" ก่อนแล้วจึงกลับมา เหล่านั้น. ทิศทางการเคลื่อนไหวของพวกเขาเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จากนั้นหากกระแสสลับไหลผ่านวงจรด้วยตัวเก็บประจุจากนั้นบนแผ่นแต่ละแผ่นจะมีประจุ "+" จากนั้น "-" จะสะสม เหล่านั้น. กระแสสลับจะไหลจริง และนี่หมายความว่ากระแสสลับ "อย่างอิสระ" ผ่านตัวเก็บประจุ

กระบวนการทั้งหมดนี้สามารถสร้างแบบจำลองได้โดยใช้วิธีการเปรียบเทียบแบบไฮดรอลิก ภาพด้านล่างเป็นแอนะล็อกของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ลูกสูบดันของเหลวไปมา ทำให้ใบพัดหมุนไปมา ปรากฎว่าเป็นการไหลของของเหลวแบบแปรผัน (เราอ่านว่ากระแสสลับ)

ตอนนี้เรามาวางแบบจำลองคอนเดนเซอร์ในรูปแบบของเมมเบรนระหว่างแหล่งพลังงาน (ลูกสูบ) กับใบพัด แล้ววิเคราะห์สิ่งที่จะเปลี่ยนแปลง

ดูเหมือนไม่มีอะไรจะเปลี่ยนแปลง เมื่อของเหลวเคลื่อนตัวแบบสั่น มันจึงทำให้เมื่อใบพัดสั่นด้วยเหตุนี้ มันก็จะแกว่งต่อไป ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนของเราไม่เป็นอุปสรรคต่อการไหลของตัวแปร มันจะเป็นตัวเก็บประจุแบบอิเล็กทรอนิกส์ด้วย

ความจริงก็คือแม้ว่าอิเล็กตรอนที่วิ่งตามโซ่และไม่ข้ามไดอิเล็กตริก (เมมเบรน) ระหว่างแผ่นเปลือกโลกของตัวเก็บประจุ แต่ภายนอกตัวเก็บประจุการเคลื่อนที่ของพวกมันคือการสั่น (ไปมา) เช่น กระแสสลับ เอ๊ะ!

ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงผ่านกระแสสลับและทำให้กระแสตรงล่าช้า สะดวกมากเมื่อคุณต้องการเอาส่วนประกอบ DC ในสัญญาณออก เช่น ที่เอาต์พุต / อินพุตของเครื่องขยายเสียง หรือเมื่อคุณต้องการดูเฉพาะส่วนแปรผันของสัญญาณ (กระเพื่อมที่เอาต์พุตของแหล่งสัญญาณ แรงดันคงที่).

ปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุมีความต้านทาน! โดยหลักการแล้วสิ่งนี้สามารถสันนิษฐานได้จากความจริงที่ว่าไม่มีกระแสตรงไหลผ่านราวกับว่ามันเป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูงมาก

อีกสิ่งหนึ่งคือกระแสสลับ - มันผ่าน แต่มีความต้านทานจากตัวเก็บประจุ:

f คือความถี่ C คือความจุของตัวเก็บประจุ หากคุณดูสูตรอย่างใกล้ชิด คุณจะเห็นว่าถ้ากระแสคงที่ จากนั้น f = 0 จากนั้น (นักคณิตศาสตร์ผู้ทำสงครามอาจยกโทษให้ฉัน!) X c = อินฟินิตี้และไม่มีกระแสตรงผ่านตัวเก็บประจุ

แต่ความต้านทานกระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามความถี่และความจุของตัวเก็บประจุ ยิ่งความถี่ของกระแสและความจุของตัวเก็บประจุมากเท่าไรก็ยิ่งต้านทานกระแสนี้น้อยลงและในทางกลับกัน ยิ่งแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเร็วขึ้น
แรงดันไฟฟ้า ยิ่งกระแสผ่านตัวเก็บประจุมากเท่าใด สิ่งนี้จะอธิบายการลดลงใน Xc ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น

