ตัวเก็บประจุ pubhtml5

ชื่อเรื่อง. ตวั เกบ็ ประจุ เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ดา้ นความรู้(ทฤษฎี) 9.1 โครงสร้างตวั เกบ็ ประจุ ตวั เก็บประจุ หรือคาปาซิเตอร์ (Capacitor ; C) เป็ นอุปกรณ์ที่ถูกนาไปใช้งานทางด้านไฟฟ้าและ อิเล็กทรอนิกส์ อยา่ งกวา้ งขวางกบั อุปกรณ์ เครื่องมือ เครื่องใช้ และในระบบงานต่างๆ ที่เก่ียวขอ้ งกบั ไฟฟ้า ตวั เก็บประจุเป็ นอุปกรณ์ท่ีสามารถเก็บประจุไฟฟ้าและศกั ยไ์ ฟฟ้าไวภ้ ายในตวั ได้ โดยอาศยั คุณสมบตั ิของประจุ ไฟฟ้าและศกั ยไ์ ฟฟ้าที่มีค่าต่างกนั จะดูดกนั มาใชง้ าน การทดสอบการเกบ็ ประจุของตวั เก็บประจุ โดยนาแผน่ โลหะบาง 2 แผน่ มาวางประกบติดกนั มีฉนวน คน่ั กลาง จ่ายศกั ยไ์ ฟฟ้าที่ต่างกนั ให้แผ่นโลหะท้งั สอง จะทาให้เกิดเส้นแรงไฟฟ้าว่ิงเคลื่อนที่ดึงดูดกนั จาก ศกั ยไ์ ฟฟ้าที่แผ่นโลหะท้งั สอง การดึงดูดของศกั ยไ์ ฟฟ้าจากแผ่นโลหะท้งั สองเกิดอย่างต่อเน่ือง ถึงแมง้ ดจ่าย ศกั ยไ์ ฟฟ้าให้แผน่ โลหะท้งั สองแลว้ ก็ตาม คุณสมบตั ิดงั กล่าว จึงเรียกแผน่ โลหะท้งั 2 แผน่ ท่ีอยูใ่ กลก้ นั น้ีวา่ ตวั เก็บประจุ การเก็บประจุไฟฟ้าของตวั เกบ็ ประจุ แสดงดงั รูปที่ 9.1

------ ---------- - ---- -+-+ + + + +
(-) ++++++ -- (ก) ก่อนการประจุ
++++++++++++
(+) + (ข) หลงั การประจุ รูปท่ี 9.1 การเก็บประจุไฟฟ้าของตวั เก็บประจุ โครงสร้างของตวั เก็บประจุประกอบดว้ ยแผ่นโลหะตวั นาบางสองแผ่น ถูกเรียกว่าแผน่ ตวั นา (Conductive Plate) วางขนานชิดกนั มีฉนวนไฟฟ้า (Dielectric) วางคนั่ กลางแผน่ โลหะตวั นาบางท้งั สอง ทางดา้ นนอกของแผน่ โลหะตวั นาบางท้งั สองมีลวดตวั นาเชื่อมต่อไวแ้ ผน่ ละเส้น ใช้เป็ นขาต่อออกภายนอก เพื่อต่อตวั เก็บประจุไปใช้ งาน ลกั ษณะโครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของตวั เกบ็ ประจุ แสดงดงั รูปที่ 9.2

++


ชนิดไมม่ ีข้วั ชนิดมีข้วั (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 9.2 โครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ของตวั เก็บประจุ ตวั เก็บประจุจะมีการทางานอยู่ 2 สภาวะ คือ สภาวะประจุ (Charge) เป็ นสภาวะท่ีตวั เก็บประจุทาการ ประจุแรงดนั และศกั ยไ์ ฟฟ้าเก็บไวภ้ ายในตวั ในขณะที่จ่ายแรงดนั ให้กบั ตวั เก็บประจุ และสภาวะคายประจุ (Discharge) เป็นสภาวะท่ีตวั เก็บประจุทาการคายประจุแรงดนั และศกั ยไ์ ฟฟ้าที่เกบ็ ไวอ้ อกมา เมื่อทาการลดั วงจร ขาตวั เกบ็ ประจุเขา้ ดว้ ยกนั หรือตอ่ เขา้ ภาระตา่ งๆ 9.2 ค่าความจุของตวั เกบ็ ประจุ ค่าความจุ (Capacitance) ของตวั เก็บประจุ คือ ค่าความสามารถในการเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไวใ้ นตวั เก็บประจุไดน้ อ้ ยหรือมาก ตวั เก็บประจุจึงถูกบอกค่าไวใ้ นรูปค่าความจุ ตวั เก็บประจุมีค่าความจุนอ้ ย จะสามารถ เกบ็ ประจุไวภ้ ายในตวั เองไดน้ อ้ ย และตวั เกบ็ ประจุมีคา่ ความจุมาก จะสามารถเกบ็ ประจุไวภ้ ายในตวั เองไดม้ าก ค่าความจุในตวั เก็บประจุข้ึนอยูก่ บั โครงสร้างและส่วนประกอบท่ีใช้ผลิตตวั เก็บประจุตวั น้นั โครงสร้าง และส่วนประกอบท่ีสาคญั ส่งผลต่อการเปล่ียนแปลงค่าความจุของตวั เก็บประจุมี 3 ส่วน ไดแ้ ก่ ระยะห่างของแผน่ โลหะท้งั สอง ขนาดพ้ืนที่ผิวของแผ่นโลหะ และชนิดของวสั ดุที่ใช้ทาฉนวนคน่ั กลางแผ่นโลหะ ทาให้ตวั เก็บ ประจุที่ผลิตข้ึนมาใชง้ านมีคา่ ความจุแตกตา่ งกนั ไป และสามารถผลิตข้ึนมาไดจ้ ากวสั ดุท่ีใชเ้ ป็นฉนวนหลายชนิด ลกั ษณะตวั เก็บประจุหลายชนิดและหลายขนาด แสดงดงั รูปท่ี 9.3

รูปท่ี 9.3 ตวั เกบ็ ประจุหลายชนิดและหลายขนาด 9.2.1 ระยะห่างแผ่นโลหะท้งั สองแตกต่างกนั ระยะห่างของแผน่ โลหะท้งั สองแผน่ ภายในตวั เก็บประจุ มีผลต่อการกาหนดค่าความจุของตวั เก็บประจุได้ เพราะระยะห่างของแผน่ โลหะท้งั สองแผน่ มีผลต่ออานาจการดึงดูดประจุไฟฟ้าระหวา่ งแผน่ โลหะ ท้งั สอง วางแผน่ โลหะท้งั สองใกลก้ นั อานาจการดึงดูดของประจุไฟฟ้ามีค่ามาก เกิดความต่างศกั ยท์ ี่แผน่ โลหะท้งั สองมาก จะทาใหต้ วั เกบ็ ประจุมีค่าความจุมาก และเมื่อวางแผน่ โลหะท้งั สองห่างกนั อานาจการดึงดูดของประจุ ไฟฟ้านอ้ ยลง เกิดความต่างศกั ยท์ ี่แผน่ โลหะท้งั สองนอ้ ยลง จะทาใหต้ วั เก็บประจุมีค่าความจุนอ้ ย ถา้ กาหนดให้ ขนาดพ้ืนที่ผิวของแผ่นโลหะในตวั เก็บประจุท้งั 2 ตวั เท่ากนั ค่าความจุของตวั เก็บประจุจะมีผลออกมาดงั น้ี แผน่ โลหะท้งั สองวางชิดกนั จะมีค่าความจุมาก และแผน่ โลหะท้งั สองวางห่างกนั จะมีค่าความจุนอ้ ย ค่าความจุ ของตวั เกบ็ ประจุข้ึนอยกู่ บั ระยะห่างของแผน่ โลหะ แสดงดงั รูปท่ี 9.4 (ก) ระยะห่างแผน่ โลหะนอ้ ยความจุสูง (ข) ระยะห่างแผน่ โลหะมากความจุต่า รูปที่ 9.4 คา่ ความจขุ องตวั เกบ็ ประจุข้นึ อยกู่ บั ระยะห่างของแผน่ โลหะ

