อิเล็กทรอนิกส์ 1

1. Electronic1 อิเล็กทรอนิกส์ 1 Electronic 1

2. Electronic1 ตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ หรือ คาปาซิเตอร์ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่ง ทำหน้าที่เก็บพลังงานในสนามไฟฟ้า ที่สร้างขึ้นระหว่างคู่ฉนวน โดยมีค่าประจุไฟฟ้าเท่ากัน แต่มีชนิดของประจุตรงข้ามกัน บางครั้งเรียกตัวเก็บประจุนี้ว่า คอนเดนเซอร์ (condenser) เป็นอุปกรณ์พื้นฐานสำคัญในงานอิเล็กทรอนิกส์ และพบได้แทบทุกวงจร ตัวเก็บประจุนั้นประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า (หรือเพลต) 2 ขั้ว แต่ละขั้วจะเก็บประจุชนิดตรงกันข้ามกัน ทั้งสองขั้วมีสภาพความจุ และมีฉนวนหรือไดอิเล็กตริกเป็นตัวแยกคั่นกลาง ประจุนั้นถูกเก็บไว้ที่ผิวหน้าของเพลต โดยมีไดอิเล็กตริกกั้นเอาไว้ เนื่องจากแต่ละเพลตจะเก็บประจุชนิดตรงกันข้าม แต่มีปริมาณเท่านั้น ดังนั้นประจุสุทธิในตัวเก็บประจุ จึงมีค่าเท่ากับ ศูนย์ เสมอ

3. Electronic1 โครงสร้างเบื้องต้น

4. Electronic1

5. Electronic1 การเก็บประจุ การเก็บประจุ คือ การเก็บอิเล็กตรอนไว้ที่แผ่นเพลตของตัวเก็บประจุ เมื่อนำแบตเตอรี่ต่อกับตัวเก็บประจุ อิเล็กตรอนจากขั้วลบของแบตเตอรี่ จะเข้าไปรวมกันที่แผ่นเพลต ทำให้เกิดประจุลบขึ้นและยังส่งสนามไฟฟ้าไป ผลักอิเล็กตรอนของแผ่นเพลตตรงข้าม ซึ่งโดยปกติในแผ่นเพลตจะมี ประจุเป็น + และ - ปะปนกันอยู่ เมื่ออิเล็กตรอนจากแผ่นเพลตนี้ถูก ผลักให้หลุดออกไปแล้วจึงเหลือประจุบวกมากกว่าประจุลบ ยิ่งอิเล็กตรอนถูกผลักออกไปมากเท่าไร แผ่นเพลตนั้นก็จะเป็นบวกมากขึ้นเท่านั้น

6. Electronic1 การคายประจุ ตัวเก็บประจุที่ถูกประจุแล้ว ถ้าเรายังไม่นำขั้วตัวเก็บประจุมาต่อกัน อิเล็กตรอนก็ยังคงอยู่ที่แผ่นเพลต แต่ถ้ามีการครบวงจร ระหว่างแผ่นเพลตทั้งสองเมื่อไร อิเล็กตรอนก็จะวิ่งจากแผ่นเพลตทางด้านลบ ไปครบวงจรที่แผ่นเพลตบวกทันที เราเรียกว่า “การคายประจุ”

7. Electronic1 ปัจจัยที่มีผลต่อการเก็บประจุ • พื้นที่หน้าตัดของสารตัวนำที่เป็นแผ่นเพลท เขียนแทนด้วยอักษร A ถ้าพื้นที่หน้าตัดมากแสดงว่าสามารถเก็บประจุได้มาก ถ้าพื้นที่หน้าตัดน้อยแสดงว่าเก็บประจุได้น้อย เพราะฉะนั้นจะเห็นได้ว่าในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปนั้นจะประกอบไปด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็กและขนาดใหญ่จำนวนมาก ตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่จะเก็บประจุได้มากเพราะมีพื้นที่หน้าตัดมากนั่นเอง • ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลททั้งสอง เขียนแทนด้วยอักษร d ถ้าอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กัน ความจุจะมีค่ามาก ถ้าอยู่ในตำแหน่งที่ไกลกันความจุจะมีค่าน้อย

8. Electronic1 3. ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกเป็นค่าที่ใช้แสดงถึงความสามารถในการที่จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กขึ้นเมื่อนำวัสดุต่างชนิดกันมาทำเป็นฉนวนคั่นระหว่างแผ่นเพลท ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกแต่ละตัวจะแตกต่างกันออกไป ดังนั้นตัวเก็บประจุที่ใช้ไดอิเล็กตริกต่างกันถึงแม้จะมีขนาดเท่ากัน ค่าความจุและอัตราทนแรงดันอาจแตกต่างกันออกไป สุญญากาศเป็นไดอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับวัสดุชนิดอื่น การจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากเกินพิกัด อาจทำให้ไดอิเล็กตริกสูญสภาพจากฉนวนกลายเป็นตัวนำได้