คุณสมบัติอีกอย่างของคาปาซิเตอร์คือไม่มีกระแสไฟออกมา มันไม่ร้อนขึ้น! ดังนั้นบางครั้งจึงใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานจะสูบบุหรี่ ตัวอย่างเช่น เพื่อลดแรงดันไฟหลักจาก 220V เป็น 127V และต่อไป:

กระแสในตัวเก็บประจุจะแปรผันตามอัตราของแรงดันไฟที่จ่ายผ่านขั้วต่างๆ

ตัวเก็บประจุใช้ที่ไหน?

ใช่ทุกที่ที่ต้องการคุณสมบัติของมัน (ไม่ผ่านกระแสตรงความสามารถในการสะสม พลังงานไฟฟ้าและเปลี่ยนความต้านทานตามความถี่) ในตัวกรอง ในวงจรออสซิลเลเตอร์ ในตัวคูณแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ

ตัวเก็บประจุคืออะไร

อุตสาหกรรมผลิตจำนวนมาก ประเภทต่างๆตัวเก็บประจุ แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียบางอย่าง บางตัวมีกระแสไฟรั่วต่ำ บางตัวมีความจุสูง บางตัวมีอย่างอื่น ตัวเก็บประจุจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้

นักวิทยุสมัครเล่นโดยเฉพาะเช่นเรา - ผู้เริ่มต้น - อย่ากังวลและเดิมพันสิ่งที่พวกเขาพบโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตามคุณควรรู้ว่าตัวเก็บประจุประเภทใดที่มีอยู่ในธรรมชาติ

ภาพแสดงการแยกตัวเก็บประจุแบบมีเงื่อนไข ฉันรวบรวมมันตามรสนิยมของฉันและฉันชอบมันเพราะมันชัดเจนในทันทีว่ามีตัวเก็บประจุแบบแปรผันหรือไม่ ตัวเก็บประจุแบบคงที่ชนิดใด และไดอิเล็กทริกชนิดใดที่ใช้ในตัวเก็บประจุทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว ทุกสิ่งที่นักวิทยุสมัครเล่นต้องการ

มีกระแสไฟรั่วต่ำ ขนาดเล็ก มีความเหนี่ยวนำต่ำ สามารถทำงานได้ ความถี่สูงและในวงจรกระแสตรงแบบจังหวะและกระแสสลับ

ผลิตขึ้นในแรงดันไฟฟ้าและความจุในการใช้งานที่หลากหลาย: ตั้งแต่ 2 ถึง 20,000 pF และทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 30 kV ขึ้นอยู่กับรุ่น แต่ส่วนใหญ่คุณจะเห็น ตัวเก็บประจุเซรามิกด้วยแรงดันไฟในการทำงานสูงถึง 50V

พูดตามตรงฉันไม่รู้ว่าตอนนี้พวกเขาสร้างมันขึ้นมาหรือยัง แต่ก่อนหน้านี้ในตัวเก็บประจุดังกล่าว ไมกาถูกใช้เป็นไดอิเล็กตริก และตัวเก็บประจุเองประกอบด้วยไมกาหนึ่งแพ็ค ซึ่งแต่ละแผ่นถูกนำไปใช้ทั้งสองด้าน จากนั้นเพลตดังกล่าวถูกประกอบเป็น "บรรจุภัณฑ์" และบรรจุลงในกล่อง

โดยทั่วไปแล้ว พวกมันมีความจุตั้งแต่หลายพันถึงหลายหมื่น picoforads และทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 200 V ถึง 1500 V

ตัวเก็บประจุกระดาษ

ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีกระดาษตัวเก็บประจุเป็นอิเล็กทริกและแถบอลูมิเนียมเป็นแผ่น ม้วนแผ่นอะลูมิเนียมฟอยล์ยาวที่มีแถบกระดาษคั่นระหว่างกันและบรรจุลงในกล่อง นั่นคือประเด็นทั้งหมด

ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีความจุตั้งแต่หลายพัน picoforads ถึง 30 microfarads และสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 160 ถึง 1500 โวลต์

มีข่าวลือว่าตอนนี้พวกเขาได้รับคุณค่าจากออดิโอไฟล์ ฉันไม่แปลกใจเลย - พวกเขายังมีสายนำไฟฟ้าฝ่ายเดียว ...

