หน่วยที่ 9

หนว่ ยท่ี 9 ตัวเก็บประจุ 9.1 โครงสร้างตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ หรือคาปาซิเตอร์ (Capacitor ; C) เป็ นอุปกรณ์ทีถูกนําไปใช้งานทางด้านไฟฟ้าและ อิเลก็ ทรอนิกส์ อยา่ งกวา้ งขวางกบั อุปกรณ์ เครืองมือ เครืองใช้ และในระบบงานต่างๆ ทีเกียวขอ้ งกบั ไฟฟ้า ตวั เก็บประจุเป็ นอุปกรณ์ทีสามารถเก็บประจุไฟฟ้าและศกั ยไ์ ฟฟ้าไวภ้ ายในตวั ได้ โดยอาศยั คุณสมบตั ิของประจุ ไฟฟ้าและศกั ยไ์ ฟฟ้าทีมีคา่ ต่างกนั จะดูดกนั มาใชง้ าน การทดสอบการเก็บประจุของตวั เก็บประจุ โดยนาํ แผน่ โลหะบาง แผ่นมาวางประกบติดกนั มีฉนวน คนั กลาง จ่ายศักยไ์ ฟฟ้าทีต่างกันให้แผ่นโลหะทงั สอง จะทาํ ให้เกิดเส้นแรงไฟฟ้าวิงเคลือนทีดึงดูดกันจาก ศกั ยไ์ ฟฟ้าทีแผ่นโลหะทงั สอง การดึงดูดของศกั ยไ์ ฟฟ้าจากแผ่นโลหะทงั สองเกิดอย่างต่อเนือง ถึงแมง้ ดจ่าย ศกั ยไ์ ฟฟ้าใหแ้ ผน่ โลหะทงั สองแลว้ ก็ตาม คณุ สมบตั ิดงั กลา่ ว จึงเรียกแผน่ โลหะทงั แผน่ ทีอยใู่ กลก้ นั นีวา่ ตวั เก็บ ประจุ การเก็บประจุไฟฟ้าของตวั เก็บประจุ แสดงดงั รูปที . (ก) ก่อนการประจุ (ข) หลงั การประจุ รูปที่ 9.1 การเกบ็ ประจุไฟฟ้าของตวั เกบ็ ประจุ โครงสร้างของตวั เก็บประจุประกอบดว้ ยแผ่นโลหะตวั นาํ บางสองแผ่น ถูกเรียกว่าแผ่นตวั นํา (Conductive Plate) วางขนานชิดกนั มีฉนวนไฟฟ้า (Dielectric) วางคนั กลางแผน่ โลหะตวั นาํ บางทงั สอง ทางดา้ นนอกของแผน่ โลหะตวั นาํ บางทงั สองมีลวดตวั นาํ เชือมต่อไวแ้ ผ่นละเส้น ใชเ้ ป็ นขาต่อออกภายนอก เพือต่อตวั เก็บประจุไปใช้ งาน ลกั ษณะโครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของตวั เกบ็ ประจุ แสดงดงั รูปที .