9.2.2 ขนาดพืน้ ทผี่ วิ แผ่นโลหะแตกต่างกนั ขนาดพ้ืนที่ผวิ ของแผน่ โลหะท้งั สองแผน่ สามารถกาหนดขนาดของค่าความจุในตวั เก็บประจุได้ วา่ สามารถเกบ็ สะสมประจุไฟฟ้าไวใ้ นตวั ไดน้ อ้ ยหรือมากเพียงไร แผน่ โลหะมีพ้ืนที่ผวิ มาก จานวนประจุไฟฟ้า ท่ีประจุไวใ้ นแผน่ โลหะมีจานวนมาก เกิดความจุมาก แผ่นโลหะมีพ้ืนที่ผิวนอ้ ย จานวนประจุไฟฟ้าท่ีประจุไว้ ในแผน่ โลหะมีจานวนนอ้ ย เกิดความจุนอ้ ย โดยกาหนดใหร้ ะยะห่างของแผน่ โลหะในตวั เก็บประจุท้งั 2 ขนาด เท่ากนั ค่าความจุของตวั เก็บประจุจะมีผลออกมาดงั น้ี แผ่นโลหะมีพ้ืนท่ีผิวมากจะมีค่าความจุมาก และแผ่น โลหะมีพ้ืนท่ีผวิ นอ้ ยจะมีค่าความจุนอ้ ย ค่าความจุของตวั เก็บประจุข้ึนอยกู่ บั ขนาดพ้นื ท่ีผิวของแผน่ โลหะท้งั สอง แสดงดงั รูปที่ 9.5 (ก) ขนาดพ้นื ท่ีผวิ แผน่ โลหะท้งั สองมากความจุสูง (ข) ขนาดพ้นื ที่ผวิ แผน่ โลหะท้งั สองนอ้ ยความจุต่า รูปที่ 9.5 คา่ ความจุของตวั เก็บประจุข้ึนอยกู่ บั ขนาดพ้ืนที่ผิวแผน่ โลหะท้งั สอง 9.2.3 ชนิดวสั ดุทใี่ ช้ทาฉนวนคนั่ กลางแผ่นโลหะแตกต่างกนั วสั ดุต่างชนิดกนั มีคุณสมบตั ิในการเป็นฉนวนตอ่ ประจุไฟฟ้าแตกต่างกนั เมื่อนา มาใชง้ านเป็ น ฉนวนคนั่ กลางแผน่ โลหะ ยอ่ มมีผลต่อคา่ ความจุท่ีเกิดข้ึนในตวั เก็บประจุแตกต่างกนั ไป การทดสอบทาไดโ้ ดย นาแผน่ โลหะท้งั สองแผน่ ของตวั เก็บประจุวางห่างกนั ในระยะคงท่ีค่าหน่ึง นาฉนวนท่ีแตกต่างกนั มาเป็ นฉนวน คน่ั กลางแผ่นโลหะท้งั สอง โดยเปรียบเทียบกบั ฉนวนท่ีเป็ นอากาศ ซ่ึงมีค่าคงตวั ความเป็ นฉนวน (Dielectric Constant ; k) เท่ากบั 1 ใช้ฉนวนชนิดต่างๆ ท่ีมีค่าคงตวั ความเป็ นฉนวนแตกต่างกนั ไปมาทาการเปรียบเทียบค่า ความจุที่เกิดข้ึน พบวา่ ฉนวนท่ีมีคา่ คงตวั ความเป็นฉนวนสูง จะสามารถเก็บประจุไวไ้ ดม้ ากกวา่ การใชฉ้ นวนที่มี ค่าคงตวั ความเป็นฉนวนต่า ค่าคงตวั ความเป็นฉนวนของวสั ดุชนิดตา่ งๆ แสดงไดด้ งั ตารางท่ี 9.1

ตารางท่ี 9.1 แสดงค่าคงตวั ความเป็นฉนวนของวสั ดุต่างชนิดกนั ชนิดวสั ดุ ค่าคงตัวความเป็ นฉนวน (k) สุญญากาศ, อากาศ 1 เทฟลอน 2 – 2.3 โพลีโพรไพลีน 2.2 – 2.36 โพลีสไตรีน 2.4 – 2.7 โพลีคาร์บอเนต 2.8 – 3.0 โพลีเอสเตอร์ (ไมลาร์) 3 – 3.3 กระดาษ 3.3 – 3.5 โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) 4.5 ไฟเบอร์ 5.0 ไมกา้ 4.5 – 7.5 ยาง 7 แทนทาลมั ออกไซด์ 11 เซรามิก 80 – 6,000 ตวั เก็บประจุท่ีผลิตข้ึนมาใชง้ านจะใชค้ ุณสมบตั ิที่แตกต่างกนั ท้งั 3 ประการดงั กล่าว นา ไปใช้ในการ ผลิต ทาใหต้ วั เกบ็ ประจุที่มีใชง้ านมีความหลากหลาย ท้งั ชนิดตวั เกบ็ ประจุ ขนาดค่าความจุ และการนาไปใชง้ าน ช่ือเรียกตวั เก็บประจุถูกเรียกแตกต่างกนั ออกไปตามลกั ษณะของโครงสร้าง และชนิดของฉนวนท่ีใชแ้ ตกต่างกนั ไป โดยแบ่งออกตามคุณลกั ษณะการทางานของตวั เก็บประจุ แบ่งออกไดเ้ ป็ น ตวั เก็บประจุแบบค่าคงท่ี (Fixed Capacitor) และตวั เกบ็ ประจุแบบเปล่ียนแปลงค่าได้ (Variable Capacitor) 9.3 ตวั เกบ็ ประจุแบบค่าคงท่ี ตวั เก็บประจุแบบค่าคงท่ี เป็ นตวั เก็บประจุท่ีมีค่าความจุภายในตวั คงที่ตายตวั ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่า ได้ ถูกผลิตออกมาใชง้ านมากมายหลายขนาด หลายชนิด แต่ละชนิดผลิตข้ึนมาจากวสั ดุท่ีใชเ้ ป็ นฉนวนแตกต่าง กนั ออกไป ทาให้ช่ือที่ใชเ้ รียกชนิดตวั เก็บประจุแตกต่างกนั โดยเรียกชื่อตวั เก็บประจุตามช่ือของวสั ดุที่ใชเ้ ป็ น ฉนวน แบง่ ออกไดด้ งั น้ี 1. ตวั เกบ็ ประจุชนิดกระดาษ (Paper Capacitor) 2. ตวั เกบ็ ประจุชนิดเซรามิก (Ceramic Capacitor) 3. ตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ (Mica Capacitor) 4. ตวั เก็บประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก (Plastic Film Capacitor) 5. ตวั เกบ็ ประจุชนิดอิเลก็ โตรไลติก (Electrolytic Capacitor) 6. ตวั เกบ็ ประจุชนิดแทนทาลมั (Tantalum Capacitor)