โดยหลักการแล้วตัวเก็บประจุธรรมดาที่มีโพลีเอสเตอร์เป็นไดอิเล็กตริก ความจุกระจายจาก 1 nF ถึง 15 mF ที่แรงดันไฟฟ้าใช้งานจาก 50 V ถึง 1500 V.

ตัวเก็บประจุประเภทนี้มีข้อดีสองประการที่ปฏิเสธไม่ได้ ขั้นแรก คุณสามารถสร้างมันขึ้นมาได้ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนที่น้อยมากเพียง 1% ดังนั้น ถ้ามันบอกว่า 100 pF ความจุของมันคือ 100 pF +/- 1% และประการที่สองคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ถึง 3 kV (และความจุอยู่ระหว่าง 100 pF ถึง 10 mF)

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุเหล่านี้แตกต่างจากตัวอื่น ๆ ทั้งหมดที่สามารถเชื่อมต่อกับวงจรกระแสตรงหรือกระแสไฟเป็นจังหวะเท่านั้น พวกมันเป็นขั้ว พวกเขามีข้อดีและข้อเสีย นี่เป็นเพราะการออกแบบของพวกเขา และถ้าตัวเก็บประจุถูกเปิดในทางตรงกันข้ามก็มักจะบวม และก่อนหน้านี้พวกเขายังระเบิดอย่างร่าเริง แต่ไม่ปลอดภัย มี ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าอลูมิเนียมและแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์จัดเรียงเกือบเหมือนกระดาษโดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวที่แผ่นของตัวเก็บประจุดังกล่าวคือกระดาษและแถบอลูมิเนียม กระดาษถูกชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์และชั้นบาง ๆ ของออกไซด์ถูกนำไปใช้กับแถบอลูมิเนียมซึ่งทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก หากคุณใช้กระแสสลับกับตัวเก็บประจุดังกล่าวหรือเปลี่ยนกลับเป็นขั้วของเอาต์พุต อิเล็กโทรไลต์จะเดือดและตัวเก็บประจุไม่ทำงาน

ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามีความจุเพียงพอเนื่องจากมักใช้เช่นในวงจรเรียงกระแส

นั่นอาจเป็นทั้งหมด ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กทริกทำจากโพลีคาร์บอเนต โพลีสไตรีน และประเภทอื่นๆ อีกมากอาจยังคงอยู่เบื้องหลัง แต่ฉันคิดว่ามันจะซ้ำซาก

ยังมีต่อ...

ในส่วนที่สอง ฉันวางแผนที่จะแสดงตัวอย่างการใช้ตัวเก็บประจุโดยทั่วไป..

>>ฟิสิกส์ ป.11 >> ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

§ 33 ตัวเก็บประจุกระแสสลับ

กระแสตรงไม่สามารถไหลผ่านวงจรที่มีตัวเก็บประจุ อันที่จริงในกรณีนี้วงจรเปิดอยู่เนื่องจากแผ่นตัวเก็บประจุถูกคั่นด้วยอิเล็กทริก