9. Electronic1

10. Electronic1

11. Electronic1 ชนิดของตัวเก็บประจุ 1. ตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ (Fixed Capacitor) -เปเปอร์คาปาซิเตอร์(Paper Capacitor)เป็นคาปาซิเตอร์ที่ใช้กระดาษอาบน้ำยาทำเป็นแผ่นไดอิเล็กตริค กั้นระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองที่ทำจากอลูมินั่ม สามารถทนแรงดันไฟได้สูง 400 - 1200 โวลท์ ปัจจุบันไม่นิยมใช้แล้วเนื่องจากมีการสูญเสียมาก

12. Electronic1 • โพลีเอสเตอร์คาปาซิเตอร์(Polyester Capacitor)ลักษณะการใช้งานและคุณสมบัติเช่นเดียวกันกับแบบเปเปอร์ โดยไดอิเล็กตริคทำมาจากโพลีเอสเตอร์หรือพวกพลาสติกตัวนำ ดังนั้นการสูญเสียจึงน้อยกว่าเปเปอร์

13. Electronic1 - โพลีคาร์บอเนตคาปาซิเตอร์ (Polycarbonate Capacitor) เป็นคาปาซิเตอร์ที่มีค่าความจุสูงกว่าชนิดโพลีเอสเตอร์เล็กน้อย คุณสมบัติคล้ายคลึงกันใช้แทนกันได้ ตัวของคาร์ปาซิเตอร์แบบนี้จะเล็กกว่าเล็กน้อยและมีเปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้อยกว่าโพลีเอสเตอร์ประมาณ 20 - 30 เท่า

14. Electronic1 • เซรามิกคาปาซิเตอร์ (Ceramic Capacitor)เป็นคาปาซิเตอร์ราคาถูกมีใช้กันอยู่ทั่วไป เหมาะสำหรับงานคัปปลิ้งความถี่วิทยุ มีการสูญเสียมากมีค่าความจุต่ำสุดอยู่ที่ 1 ไมโครฟารัด

15. Electronic1 - โพลีสไตรีนคาปาซิเตอร์ (Polystyrene Capacitor) เป็นคาปาซิเตอร์ชั้นดีที่ให้การสูญเสียต่ำที่สุด เมื่อเทียบกับชนิดอื่นๆ รวมไปถึงกระแสรั่วไหลน้อยมากๆ เหมาะสำหรับงานคัปปลิ้งความถี่วิทยุหรือในวงจรจูน

16. Electronic1 • ซิลเวอร์ไมก้าคาปาซิเตอร์ (Silver Mica Capacitor) เหมาะที่จะใช้กับวงจรความถี่สูง เช่นความถี่วิทยุเพราะมีค่าความจุประมาณ 10pF - 10nF เป็นคาปาซิเตอร์ชั้นดีอีกชนิดหนึ่ง เปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดแทบไม่มีเลย

17. Electronic1 • ฟีดทรูคาปาซิเตอร์ (Feed-through Capacitor)เป็นคาปาซิเตอร์ที่ใช้ในการกรองความถี่รบกวน

18. Electronic1 • อิเล็กโตรไลต์คาปาซิเตอร์ (Electrolytic Capacitor) เป็นคาปาซิเตอร์ที่มีค่าความผิดพลาดสูงมาก แต่ต้องใช้เพราะว่ามีค่าความจุที่สูง มีโครงสร้างใกล้เคียงกับแบตเตอรี่ มีขั้วบวกและลบ นิยมใช้กับงานความถี่ต่ำทั่วๆไป หรือใช้สำหรับไฟตรง สารที่นำมาใช้ทำแผ่นตัวนำในคาปาซิเตอร์แบบนี้จะเป็นสารอลูมิเนียมโดยมีน้ำยาเคมีอิเล็กโตไลต์ติกทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก ช่วยเร่งปฎิกิริยาเคมีทำให้ประจุเกิดได้มากกว่าปกติ

19. Electronic1 • แทนทาลั่มอิเล็กโตรไลต์ คาปาซิเตอร์ (Tantalum Electrolyte Capacitpr) คาปาซิเตอร์แบบนี้ถูกคิดขึ้นมาเพื่อใช้งานแทนอิเล็กโตรไลต์ติกคาปาซิเตอร์แม้การสูญเสียจะใกล้เคียงกับอิเล็กโตรไลต์ติกคาปาซิเตอร์ แต่มีค่าความผิดพลาดน้อยกว่า