9.3.1 ตวั เกบ็ ประจุชนิดกระดาษ ตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ เป็ นตวั เก็บประจุท่ีใช้ฉนวนคนั่ กลางแผ่นโลหะท้งั สองทาจาก กระดาษแผน่ บางท่ีเคลือบดว้ ยน้ายาฉนวน น้ายาท่ีใชเ้ คลือบกระดาษ เช่น น้ามนั (Oil) หรือข้ีผ้ึง (Beeswax) เป็ น ตน้ นามามว้ นเป็ นกอ้ นกลมทรงกระบอก ขาลวดตวั นาถูกต่อออกมาใช้งานจากแผ่นโลหะบางดา้ นละขา ต่อ ออกมาเป็ นขาตวั เก็บประจุ ตวั ถงั ตวั เก็บประจุชนิดน้ีหุ้มดว้ ยกระดาษแข็ง พลาสติก หรือโลหะอะลูมิเนียม นิยมนาไปใชง้ านในดา้ นแรงดนั ไฟสูง และแรงดนั ไฟสลบั ที่ความถ่ีต่า เช่น ใชเ้ ป็ นตวั ช่วยในการเร่ิมหมุนของ มอเตอร์ไฟฟ้า และใชใ้ นวงจรเคร่ืองเสียง เป็นตน้ ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ แสดงดงั รูปที่ 9.6 (ก) ชนิดกระดาษเคลือบข้ีผ้ึง (ข) ชนิดกระดาษเคลือบน้ามนั รูปท่ี 9.6 ตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ 9.3.2 ตวั เกบ็ ประจุชนิดเซรามกิ ตวั เก็บประจุชนิดเซรามิก เป็ นตวั เก็บประจุที่ใช้ฉนวนคนั่ กลางแผ่นโลหะท้งั สองเป็ นวสั ดุ ประเภทเซรามิก เซรามิกทามาจากดินเหนียวผสมดว้ ยสารแบเรียมไททาเนต (Barium Titanate) มาจากการผสม กนั ของสารแบเรียมคาร์บอเนต (Barium Carbonate) และไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium Dioxide) นาไปเผาท่ี ความร้อนสูง ทาให้ไดเ้ ซรามิกที่มีค่าคงตวั ความเป็ นฉนวนสูงมากออกมา แผน่ โลหะตวั นาจะใชเ้ งินเคลือบบน ผวิ เซรามิก ทาใหต้ วั เก็บประจุชนิดน้ีมีค่าความจุสูงข้ึนแต่มีขนาดเล็กลง นอกจากน้นั ยงั สามารถเพิ่มค่าความจุได้ โดยใชแ้ ผน่ โลหะซอ้ นกนั หลายช้นั มีฉนวนเซรามิกขวางซอ้ นหลายช้นั (Multilayer Ceramic) ตวั เก็บประจุชนิด น้ีมีค่าผิดพลาดต่าประมาณ 1 % ผิวดา้ นนอกหุ้มด้วยพลาสติกหรือซิลิโคน นิยมนาไปใช้งานในวงจรกาจดั สัญญาณรบกวน และวงจรกรองสัญญาณความถี่สูงลงกราวด์ ไม่นิยมใช้ในวงจรทางานกับสัญญาณชนิด แอนะลอก (Analog Signal) เพราะจะทาใหส้ ัญญาณเกิดความผดิ เพ้ยี น ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดเซรามิก แสดง ดงั รูปที่ 9.7

แบบขา แบบแปะติด SMD (ก) ชนิดช้นั เดียว (ข) ชนิดหลายช้นั รูปที่ 9.7 ตวั เก็บประจุชนิดเซรามกิ 9.3.3 ตัวเกบ็ ประจุชนิดไมก้า ตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ เป็ นตวั เก็บประจุที่ใช้ แผน่ โลหะบางหลายๆ แผน่ วางซ้อนกนั แต่ละแผน่ โลหะ บางถูกคน่ั ดว้ ยฉนวนไมกา้ ต่อเช่ือมแผน่ โลหะออกเป็ น 2 ชุด พร้อมต่อขาด้วยลวดตัวนาออกมาใช้งาน แผ่น โลหะท่ีใชผ้ ลิตตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ แบ่งออกไดเ้ ป็ น 2 แบบ คือ แผ่นโลหะบางแบบอะลูมิเนียม (Aluminum Foil) และแผ่นโลหะบางแบบฟิ ล์มเงิน (Silver Films รูปที่ 9.8 ตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ Foil) ไมกา้ จดั เป็ นฉนวนมีคุณภาพดี ทาให้ตวั เก็บประจุ ชนิดน้ีสามารถสร้างให้ทนแรงดนั ไดส้ ูงข้ึน มีความคงที่ ต่ออุณหภูมิดี นิยมนาไปใช้งานในวงจรเก่ียวข้องกับแรงดนั ไฟสูง ใช้ในวงจรกรองความถี่สูง และในวงจร ตอบสนองความถี่ ลกั ษณะตวั เกบ็ ประจุชนิดไมกา้ แสดงดงั รูปที่ 9.8 9.3.4 ตวั เกบ็ ประจุชนิดฟิ ล์มพลาสตกิ ตวั เก็บประจุชนิดฟิ ล์มพลาสติก เป็ นตวั เก็บประจุท่ีใช้ฉนวนคน่ั กลางแผ่นโลหะท้งั สองเป็ น วสั ดุประเภทพลาสติกแผ่นบาง ซ่ึงมีหลายชนิดแตกต่างกนั มีโครงสร้างคลา้ ยกบั ตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ เพยี งแตเ่ ปลี่ยนฉนวนเป็นฟิ ลม์ พลาสติกชนิดต่างๆ ฟิ ลม์ พลาสติกที่นามา ใชท้ าฉนวน ทามาจากวสั ดุหลายประเภท เช่น โพลีเอสเตอร์ (Polyester) เรียกได้อีกชื่อว่าไมล่าร์ (Mylar) โพลีโพรพิลีน (Polypropylene) โพลีสไตรีน (Polystyrene) โพลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) และเมตลั ไลซ์พลาสติก (Metalized Plastic) เป็ นตน้ การเรียกชื่อตวั เกบ็ ประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก มกั เรียกชื่อตามชนิดฉนวนพลาสติกที่ใชผ้ ลิตตวั เกบ็ ประจุ ท่ีตวั เก็บประจุชนิดฟิ ล์มพลาสติก จะนิยมพิมพต์ วั อกั ษรยอ่ ภาษาองั กฤษติดกนั 2 – 3 ตวั กากบั ไวท้ ี่ส่วนใดส่วนหน่ึงบนตวั ถงั ตวั เก็บประจุ เพ่ือแสดงถึงชนิดของฉนวนพลาสติกที่ใช้ผลิต อกั ษรท่ีบอกไวม้ ี หลายคา่ มีความหมายดงั น้ี