กระแสสลับสามารถไหลผ่านวงจรที่มีตัวเก็บประจุ สามารถตรวจสอบได้โดยการทดลองง่ายๆ

ขอให้เรามีแหล่งที่มาของแรงดันตรงและกระแสสลับ และแรงดันตรงที่ขั้วของแหล่งกำเนิดเท่ากับค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟสลับ วงจรประกอบด้วยตัวเก็บประจุและหลอดไส้ (รูปที่ 4.13) เชื่อมต่อเป็นอนุกรม เมื่อเปิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (สวิตช์หันไปทางซ้ายวงจรเชื่อมต่อกับจุด AA ") ไฟจะไม่สว่าง แต่เมื่อเปิดแรงดันไฟฟ้าสลับ (สวิตช์หันไปทางขวา วงจรเชื่อมต่อกับจุด BB") หลอดไฟจะสว่างขึ้นหากความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่พอ

กระแสสลับไหลผ่านวงจรได้อย่างไรถ้ามันเปิดอยู่จริง (ประจุไม่สามารถเคลื่อนที่ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุ)? ประเด็นคือมีการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุเป็นระยะภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าสลับ กระแสที่ไหลในวงจรเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จใหม่จะทำให้ไส้หลอดร้อน

มากำหนดกันว่าความแรงของกระแสเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไรในวงจรที่มีตัวเก็บประจุเพียงอย่างเดียว ถ้าความต้านทานของสายไฟและแผ่นตัวเก็บประจุสามารถละเลยได้ (รูปที่ 4.14)

แรงดันตัวเก็บประจุ

ความแรงของกระแสซึ่งเป็นอนุพันธ์ของประจุเทียบกับเวลา เท่ากับ:

ดังนั้นความผันผวนของกระแสจึงอยู่ในเฟสของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุโดย (รูปที่ 4.15)

แอมพลิจูดของความแรงปัจจุบันคือ:

ฉัน m = U m C. (4.29)

ถ้าเราแนะนำการกำหนด

และแทนที่จะใช้แอมพลิจูดของกระแสและแรงดัน ให้ใช้ค่าประสิทธิผล จากนั้นเราจะได้

ค่าของ X c ส่วนกลับของผลิตภัณฑ์ C ของความถี่วัฏจักรโดย ความจุไฟฟ้าตัวเก็บประจุเรียกว่าความจุ บทบาทของปริมาณนี้คล้ายกับบทบาทของความต้านทานเชิงรุก R ในกฎของโอห์ม (ดูสูตร (4.17)) ค่าประสิทธิผลของความแรงกระแสสัมพันธ์กับค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุในลักษณะเดียวกับที่ความแรงและแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันสัมพันธ์กันตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง สิ่งนี้ทำให้เราสามารถพิจารณาค่าของ X โดยมีความต้านทานของตัวเก็บประจุต่อกระแสสลับ (ความจุ)

ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุมากเท่าใด กระแสไฟที่ชาร์จก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตรวจจับได้ง่ายโดยการเพิ่มการเรืองแสงของหลอดไฟด้วยการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุ ในขณะที่ความต้านทาน DC ของตัวเก็บประจุไม่มีที่สิ้นสุด ความต้านทาน AC นั้นจำกัด X c เมื่อความจุเพิ่มขึ้นก็ลดลง นอกจากนี้ยังลดลงตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น

โดยสรุปเราสังเกตว่าในช่วงหนึ่งในสี่ของช่วงเวลาที่ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุดพลังงานจะเข้าสู่วงจรและถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุในรูปของพลังงาน สนามไฟฟ้า. ในช่วงไตรมาสถัดไปของช่วงเวลา เมื่อตัวเก็บประจุถูกคายประจุ พลังงานนี้จะถูกส่งกลับไปยังเครือข่าย

ความต้านทานของวงจรที่มีตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนผกผันกับผลคูณของความถี่ไซคลิกและความจุไฟฟ้า ความผันผวนของกระแสอยู่ข้างหน้าในเฟสของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าโดย

1. ค่าประสิทธิภาพของกระแสและแรงดันบนตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเกี่ยวข้องกันอย่างไร!
2. เป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาในวงจรที่มีตัวเก็บประจุเพียงตัวเดียวถ้าความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวงจรสามารถละเลยได้!
3. เบรกเกอร์เป็นตัวเก็บประจุชนิดหนึ่ง ทำไมสวิตช์จึงเปิดวงจรได้อย่างน่าเชื่อถือ!

การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความแรงและทิศทางของกระแสซึ่งเป็นลักษณะของกระแสสลับ นำไปสู่ลักษณะสำคัญหลายประการที่แยกแยะการกระทำของกระแสสลับจากกระแสตรง คุณลักษณะเหล่านี้บางส่วนออกมาอย่างชัดเจนในการทดลองต่อไปนี้

1. กระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ ให้เราหาแหล่งจ่ายกระแสตรงที่มีแรงดันไฟ 12 V (แบตเตอรี่) และแหล่งจ่ายกระแสสลับที่มีแรงดันไฟ 12 V ด้วย โดยติดหลอดไส้ขนาดเล็กเข้ากับแต่ละแหล่งเหล่านี้ เราจะเห็นว่าทั้งสองหลอด เผาไหม้อย่างสว่างไสวเท่ากัน (รูปที่ 298, a) ตอนนี้ให้เรารวมตัวเก็บประจุความจุสูงไว้ในวงจรของหลอดไฟทั้งหลอดแรกและหลอดที่สอง (รูปที่ 298, b) เราจะพบว่าในกรณีของกระแสตรง หลอดไฟไม่เรืองแสงเลย แต่ในกรณีของไฟฟ้ากระแสสลับ การเรืองแสงของหลอดไฟยังคงเกือบเท่าเดิม การไม่มีความร้อนในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงนั้นง่ายต่อการเข้าใจ: มีชั้นฉนวนระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุ ดังนั้นวงจรจึงเปิดอยู่ การเรืองแสงของหลอดไฟในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับนั้นดูน่าทึ่ง

ข้าว. 298. กระแสสลับผ่านตัวเก็บประจุ: ก) หลอดไฟรวมอยู่ในวงจรกระแสตรง (ขวา) หรือไฟสลับ (ซ้าย) ในลักษณะเดียวกัน b) เมื่อต่อตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุเข้ากับวงจร กระแสตรงจะหยุด กระแสสลับจะไหลต่อไปและเรืองแสงหลอดไฟ

อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณคิดเกี่ยวกับมัน ไม่มีอะไรลึกลับเกี่ยวกับมัน เรามีเพียงการทำซ้ำบ่อยครั้งของกระบวนการชาร์จและคายประจุตัวเก็บประจุซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับเรา เมื่อเราเชื่อมต่อ (รูปที่ 299, a) ตัวเก็บประจุกับแหล่งจ่ายกระแส (โดยหมุนคันโยกสวิตช์ไปทางซ้าย) จากนั้นกระแสจะไหลผ่านสายไฟจนกระทั่งประจุที่สะสมบนเพลตของตัวเก็บประจุทำให้เกิดความต่างศักย์ที่สมดุลกับแรงดันต้นทาง . ในกรณีนี้สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในตัวเก็บประจุซึ่งมีความเข้มข้นของพลังงานจำนวนหนึ่ง เมื่อเราเชื่อมต่อเพลตของตัวเก็บประจุที่มีประจุกับตัวนำโดยถอดแหล่งจ่ายกระแส (โดยหมุนคันสวิตช์ไปทางขวา) ประจุจะไหลไปตามตัวนำจากแผ่นหนึ่งไปยังอีกแผ่นหนึ่งและกระแสระยะสั้นจะผ่านเข้ามา ตัวนำที่เปิดหลอดไฟ สนามในตัวเก็บประจุจะหายไปและพลังงานที่เก็บไว้ในนั้นถูกใช้เพื่อทำให้หลอดไฟร้อน