20. Electronic1 - ไบโพลาร์คาปาซิเตอร์ (Bipolar Capacitor) หรือไบแคป(Bi-Cap) เหมือนกับแบบอิเล็กโตรไลต์คาปาซิเตอร์ แต่ไม่มีขั้ว นิยมใช้กันมากในวงจรเครื่องเสียง ขยายเสียง ภาคจ่ายไฟ

21. Electronic1 • ไมลาร์คาปาซิเตอร์ (Mylar Capacitor) นำมาใช้แทนคาปาซิเตอร์แบบเซรามิค เพราะมีค่าความผิดพลาดและกระแสรั่วไหลน้อยกว่าในขณะที่สามารถทนแรงดันได้เท่ากัน ตัวถังของไมลาร์เล็กกว่าและค่าความจุสูงกว่าเซรามิค

22. Electronic1 2. ตัวเก็บประจุชนิดเปลี่ยนแปลงค่าได้ - วาริเอเบิ้ลคาปาซิเตอร์ (Variable Capacitor) เป็นคาปาซิเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความจุในตัวได้ เพื่อใช้ในการจูนรับความถี่ของเครื่องรับวิทยุ โครงสร้างทำมาจากแผ่นโลหะมาวางซ้อนกัน ชุดหนึ่งติดตั้งคงที่ อีกชุดหนึ่งยึดติดกับแกนหมุน มีแผ่นอากาศเป็นไดอิเล็กตริค

23. Electronic1 • ทริมเมอร์คาปาซิเตอร์ และ แพดเดอร์คาปาซิเตอร์ (Trimmer and Padder) เป็นคาปาซิเตอร์ชนิดเปลี่ยนแปลงค่าความจุได้เพียงเล็กน้อย เพราะโครงสร้างเป็นเพียงโลหะเล็กๆ วางซ้อนกันมีแผ่นไมก้ากั้นกลาง มีสกรูยึด ปรับค่าโดยการยึดหรือคลายสกรู ถ้าต่อขนานอยู่กับวงจรนิยมเรียกว่า ทริมเมอร์ ถ้าต่ออันดับนิยมเรียกว่า แพดเดอร์

24. Electronic1 หน่วยความจุของคาปาซิเตอร์ คาปาซิเตอร์มีหน่วยเป็น ฟารัด (F) ไมโครฟารัด (uF) และ นาโนฟารัด (nF) 1 F   = 1,000,000 µF 1 µF = 1,000 nF 1 nF = 1,000 pF 

25. Electronic1 การอ่านค่าความจุของคาปาซิเตอร์ 1. การอ่านแบบที่บอกเป็นตัวเลข คาปาซิเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่จะมีความจุสูง และบอกอัตราทนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดมาด้วย

26. Electronic1 2. การอ่านแบบที่บอกเป็นตัวเลข คาปาซิเตอร์ชนิดนี้จะบอกเป็นตัวเลขมา 3 ตำแหน่งด้วยกัน โดยที่ ตัวที่หนึ่งจะเป็นตัวตั้งหลักที่หนึ่ง ตัวที่สองจะเป็นตัวตั้งหลักที่สอง และตัวเลขตัวที่สามจะเป็นตัวเติมเลขศูนย์ลงไป(หรือตัวคูณก็ได้) หน่วยที่ได้จะเป็นพิโกฟารัด เสมอ

27. Electronic1

28. Electronic1

29. Electronic1 3 การอ่านแบบที่บอกเป็นแถบสี การอ่านค่าสีตัวคาปาซิเตอร์หลักการอ่านจะคล้ายกับตัวต้านทาน แถบสีที่ 1 จะเป็นตัวตั้งหลักที่หนึ่ง แถบสีที่ 2 จะเป็นตัวตั้งหลักที่สอง แถบสีที่ 3 จะเป็นตัวคูณ                 แถบสีที่ 4 จะเป็นเปอร์เซ็นต์ความผิดพลาด แถบสีที่ 5 จะเป็นอัตราทนแรงดันไฟฟ้า

30. Electronic1 เพิ่มเติม การอ่านค่าความจุและการต่อวงจร http://www.elecnet.chandra.ac.th/learn/courses/ELTC1203/capacitor/capacitortitle.htm การตรวจวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ http://www.chontech.ac.th/~abhichat/WBTPI_Model/Capacitor/capacitor6.html

31. Electronic1 ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ http://physics.kku.ac.th/ac_cai/3_8Thai/3_8.html