PP, KP = โพลีโพรพิลีน KT = โพลีเอสเตอร์ (ไมล่าร์) KC = โพลีคาร์บอเนต KS = โพลีสไตรีน MK = เมตลั ไลซ์พลาสติก MKP = เมตลั ไลซ์โพลีโพรพลิ ีน MKT = เมตลั ไลซ์โพลีเอสเตอร์ MKC = เมตลั ไลซ์โพลีคาร์บอเนต MKS = เมตลั ไลซ์โพลีสไตรีน ฯลฯ ตวั เกบ็ ประจุชนิดฟิ ล์มพลาสติก ถูกผลิตข้ึนมาใชง้ านมากมายหลายชนิด หลายรูปแบบ เพราะ ดว้ ยคุณสมบตั ิของฉนวนท่ีดีกวา่ กระดาษมาก ทาใหส้ ามารถผลิตตวั เก็บประจุใหม้ ีค่าความจุสูงข้ึนได้ มีอายกุ าร ใชง้ านยาวนานข้ึน ค่าอุณหภูมิมีผลตอ่ การเปลี่ยนแปลงคา่ ความจุนอ้ ยลง การนาไปใชง้ าน นิยมนาไปใชใ้ นวงจร ท่ีตอ้ งการความเที่ยงตรงสูง มีความแน่นอนสูง ใช้งานไดด้ ีในย่านความถี่สูง ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดฟิ ล์ม พลาสติกชนิดตา่ งๆ แสดงดงั รูปท่ี 9.9 (ก) ชนิดฟิ ลม์ โพลีเอสเตอร์ (ข) ชนิดเมตลั ไลซโ์ พลีเอสเตอร์ (ค) ชนิดฟิ ลม์ โพลีโพรพลิ ีน (ง) ชนิดเมตลั ไลซ์โพลีโพรพลิ ีน

(จ) ชนิดฟิ ลม์ โพลีสไตรีน (ฉ) ชนิดเมตลั ไลซ์โพลีสไตรีน (ช) ชนิดฟิ ลม์ โพลีคาร์บอเนต (ซ) ชนิดเมตลั ไลซโ์ พลีคาร์บอเนต (ฌ) ชนิด SMD เมตลั ไลซ์โพลีเอสไทลีน รูปท่ี 9.9 ตวั เก็บประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก 9.3.5 ตัวเกบ็ ประจุชนิดอเิ ลก็ โตรไลตกิ ตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก เป็ นตวั เก็บประจุที่โครงสร้างประกอบดว้ ยแผ่นอะลูมิเนียม บางทาเป็ นแผ่นโลหะเก็บประจุไฟฟ้า มีข้วั ไฟฟ้าบวก (+) ลบ (–) กากับไวท้ ี่ตวั เก็บประจุคงที่ตายตวั ใช้ แผ่นกระดาษจุ่มอยู่ในสารอิเล็กโตรไลต์ (Electrolyte) ให้เปี ยกชุ่ม ทาเป็ นฉนวนคนั่ กลาง นาท้งั หมดมว้ นเขา้ ดว้ ยกนั ให้เป็ นทรงกระบอก และบรรจุลงในกระป๋ องอะลูมิเนียม หรือกระป๋ องโลหะ ท่ีมีสารละลายอิเล็กโตร ไลต์บรรจุอยูด่ ว้ ย สารละลายอิเล็กโตรไลตท์ ่ีนิยมใชบ้ รรจุ เช่น โซเดียม บอเรต (Sodium Borate) อีไทลีน กลี โคล (Ethylene glycol) หรือกรดบอริก (Boric Acid) เป็ นตน้ ตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก แสดงดงั รูปท่ี 9.10

(ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รูปท่ี 9.10 ตวั เกบ็ ประจุชนิดอเิ ลก็ โตรไลติก ข้วั ของตวั เกบ็ ประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ตอนกลางตวั เก็บประจุเป็ นข้วั บวก (+) ตอนนอกท่ีติด กระป๋ องเป็ นข้วั ลบ (–) การผลิตจะตอ้ งทาการปิ ดฝาให้สนิทเพ่ือป้องกนั สารละลาย อิเล็กโตรไลตร์ ่ัวไหลออกมา ระหวา่ งการผลิตตอ้ งป้อนแรงดนั ไฟตรงใหข้ ้วั ท้งั สองของตวั เกบ็ ประจุ เพ่ือใหเ้ กิดปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซิส เกิดการ แยกตวั ทางไฟฟ้าข้ึนมา ดา้ นข้วั บวกของตวั เก็บประจุเกิดฟิ ลม์ อะลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide) ข้ึนรอบ แผน่ อะลูมิเนียมแผน่ บวก เป็ นฉนวนบางคนั่ ระหวา่ งแผน่ อะลูมิเนียมข้วั บวก ให้แยกออกจากข้วั ลบของตวั เก็บ ประจุ เนื่องจากฟิ ลม์ ของแผน่ อะลูมิเนียมมีขนาดบางมาก ทาให้สามารถสร้างตวั เก็บประจุชนิดน้ีให้มีค่าความจุ สูงข้ึนได้ จึงสามารถผลิตค่าความจุมาใชง้ านไดโ้ ดยมีขนาดตวั เก็บประจุท่ีเล็กลง ตวั เก็บประจุชนิดน้ีสามารถ สร้างให้มีค่าความจุไดห้ ลากหลายค่า ต้งั แต่ค่าความจุต่าไปถึงค่าความจุสูงๆ ถูกนาไป ใชง้ านในวงจรต่างๆ มากมาย เน่ืองจากตวั เกบ็ ประจุชนิดน้ีมีข้วั กากบั ไวต้ ายตวั การนาไปใชง้ านกบั แรงดนั ไฟตรงจาเป็ นตอ้ ง ต่อใชง้ านกบั แหล่งจ่ายแรงดนั ไฟตรงให้ถูกตอ้ งตามข้วั ตวั เก็บประจุ หากต่อผดิ ข้วั ตวั เก็บประจุชนิดน้ีจะหมดค่า ความจุทนั ที ยงั ทาใหเ้ กิดความร้อนสูงภายในตวั เก็บประจุ ส่งผลใหเ้ กิดก๊าซจานวนมากดนั ออกมาภายนอก ตวั เก็บ ประจุเกิดการระเบิด นอกจากน้นั ตวั เก็บประจุชนิดน้ียงั มีค่ากระแสร่ัวไหล (Leakage Current) สูง การใช้งาน จะตอ้ งใชด้ ว้ ยความระมดั ระวงั 9.3.6 ตัวเกบ็ ประจุชนิดแทนทาลมั ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั กค็ ือตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติกนน่ั เอง ที่ถูกพฒั นาข้ึนมาใช้ งาน เพื่อแกข้ อ้ เสียของตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ท่ีใชส้ ารอิเล็กโตรไลต์เป็ นชนิดน้า มาใช้สารอิเล็กโตร ไลตเ์ ป็ นของแข็งแทน และทาให้ตวั เก็บประจุมีขนาดท่ีเล็กลงแต่มีค่าความจุสูงมากข้ึน โครงสร้างของตวั เก็บ ประจุชนิดแทนทาลมั ประกอบดว้ ยแผน่ โลหะบางของแทนทาลมั เคลือบแผน่ โลหะแทนทาลมั ดว้ ยฉนวนที่มี ค่าคงตวั ไดอิเลก็ ตริกสูง เช่น พวกสนิมแทนทาลมั (Tantalum Oxide) และเคลือบดว้ ยสารอิเล็กโตรไลต์ ทามาจาก โพลีเมอร์สารก่ึงตวั นา (Semiconducting Polymer) เพื่อคน่ั กลางแผน่ โลหะแทนทาลมั อีกช้นั ขาลวดตวั นาถูกต่อ ออกมาจากแผน่ โลหะแทนทาลมั ผิวดา้ นนอกสุดของตวั เก็บประจุถูกเคลือบดว้ ยสารประเภทพลาสติก ตวั เก็บ ประจุชนิดแทนทาลมั แสดงดงั รูปที่ 9.11

(ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รูปที่ 9.11 ตวั เกบ็ ประจุแทนทาลมั ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลัม นิยมนาไปใช้งานประเภทวงจรกรองความถ่ีต่า วงจรส่งผ่าน สัญญาณ เป็ นตวั เก็บประจุที่ไม่ไวต่ออุณหภูมิ และมีค่าคุณสมบตั ิระหวา่ งค่าความจุต่ออุณหภูมิต่ากว่าตวั เก็บ ประจุชนิดอิเล็กทรอไลติกแบบอื่น งานท่ีไมเ่ หมาะกบั การนาตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั ไปใชง้ าน ไดแ้ ก่ วงจร ต้งั เวลาท่ีใช้ RC ระบบกระตุน้ การทางาน และวงจรเล่ือนเฟสสัญญาณ เน่ืองจากตวั เก็บประจุชนิดน้ีมีคุณสมบตั ิ ของสารไดอิเล็กตริกไวต่อการดูดกลืนประจุไฟฟ้าสูง ซ่ึงเมื่อตวั เก็บประจุถูกคายประจุออกมาหมดจนเป็ นศูนย์ แลว้ ก็ตาม ฉนวนยงั คงมีประจุไฟฟ้าหลงเหลืออยู่ ทาใหก้ ารกาหนดเวลาของการทางานมีความไมแ่ น่นอน ขอ้ ดีของตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั คือ มีค่าความจุสูงในขนาดเล็กลง ขณะนาไปใชง้ านไม่ เกิดกระแสรั่วไหล ทนต่ออุณหภูมิและความช้ืนไดด้ ี มีความทนทานในการใชง้ าน ขอ้ เสียของตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั คือ มีอตั ราทนแรงดนั ต่า 9.4 ตวั เกบ็ ประจุแบบเปลยี่ นแปลงค่าได้ ตวั เก็บประจุแบบเปล่ียนแปลงค่าได้ เป็ นตวั เก็บประจุท่ีค่าความจุสามารถปรับเปล่ียนค่าให้เพิ่มข้ึนหรือ ลดลงได้ โครงสร้างตวั เก็บประจุชนิดน้ีประกอบดว้ ยแผน่ โลหะวางซ้อนกนั แบ่งออก เป็ น 2 ชุด ชุดแผ่นโลหะ คงท่ี (Stator Plate) แผน่ โลหะถูกยึดติดคงที่ตายตวั และชุดแผน่ โลหะเคล่ือนที่ (Rotor Plate) แผน่ โลหะชุดน้ีถูก ยึดบนแกนท่ีสามารถปรับหมุนเคลื่อนท่ีได้ โดยใชฉ้ นวนคนั่ กลางแผน่ โลหะท้งั 2 ชุดไว้ ฉนวนท่ีใชแ้ ตกต่างกนั หลายชนิด เช่น อากาศ แผน่ ไมกา้ หรือแผน่ พลาสติก เป็นตน้ ตวั เกบ็ ประจุแบบเปล่ียนแปลงคา่ ได้ แสดงดงั รูปท่ี 9.12

แบบแกนอากาศ แบบแกนพลาสติก (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 9.12 ตวั เกบ็ ประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ ค่าความจุของตวั เก็บประจุแบบน้ี ข้ึนอยู่กบั การปรับหมุนชุดโลหะเคลื่อนที่ ถ้าชุดโลหะเคล่ือนที่ ซอ้ นทบั ชุดโลหะคงท่ีท้งั หมด ตวั เกบ็ ประจุจะมีคา่ ความจุสูงสุด เมื่อค่อยๆ ปรับแกนปรับหมุนให้ชุดโลหะเคล่ือนท่ี เคล่ือนห่างออกจากชุดโลหะคงที่ คา่ ความจุของตวั เกบ็ ประจุจะค่อยๆ ลดลง และเมื่อชุดโลหะเคล่ือนที่แยกออก จากชุดโลหะคงท่ีหมด คา่ ความจุของตวั เก็บประจุจะมีค่าต่าสุด ตวั เก็บประจุแบบน้ีนิยมเรียกวา่ ตวั เก็บประจุวาริ เอเบิล (Variable Capacitor) การใช้งานจะถูกใช้ในย่านความถ่ีสูง เช่น วงจร LC ปรับหาคล่ืนสถานีวิทยุ สถานีโทรทศั น์ และสถานีสื่อสารยา่ นอ่ืนๆ เป็ นตน้ ลกั ษณะตวั เก็บประจุแบบน้ีอาจมีชุด (Gang) ปรับเปล่ียน คา่ ชุดเดียว หรือมีชุดปรับเปล่ียนค่าหลายชุดภายในตวั เก็บประจุตวั เดียว ชุดตวั เก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ แบบตา่ งๆ แสดงดงั รูปท่ี 9.13 โครงสร้าง สญั ลกั ษณ์ โครงสร้าง สญั ลกั ษณ์ (ก) แบบ 1 ชุด (ข) แบบ 2 ชุด รูปที่ 9.13 ชุดตวั เกบ็ ประจุแบบเปล่ียนแปลงค่าไดแ้ บบชดุ เดียว และสองชุด

ตวั เก็บประจุแบบเปล่ียนแปลงคา่ ได้ นอกจากเป็นแบบวาริเอเบิลแลว้ ยงั มีตวั เก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลง ค่าไดอ้ ีกลกั ษณะหน่ึงท่ีมีขนาดเล็กลง มีค่าความจุต่าๆ มีแผน่ โลหะคงที่และแผ่นโลหะเคลื่อนท่ีประกอบร่วมกนั อยา่ งน้อยอยา่ งละ 1 แผน่ หรือมากกว่า นิยมเรียกวา่ ตวั เก็บประจุ ทริมเมอร์ (Trimmer Capacitor) ฉนวนที่ใช้ คน่ั กลางแผน่ โลหะใชแ้ ผน่ ไมกา้ หรือแผน่ พลาสติก ตวั เกบ็ ประจุทริมเมอร์ แสดงดงั รูปที่ 9.14 (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 9.14 ตวั เกบ็ ประจุทริมเมอร์ 9.5 หน่วยความจุและค่าทนแรงดนั ตวั เกบ็ ประจุที่ผลิตออกมาใชง้ านมีหลายแบบ หลายขนาด นาไปใชง้ านแตกต่างกนั หลายหนา้ ท่ี และใชใ้ น วงจรที่มีค่าแรงดนั แตกต่างกนั ไป เนื่องจากตวั เก็บประจุทาหนา้ ที่เก็บประจุแรงดนั ไวภ้ ายในตวั การจะเก็บประจุให้ ไดค้ ่าตามกาหนดมากนอ้ ยแตกต่างกนั จาเป็ นตอ้ งเลือกค่าใชง้ านที่แตกต่างกนั เพ่ือใหไ้ ดค้ ่าท่ีถูกตอ้ งเหมาะสม สิ่ง สาคญั ท่ีจะนาตวั เก็บประจุมาใชง้ าน จะตอ้ งทราบค่าท่ีแสดงไวบ้ นตวั เก็บประจุตามความตอ้ งการ ค่าสาคญั ท่ีถูก กากบั ไวข้ า้ งตวั ถงั ตวั เก็บประจุมีอยา่ งน้อย 2 ค่า ไดแ้ ก่ ค่าความจุของตวั เก็บประจุ และค่าทนแรงดนั ใช้งานได้ ของตวั เก็บประจุ นอกจากน้นั ยงั อาจบอกคา่ ความผดิ พลาดของตวั เก็บประจุ รวมถึงบอกค่ายา่ นอุณหภูมิท่ีทางาน ไดไ้ วด้ ว้ ย ค่าความจุและค่าทนแรงดนั หากใชไ้ ม่เหมาะสมต่อการทางาน จะส่งผลต่อการทางานที่ไม่ถูกตอ้ ง หรือทาให้ตวั เก็บประจุชารุดเสียหายได้ รวมถึงส่งผลต่อการทางานของเคร่ืองมือ เคร่ืองใช้ และอุปกรณ์ที่ เก่ียวขอ้ งเกิดความผดิ ปกติ หรืออาจชารุดเสียหายได้ 9.5.1 หน่วยความจุตวั เกบ็ ประจุ ตวั เก็บประจุที่ผลิตมาใชง้ านมีมากมาย ค่าความจุที่ผลิตข้ึนมาใชง้ านแตกต่างกนั ไป ต้งั แต่ค่า ต่าไปถึงคา่ สูง ความจุของตวั เก็บประจุตามปกติมีหน่วยเป็นฟารัด (Farad ; F) ซ่ึงเป็นหน่วยท่ีใหญ่เกินไป เพราะ ค่าความจุท่ีผลิตออกมาใชง้ านมีค่าต่ากวา่ ฟารัด จึงจาเป็ นตอ้ งแตกหน่วยค่าความจุออกให้เป็ นหน่วยเล็กลง แบ่ง ออกเป็ น หน่วยไมโครฟารัด (Microfarad ; F) นาโนฟารัด (Nanofarad ; nF) และ พิโคฟารัด (Picofarad ; pF) หน่วยใชง้ านท้งั หมด เขียนค่าความสัมพนั ธ์กนั ไดด้ งั น้ี