ข้าว. 299. เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุแต่ละครั้งหลอดไฟจะกะพริบ: a) กำลังชาร์จตัวเก็บประจุ (ปุ่ม - ไปทางซ้าย) และคายประจุผ่านหลอดไฟ (ปุ่ม - ไปทางขวา); ข) ชาร์จเร็วและปล่อยประจุเมื่อบิดกุญแจไฟจะกะพริบ c) ตัวเก็บประจุและหลอดไฟในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อกระแสสลับไหลผ่านตัวเก็บประจุนั้นอธิบายไว้อย่างชัดเจนโดยการทดลองที่แสดงในรูปที่ 299บ. โดยการหมุนคันโยกสวิตช์ไปทางขวา เราเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับแหล่งจ่ายปัจจุบัน โดยที่เพลต 1 ถูกประจุบวก และเพลท 2 ถูกประจุลบ เมื่อสวิตช์อยู่ตรงกลาง เมื่อเปิดวงจร ตัวเก็บประจุจะคายประจุผ่านหลอดไฟ การหมุนปุ่มสวิตช์ไปทางซ้ายจะชาร์จตัวเก็บประจุอีกครั้ง แต่แผ่นเวลา 1 นี้มีประจุเป็นลบและแผ่นที่ 2 เป็นบวก การเลื่อนคันสวิตช์อย่างรวดเร็วในทิศทางเดียว จากนั้นในอีกทางหนึ่ง เราจะเห็นว่าเมื่อเปลี่ยนหน้าสัมผัสแต่ละครั้ง หลอดไฟจะกะพริบครู่หนึ่ง กล่าวคือ กระแสไฟฟ้าระยะสั้นไหลผ่าน หากการสลับทำได้เร็วพอ แฟลชของหลอดไฟจะตามกันอย่างรวดเร็วจนไฟลุกไหม้อย่างต่อเนื่อง ในขณะที่กระแสน้ำไหลผ่านมันมักจะเปลี่ยนทิศทางของมัน ในกรณีนี้ สนามไฟฟ้าในตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา: จะถูกสร้างขึ้น จากนั้นหายไป จากนั้นสร้างใหม่ในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเรารวมตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (รูปที่ 299, c)

2. กระแสสลับผ่านขดลวดที่มีความเหนี่ยวนำมาก เรารวมไว้ในวงจรที่แสดงในรูปที่ 298, b แทนที่จะเป็นตัวเก็บประจุขดลวดทองแดงที่มีการหมุนจำนวนมากซึ่งอยู่ภายในซึ่งวางแกนเหล็กไว้ (รูปที่ 300) เป็นที่ทราบกันดีว่าขดลวดดังกล่าวมีการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ (§ 144) ความต้านทานของขดลวดดังกล่าวที่กระแสตรงจะมีน้อยเนื่องจากทำจากลวดที่ค่อนข้างหนา ในกรณีของกระแสตรง (รูปที่ 300, a) หลอดไฟจะสว่างจ้าในขณะที่กระแสสลับ (รูปที่ 300, b) แสงนั้นแทบจะมองไม่เห็น การทดลองกับกระแสตรงเป็นที่เข้าใจ: เนื่องจากความต้านทานของขดลวดมีขนาดเล็ก การมีอยู่ของมันแทบจะไม่เปลี่ยนกระแสและหลอดไฟก็สว่างจ้า ทำไมขดลวดถึงลดทอนกระแสสลับ? เราจะค่อยๆดึงแกนเหล็กออกจากขดลวด เราจะพบว่าหลอดไฟร้อนขึ้นเรื่อยๆ กล่าวคือ เมื่อแกนเคลื่อนที่ออก กระแสในวงจรจะเพิ่มขึ้น เมื่อแกนถูกถอดออกจนหมด หลอดไส้ของหลอดไฟจะสว่างเกือบปกติ หากจำนวนรอบของขดลวดไม่มากนัก แต่การยืดตัวของแกนกลางจะลดการเหนี่ยวนำของขดลวด ดังนั้นเราจึงเห็นว่าขดลวดที่มีความต้านทานต่ำแต่มีความเหนี่ยวนำสูง ซึ่งรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถลดทอนกระแสนี้ได้อย่างมาก