1 ฟารัด (F) = 1,000,000 ไมโครฟารัด (F) = 1 x 106 F = 1,000,000,000 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 109 nF = 1,000,000,000,000 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 1012 pF 1 ไมโครฟารัด (F) = 1 x 10-6 F = 1 x 103 nF = 1 x 106 pF 1 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 10-9 F = 1 x 10-3 F = 1 x 103 pF 1 พโิ คฟารัด (pF) = 1 x 10-12 F = 1 x 10-6 F = 1 x 10-3 nF ตัวอย่างท่ี 9.1 จงแปลงหน่วยคา่ ความจุต่อไปน้ีใหถ้ ูกตอ้ ง (ก) 47,000 nF ใหเ้ ป็นหน่วย F (ข) 330,000 pF ใหเ้ ป็นหน่วย nF ใหเ้ ป็นหน่วย F (ค) 6.8 x 10-9 F ใหเ้ ป็ นหน่วย pF (ง) 22 x 10-5 F (จ) 0.15 F ใหเ้ ป็นหน่วย nF วธิ ีทา (ก) 47,000 nF = 47,000 x 1 F = 47 F 1,000 1 (ข) 330,000 pF = 330,000 x 1,000 nF = 330 nF (ค) 6.8 x 10-9 F = 6.8 x 10-9 x 1012 pF = 6.8 x 103 pF = 6,800 pF (ง) 22 x 10-5 F = 22 x 10-5 x 106 F = 220 F (จ) 0.15 F = 0.15 x 1,000 nF = 150 nF ตอบ 9.5.2 ค่าทนแรงดนั ตวั เกบ็ ประจุ ค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุ เป็ นส่วนท่ีสาคญั อีกค่าหน่ึงของตวั เก็บประจุ ช่วยบอกถึงค่าการ ทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุตวั น้นั ว่าทนไดม้ ากน้อยเท่าไร การนาตวั เก็บประจุไปใช้งานจาเป็ นตอ้ งคานึงถึงค่า ความสามารถในการทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุตวั น้นั เพราะค่าแรงดนั ท่ีแสดงไว้ เป็ นการแสดงให้ทราบวา่ ตวั เกบ็ ประจุตวั น้นั สามารถนาไปใชก้ บั แรงดนั ไดม้ ากที่สุดเท่าไร แรงดนั ท่ีจ่ายมาใหต้ วั เก็บประจุ จะตอ้ งมีค่าไม่ เกินกวา่ ค่าทนแรงดนั ที่แสดงไว้ หากค่า แรงดนั ท่ีป้อนให้มากเกินกวา่ ค่าทนแรงดนั ท่ีแสดงไว้ ตวั เก็บประจุตวั น้นั จะชารุดเสียหายทนั ที หมดสภาพการเป็นตวั เก็บประจุ การแสดงค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุจะบอกหน่วยไวเ้ ป็ นโวลต์ (V) ถูกแสดงค่าแรงดนั ไว้ ในลกั ษณะแตกต่างกนั ไป เช่น แสดงค่าแรงดนั ไฟตรง (DC Voltage ; VDC) แสดงค่าแรงดนั ทางาน (Working Voltage ; WV) หรือแสดงค่าแรงดนั ทดสอบ (Testing Voltage ; TV) เป็ นตน้ ค่าเหล่าน้ีเป็ นค่าทนแรงดนั สูงสุด ของตวั เก็บประจุตวั น้นั การเลือกตวั เก็บประจุมาใชง้ าน ตอ้ งเลือกค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุให้มากกว่าค่า แรงดนั ท่ีใชง้ านจริงเสมอ ไมค่ วรนอ้ ยกวา่ 40 % เช่น นาตวั เก็บประจุไปใชง้ านกบั แรงดนั 6 VDC ควรเลือกตวั เก็บ ประจุทนแรงดนั ไดไ้ ม่น้อยกว่า 10 VDC มาใช้งาน เพื่อความปลอดภยั ของตวั เก็บประจุ และส่งผลต่อความ ทนทานในการใชง้ านมากข้ึน

กรณีท่ีค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุบอกค่าไวเ้ ป็ นแรงดนั ไฟตรง (VDC) เมื่อนา ไปใชง้ านกบั แรงดนั ไฟสลับ (VAC) จะตอ้ งเพิ่มค่าทนแรงดนั ให้มากข้ึนอย่างน้อย 50 % เช่น นาตวั เก็บประจุไปใช้งานกับ แรงดนั ไฟสลับ 100 VAC ควรเลือกตวั เก็บประจุทนแรงดนั ไฟตรงได้ไม่น้อยกว่า 200 VDC มาใช้งาน เพราะ แรงดนั ไฟสลบั ท่ี 100 VAC จะมีค่าแรงดนั ไฟสลบั สูงสุดท่ีจ่ายเขา้ มาถึง 141 VAC ดงั น้นั การเลือกค่าทนแรงดนั ของ ตวั เก็บประจุมาใชง้ านมีส่วนสาคญั ต่อการทางานของวงจร ซ่ึงจะส่งผลต่อการทางานท่ีถูกตอ้ ง และทาให้วงจรมี ความทนทานในการทางานมากข้ึน 9.6 การอ่านค่าความจุตวั เกบ็ ประจุ ตวั เก็บประจุท่ีผลิตมาใชง้ านแต่ละตวั มีคุณสมบตั ิในการทางานแตกต่างกนั ท้งั ค่าความจุ ค่าทนแรงดนั และคา่ ความผดิ พลาดของความจุ จึงจาเป็นตอ้ งแสดงค่าเหล่าน้ีกากบั ไวท้ ี่ตวั ถงั เพ่ือใหผ้ ใู้ ชง้ านสามารถเลือกใช้ งานไดถ้ ูกตอ้ ง เหมาะสม การบอกค่าเหล่าน้ีสามารถบอกค่าไดห้ ลายรูปแบบ เช่น บอกค่าออกมาโดยตรง และ บอกคา่ ในรูปรหสั ตวั เลขตวั อกั ษร เป็นตน้ 9.6.1 บอกค่าออกมาโดยตรง ตวั เกบ็ ประจุท่ีบอกคา่ ออกมาโดยตรง จะพิมพค์ า่ ความจุอ่านไดโ้ ดยตรงค่าน้นั ไวท้ ี่ตวั ถงั ตวั เก็บ ประจุ ค่าความจุท่ีบอกไวน้ ิยมบอกค่าในหน่วย พิโคฟารัด (pF) และไมโครฟารัด (F) ซ่ึงจะมีหน่วยกากบั ไว้ หรือไม่มีก็ได้ ข้ึนอยูก่ บั พ้ืนท่ีไวบ้ อกค่าของตวั เก็บประจุแต่ละตวั ตวั เก็บประจุขนาดเล็กท่ีมีค่าความจุต่าๆ ไม่ นิยมแสดงหน่วยไว้ การจะทราบว่าตวั เก็บประจุขนาดเล็ก เช่น ชนิดเซรามิก หรือชนิดฟิ ล์มพลาสติกต่างๆ นิยมบอกค่าไวใ้ นหน่วย pF หรือ F ให้สังเกตจากตวั เลขที่บอกไว้ ถา้ ตวั เลขที่บอกไวม้ ีค่าต้งั แต่เลข 1 ข้ึนไป เช่น 1, 1.2, 3.3, 10, 18, 33, 56, 120 และ 680 เป็ นตน้ จะมีหน่วยเป็ น pF และถา้ ตวั เลขท่ีบอกไวม้ ีค่านอ้ ยกวา่ เลข 1 ลงมา เช่น 0.01, 0.022, 0.047, 0.12, 0.39, 0.68 และ 0.82 เป็ นตน้ จะมีหน่วยเป็ น F ส่วนตวั เก็บประจุชนิดอิเล็ก โตรไลติกแบบแปะติด SMD ท่ีมีขนาดเล็ก นิยมบอกค่าไม่บอกหน่วยไวเ้ ช่นกนั ปกติบอกค่าไวใ้ นหน่วย F เพราะมีคา่ ความจุสูง การอา่ นคา่ ตอ้ งพจิ ารณาใหร้ อบคอบ เปอร์เซ็นตค์ ่าผิดพลาดของความจุ นิยมบอกค่าไวเ้ ป็ น 2 แบบ คือ แบบบอกค่าเป็ นเปอร์เซ็นต์ ผิดพลาดโดยตรง เช่น  1%,  2%,  10% และ  20% เป็ นตน้ อีกแบบหน่ึงบอกค่าเป็ นตวั อกั ษรภาษาองั กฤษ เช่น A, B, C, D, E, F, G, J, L และ M เป็นตน้ ตวั อกั ษรแตล่ ะตวั มีค่าความผดิ พลาดแสดงดงั ตารางที่ 9.2

ตารางที่ 9.2 ตวั อกั ษรแสดงค่าเปอร์เซ็นตค์ วามผดิ พลาดของความจุ ตวั อกั ษร ค่าความผดิ พลาด (%) ตัวอกั ษร ค่าความผดิ พลาด (%) A  0.05 pF H  3% B  1 pF J  5% C  0.25 pF K  10% D  0.5 pF L  15% E  0.5% M  20% F  1% N  30% G  2% Z –20 ถึง +80% ตวั อย่างที่ 9.2 จงอา่ นคา่ ความจุของตวั เกบ็ ประจุที่บอกค่าไวโ้ ดยตรงตามคา่ ต่อไปน้ี = ความจุ 0.1 F ทนแรงดนั ได้ 63 VDC = ทนแรงดนั ได้ 450 V ความจุ 470 F = ทนแรงดนั ได้ 3 kV ความจุ 470 pF คา่ ผดิ พลาด K =  10% = ความจุ 10 F ทนแรงดนั ได้ 35 V = ความจุ 0.33 F ทนแรงดนั ได้ 250 VAC ยา่ นอุณหภูมิท่ีทางานได้ -40 ถึง +110o C = ความจุ 0.5 F ค่าผิดพลาด =  5% ทนแรงดนั ได้ 450 VAC ใช้ กบั ความถี่ 50 / 60 เฮิรตซ์ (Hz)

9.6.2 บอกค่าในรูปรหสั ตวั เลขตวั อกั ษร ตวั เก็บประจุบางแบบตวั เลขและตวั อกั ษรท่ีกากบั ไวบ้ นตวั เก็บประจุ บอกค่าไวใ้ นรูปรหสั ไม่ สามารถอา่ นคา่ ออกมาไดโ้ ดยตรง การอา่ นคา่ จาเป็นตอ้ งแปลงรหสั ใหก้ ลบั มาเป็นคา่ ความจุเสียก่อน จึงสามารถ อ่านคา่ ออกมาได้ รหสั คา่ ความจุมกั เป็นตวั เลข 3 ตวั เขียนเรียงกนั ไป และอาจตามดว้ ยตวั อกั ษร 1 ตวั เพ่ือแสดง ค่าความผดิ พลาดของความจุ ตวั เลขท่ีแสดงไวต้ อ้ งไม่เป็นทศนิยม ไม่ข้ึนตน้ ดว้ ยเลขศูนย์ การอ่านค่ารหัสความจุ อ่านจากตวั เลขซ้ายมือไปขวามือ ตวั เลข 2 ตวั แรกด้าน ซ้ายอ่านค่า ออกมาได้โดยตรง ตวั เลขตวั ท่ี 3 แสดงจานวนเลขศูนย์ท่ีต้องเติมเขา้ ไป อ่านค่าความจุออกมาเป็ นหน่วย pF ส่วนตวั อกั ษรที่แสดงค่าไวเ้ ป็นค่าความผดิ พลาดของความจุ สามารถใชค้ า่ ในตารางที่ 9.2 มาใชอ้ า่ นคา่ ตวั อย่างที่ 9.3 จงอา่ นค่าความจุของตวั เกบ็ ประจุที่บอกคา่ ไวด้ ว้ ยรหสั ตามคา่ ตอ่ ไปน้ี 155K/250V = ความจุ 15  100,000 pF = 1,500,000 pF 1,500,000 = 1,000,000 F = 1.5 F

= 250 V คา่ ผดิ พลาด K =  10% ทนแรงดนั ได้ 250 V

K = +-10%




5 = 00,000 2=5 1=1 = ความจุ 10 x 10,000 pF = 100,000 pF 1 = 100,000 x 1,000 nF = 100 nF = 0.1 F = ความจุ 47  100 pF = 4,700 pF ทนแรงดนั ได้ 1 kV 2A15J = ความจุ 15 pF, คา่ ผดิ พลาด J =  5% = ความจุ 20  100 pF = 2,000 pF ค่าผดิ พลาด M =  20%, ทนแรงดนั ได้ 12 kV