ข้าว. 300. หลอดไฟรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (a) และกระแสสลับ (b) ขดลวดเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับหลอดไฟ ด้วยกระแสตรง แสงจะสว่าง กระแสสลับจะสลัว

ผลกระทบของขดลวดเหนี่ยวนำสูงต่อกระแสสลับก็อธิบายได้ง่ายเช่นกัน กระแสสลับคือกระแสที่ความแรงเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง ด้วยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในวงจร e. ดีเอส การเหนี่ยวนำตัวเองซึ่งขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำของวงจร ทิศทางของอีนี้ ดีเอส (ดังที่เราเห็นใน§ 139) เป็นการกระทำที่ป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระแส นั่นคือ ลดแอมพลิจูดของกระแส และด้วยเหตุนี้จึงมีค่าประสิทธิผล ตราบใดที่ความเหนี่ยวนำของสายไฟมีขนาดเล็ก ค่า e เพิ่มเติมนี้ ดีเอส ก็ยังเล็กและผลของมันแทบจะมองไม่เห็น แต่ในกรณีที่มีการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ e เพิ่มเติมนี้ ดีเอส อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความแรงของกระแสสลับ

เกี่ยวกับประจุของตัวเก็บประจุ

มาปิดโซ่กันเถอะ วงจรจะชาร์จตัวเก็บประจุ ซึ่งหมายความว่าส่วนของอิเล็กตรอนจากด้านซ้ายของตัวเก็บประจุจะเข้าไปในเส้นลวด และจำนวนอิเล็กตรอนที่เท่ากันจะไปจากเส้นลวดไปทางด้านขวาของตัวเก็บประจุ เพลตทั้งสองจะถูกชาร์จด้วยประจุตรงข้ามที่มีขนาดเท่ากัน

ระหว่างแผ่นเปลือกโลกในไดอิเล็กทริกจะมีสนามไฟฟ้า

ตอนนี้ขอทำลายโซ่ ตัวเก็บประจุจะยังคงมีประจุอยู่ เราจะรื้อซับในด้วยลวด ตัวเก็บประจุจะคายประจุทันที ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนส่วนเกินจะเข้าไปในเส้นลวดจากแผ่นด้านขวา และการขาดอิเล็กตรอนจะเข้าสู่ลวดไปยังแผ่นด้านซ้าย บนแผ่นอิเล็กตรอนทั้งสองแผ่นจะเท่ากัน ตัวเก็บประจุจะคายประจุออกมา

ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันใด?

มันชาร์จได้ถึงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแหล่งพลังงาน

ความต้านทานของตัวเก็บประจุ

มาปิดโซ่กันเถอะ ตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จและกลายเป็นแหล่งกระแส แรงดัน E.D.S. ทันที รูปแสดงให้เห็นว่า E.D.S. ของตัวเก็บประจุมุ่งตรงไปยังแหล่งจ่ายกระแสไฟที่ชาร์จ

ความขัดแย้งของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีประจุกับประจุของตัวเก็บประจุนี้เรียกว่าความจุ

พลังงานทั้งหมดที่ใช้โดยแหล่งกระแสเพื่อเอาชนะความต้านทานของตัวเก็บประจุจะถูกแปลงเป็นพลังงานของสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ เมื่อตัวเก็บประจุถูกคายประจุ พลังงานทั้งหมดของสนามไฟฟ้าจะกลับคืนสู่วงจรในรูปของพลังงาน กระแสไฟฟ้า. ดังนั้นความจุจึงเป็นปฏิกิริยาเช่น โดยไม่ทำให้สูญเสียพลังงานอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้

ทำไมกระแสตรงไม่ผ่านตัวเก็บประจุในขณะที่กระแสสลับไม่ผ่าน?

เปิดวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ไฟกระพริบเปิดและปิดทำไม? เนื่องจากกระแสประจุตัวเก็บประจุผ่านเข้าไปในวงจร ทันทีที่ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันแบตเตอรี่ กระแสไฟในวงจรจะหยุด

ทีนี้มาปิดวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกัน ในช่วงไตรมาสแรกของงวด แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็นค่าสูงสุด วงจรกำลังชาร์จตัวเก็บประจุ ในช่วงไตรมาสที่สองของช่วงเวลา แรงดันไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลงเป็นศูนย์ ตัวเก็บประจุถูกปล่อยผ่านเครื่องกำเนิด หลังจากนั้นตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและคายประจุอีกครั้ง ดังนั้นในวงจรจึงมีกระแสประจุและการคายประจุของตัวเก็บประจุ ไฟจะติดตลอดเวลา

ในวงจรที่มีตัวเก็บประจุ กระแสจะไหลในวงจรปิดทั้งหมด รวมทั้งในไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุด้วย ในตัวเก็บประจุแบบชาร์จประจุไฟฟ้าจะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นซึ่งทำให้เกิดขั้วของไดอิเล็กตริก โพลาไรเซชันคือการหมุนของอิเล็กตรอนในอะตอมในวงโคจรที่ยาว

โพลาไรเซชันพร้อมกันของอะตอมจำนวนมากก่อให้เกิดกระแสที่เรียกว่า การกระจัดปัจจุบัน ดังนั้นกระแสจะไหลในสายไฟและไดอิเล็กทริกและมีค่าเท่ากัน

ความจุตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยสูตร

เมื่อพิจารณาจากกราฟแล้ว เราสรุปได้ว่า: กระแสในวงจรที่มีความต้านทาน capacitive ล้วนๆ นำไปสู่แรงดันไฟฟ้า 90 0 .

คำถามเกิดขึ้นว่ากระแสในวงจรสามารถนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างไร? ในวงจร กระแสจะไหลจากแหล่งกระแสสองแหล่งในทางกลับกัน จากเครื่องกำเนิดและจากตัวเก็บประจุ เมื่อแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นศูนย์ กระแสในวงจรจะสูงสุด นี่คือกระแสดิสชาร์จของตัวเก็บประจุ

เกี่ยวกับตัวเก็บประจุจริง

ตัวเก็บประจุจริงมีความต้านทานสองตัวพร้อมกัน: แอคทีฟและคาปาซิทีฟควรพิจารณาเชื่อมต่อเป็นอนุกรม

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับความต้านทานเชิงแอ็คทีฟและกระแสที่ไหลผ่านความต้านทานแบบแอ็คทีฟอยู่ในเฟส

แรงดันไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้กับความจุและกระแสที่ไหลผ่านความจุจะเปลี่ยนเป็นเฟส 90 0 . แรงดันที่เกิดขึ้นจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับตัวเก็บประจุสามารถกำหนดได้โดยกฎสี่เหลี่ยมด้านขนาน

บน ความต้านทานที่ใช้งานแรงดันไฟฟ้า U กระทำและกระแส I อยู่ในเฟส สำหรับความจุ แรงดันไฟฟ้า U c ล่าช้าหลังกระแส I โดย 90 0 . แรงดันที่เกิดขึ้นจากเครื่องกำเนิดไปยังตัวเก็บประจุจะถูกกำหนดโดยกฎสี่เหลี่ยมด้านขนาน แรงดันที่เกิดขึ้นนี้ล่าช้าหลังกระแส I โดยบางมุม φ ซึ่งน้อยกว่า 90 0 เสมอ

การหาค่าความต้านทานตัวเก็บประจุที่ได้

ไม่พบความต้านทานที่เป็นผลลัพธ์ของตัวเก็บประจุโดยการรวมค่าความต้านทานแบบแอคทีฟและคาปาซิทีฟ ทำได้ตามสูตร