= ความจุ 10  100,000 pF = 1,000,000 pF 1,000,000 = 1,000,000 F = 1 F ค่าผดิ พลาด K =  10%, ทนแรงดนั ได้ 250 V 9.7 การต่อตวั เกบ็ ประจุ การต่อตวั เก็บประจุ คือการนาตวั เก็บประจุมาต่อรวมกนั เพ่ือปรับเปลี่ยนค่าความจุให้ไดต้ ามตอ้ งการ การตอ่ ตวั เกบ็ ประจุแบ่งออกไดเ้ ป็ น 3 แบบ คือ ต่อแบบอนุกรม ต่อแบบขนาน และต่อแบบผสม การต่อตวั เก็บ ประจุแตล่ ะแบบมีผลทาใหค้ ่าความจุผลรวมท่ีไดอ้ อกมาเกิดการเปล่ียนแปลงไป สามารถกาหนดค่าหรือเลือกค่า ไดต้ ามตอ้ งการ 9.7.1 การต่อตวั เกบ็ ประจแุ บบอนุกรม การต่อตวั เก็บประจุแบบอนุกรม (Series Capacitor) เป็ นการต่อตวั เก็บประจุเขา้ ด้วยกันแบบ เรียงลาดบั ต่อเนื่องกนั ไป ในลกั ษณะทา้ ยของตวั เก็บประจุตวั แรกต่อเขา้ หวั ตวั เก็บประจุตวั ที่สอง และทา้ ยของตวั เก็บประจุตวั ท่ีสองต่อเขา้ หวั ตวั เก็บประจุตวั ที่สาม ต่อเช่นน้ีเรื่อยไป การต่อวงจรตวั เก็บประจุแบบอนุกรม แสดง ดงั รูปท่ี 9.15 C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 (ก) รูปวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์วงจร รูปท่ี 9.15 การตอ่ ตวั เก็บประจุแบบอนุกรม การต่อตวั เก็บประจุแบบน้ี ทาให้ค่าความจุรวมของวงจรลดลง ไดค้ ่าความจุรวมในวงจรน้อยกว่าค่า ความจุของตวั เกบ็ ประจุตวั ที่มีค่านอ้ ยที่สุดในวงจร การตอ่ ตวั เกบ็ ประจุแบบอนุกรม เขียนสมการไดด้ งั น้ี 1 = 1 + 1 + 1 + 1 + .... .....(9-1) CT C1 C2 C3 C4 เมื่อ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F C1, C2, C3, C4 = ความจุของตวั เก็บประจุตวั ท่ี 1, 2, 3 และ 4 ตามลาดบั หน่วย F

ตวั อย่างที่ 9.4 จงหาคา่ ความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 9.16 C1 C2 C3 วธิ ีทา 10F 12F 15F จากสูตร 1 = 1 + 1 + 1 CT C1 C2 C3 1 1 1 1 รูปท่ี 9.16 วงจรตวั เกบ็ ประจุแบบอนุกรม แทนค่า CT = 10F + 12F + 15F 1 = 18 +15 +12 = 45 180F 180F CT 180F  CT = 45 = 4 F ตอบ 9.7.2 การต่อตัวเกบ็ ประจุแบบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน (Parallel Capacitor) เป็ นการต่อตัวเก็บประจุแต่ละตวั ใน ลกั ษณะคร่อมขนานร่วมกนั ทุกตวั มีจุดร่วมกนั 2 จุด คือจุดรวมขาแต่ละดา้ นของตวั เก็บประจุแต่ละตวั กรณีท่ี เป็ นตวั เก็บประจุชนิดมีข้วั ให้ต่อข้วั บวก (+) ท้งั หมดรวมเขา้ ดว้ ยกนั และต่อข้วั ลบ (–) ท้งั หมดรวมเขา้ ดว้ ยกนั ลกั ษณะการตอ่ วงจร แสดงดงั รูปท่ี 9.17 C1 C1 C2 C2 C3 C3 C4 C4 (ก) รูปวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์วงจร รูปที่ 9.17 การตอ่ ตวั เก็บประจุแบบขนาน การต่อตวั เก็บประจุแบบน้ี ทาใหค้ ่าความจุรวมของวงจรเพ่ิมข้ึนตามจานวนตวั เก็บประจุที่นามา ต่อเพิม่ การหาคา่ ความจุรวมในวงจรแบบขนาน สามารถเขียนเป็นสมการไดด้ งั น้ี CT = C1 + C2 + C3 + C4 + .... .....(9-2)

เม่ือ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F C1, C2, C3, C4 = ความจุของตวั เกบ็ ประจุตวั ท่ี 1, 2, 3 และ 4 ตามลาดบั หน่วย F ตัวอย่างที่ 9.5 จงหาคา่ ความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 9.18 C1 = 10 F วธิ ีทา C2 = 12 F C3 = 18 F จากสูตร CT = C1 + C2 + C3 แทนคา่ CT = 10 F + 12 F + 18 F  CT = 40 F ตอบ รูปที่ 9.18 วงจรตวั เกบ็ ประจุแบบขนาน 9.7.3 การต่อตัวเกบ็ ประจุแบบผสม การต่อตวั เก็บประจุแบบผสม (Compound Capacitor) เป็ นการต่อตวั เก็บประจุผสมรวมกัน ระหว่างการต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนานอยูใ่ นวงจรเดียวกนั การต่อตวั เก็บประจุแบบผสมไม่มีวงจร ตายตวั สามารถเปล่ียนแปลงไปตามลกั ษณะการต่อวงจรที่ตอ้ งการ การหาค่าความจุรวมของวงจร ให้ใช้วิธีหา แบบอนุกรมและวิธีหาแบบขนานร่วมกนั โดยพิจารณาการต่อทีละส่วน ลกั ษณะการต่อวงจรตวั เก็บประจุแบบ ผสมลกั ษณะหน่ึง แสดงดงั รูปท่ี 9.19 C1 C2 C3 C1 C2 C3 C4 C5 C4 C5 (ก) รูปวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์วงจร รูปที่ 9.19 การตอ่ ตวั เก็บประจุแบบผสม

ตวั อย่างที่ 9.6 จงหาคา่ ความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 9.20 C1 = 10 F C2 = 12 F C3 = 15 F วธิ ีทา C4 = 12 F C5 = 12 F สูตรอนุกรม 1 = 1 + 1 + 1 C123 C1 C2 C3 1 1 1 1 แทนค่า C123 = 10F + 12F + 15F รูปที่ 9.20 วงจรตวั เกบ็ ประจุแบบผสม 1 = 18 +15 +12 = 45 C123 180F 180F  C123 = 180F = 4 F 45 1 1 1 สูตรอนุกรม C 45 = C4 + C5 แทนค่า 1 = 1 + 1 C 45 12F 12F 1 C 45 = 1+1 = 2 12F 12F  C45 = 12F = 6 F 2 สูตรขนาน CT = C123 + C45 แทนคา่ CT = 4 F + 6 F  CT = 10 F ตอบ 9.8 บทสรุป ตวั เก็บประจุ เป็ นอุปกรณ์ท่ีสามารถเก็บประจุแรงดนั ไวภ้ ายในตวั ได้ โครงสร้างของตวั เก็บประจุ ประกอบด้วยแผน่ โลหะบาง 2 แผ่น วางขนานชิดกนั มีฉนวนไฟฟ้าคน่ั กลาง การประจุแรงดนั ทาไดโ้ ดยจ่าย แหล่งจ่ายแรงดนั ไฟตรงใหต้ วั เกบ็ ประจุ ตวั เกบ็ ประจุจะเกบ็ แรงดนั ไวไ้ ด้ ค่าความจุของตวั เก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปได้ ข้ึนอยกู่ บั ส่วนประกอบ 3 ส่วน คือ ระยะ ห่างของแผ่น โลหะท้งั สอง ขนาดพ้ืนท่ีผิวของแผน่ โลหะ และชนิดของวสั ดุที่ใช้ทาฉนวนคนั่ กลางแผ่นโลหะ ทาให้ตวั เก็บ ประจุที่ผลิตข้ึนมาใชง้ านมีคา่ ความจุแตกตา่ งกนั ไป ชนิดตวั เก็บประจุ แบ่งตามลกั ษณะการใชง้ านมี 2 แบบ คือ แบบค่าคงที่แบ่งตามฉนวนท่ีใช้ผลิต เช่น ชนิดกระดาษ ชนิดเซรามิก ชนิดไมกา้ ชนิดพลาสติก ชนิดอิเล็กโตรไลติก และชนิดแทนทาลมั เป็ นตน้ และ แบบปรับคา่ ได้ เช่น ชนิดวาริเอเบิล และชนิดทริมเมอร์ เป็นตน้