ชนิดไมม่ ขี วั ชนิดมีขวั (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 9.2 โครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ของตวั เก็บประจุ ตวั เก็บประจุจะมีการทาํ งานอยู่ สภาวะ คือ สภาวะประจุ (Charge) เป็นสภาวะทีตวั เก็บประจุทาํ การ ประจุแรงดันและศกั ยไ์ ฟฟ้าเก็บไวภ้ ายในตวั ในขณะทีจ่ายแรงดันให้กบั ตวั เก็บประจุ และสภาวะคายประจุ (Discharge) เป็นสภาวะทีตวั เก็บประจุทาํ การคายประจุแรงดนั และศกั ยไ์ ฟฟ้าทีเก็บไวอ้ อกมา เมือทาํ การลดั วงจร ขาตวั เก็บประจุเขา้ ดว้ ยกนั หรือต่อเขา้ ภาระตา่ งๆ 9.2 ค่าความจขุ องตวั เกบ็ ประจุ คา่ ความจุ (Capacitance) ของตวั เกบ็ ประจุ คอื คา่ ความสามารถในการเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไวใ้ นตวั เก็บ ประจุไดน้ อ้ ยหรือมาก ตวั เก็บประจุจึงถูกบอกค่าไวใ้ นรูปค่าความจุ ตวั เก็บประจุมีค่าความจุนอ้ ย จะสามารถเก็บ ประจุไวภ้ ายในตวั เองไดน้ อ้ ย และตวั เกบ็ ประจุมีค่าความจุมาก จะสามารถเก็บประจุไวภ้ ายในตวั เองไดม้ าก ค่าความจุในตวั เก็บประจุขึนอยู่กบั โครงสร้างและส่วนประกอบทีใชผ้ ลิตตวั เก็บประจุตวั นัน โครงสร้าง และส่วนประกอบทีสาํ คญั ส่งผลต่อการเปลียนแปลงค่าความจุของตวั เก็บประจุมี ส่วน ไดแ้ ก่ ระยะห่างของแผ่น โลหะทงั สอง ขนาดพนื ทีผวิ ของแผน่ โลหะ และชนิดของวสั ดุทีใชท้ าํ ฉนวนคนั กลางแผ่นโลหะ ทาํ ใหต้ วั เกบ็ ประจุ ทีผลิตขึนมาใช้งานมีค่าความจุแตกต่างกนั ไป และสามารถผลิตขึนมาได้จากวสั ดุทีใช้เป็ นฉนวนหลายชนิด ลกั ษณะตวั เกบ็ ประจุหลายชนิดและหลายขนาด แสดงดงั รูปที .

รูปที่ 9.3 ตวั เก็บประจุหลายชนิดและหลายขนาด 9.2.1 ระยะห่างแผ่นโลหะท้งั สองแตกตา่ งกัน ระยะห่างของแผน่ โลหะทงั สองแผน่ ภายในตวั เก็บประจุ มีผลต่อการกาํ หนดค่าความจุของตวั เก็บประจุได้ เพราะระยะห่างของแผน่ โลหะทงั สองแผน่ มีผลต่ออาํ นาจการดึงดูดประจุไฟฟ้าระหว่างแผน่ โลหะ ทงั สอง วางแผน่ โลหะทงั สองใกลก้ นั อาํ นาจการดึงดูดของประจุไฟฟ้ามีค่ามาก เกิดความตา่ งศกั ยท์ ีแผน่ โลหะทงั สองมาก จะทาํ ใหต้ วั เก็บประจุมีค่าความจุมาก และเมือวางแผน่ โลหะทงั สองห่างกนั อาํ นาจการดึงดูดของประจุ ไฟฟ้านอ้ ยลง เกิดความต่างศกั ยท์ ีแผน่ โลหะทงั สองนอ้ ยลง จะทาํ ใหต้ วั เก็บประจุมีค่าความจุนอ้ ย ถา้ กาํ หนดให้ ขนาดพนื ทีผวิ ของแผน่ โลหะในตวั เก็บประจุทงั ตวั เท่ากนั คา่ ความจุของตวั เกบ็ ประจุจะมีผลออกมาดงั นี แผน่ โลหะทงั สองวางชิดกนั จะมีค่าความจมุ าก และแผน่ โลหะทงั สองวางห่างกนั จะมีคา่ ความจุนอ้ ย ค่าความจุของตวั เก็บประจุขึนอยกู่ บั ระยะห่างของแผ่นโลหะ แสดงดงั รูปที . (ก) ระยะห่างแผ่นโลหะนอ้ ยความจุสูง (ข) ระยะห่างแผน่ โลหะมากความจุตาํ รปู ที่ 9.4 ค่าความจขุ องตวั เก็บประจุขึนอยกู่ บั ระยะห่างของแผน่ โลหะ

9.2.2 ขนาดพ้ืนท่ีผวิ แผ่นโลหะแตกตา่ งกนั ขนาดพนื ทีผวิ ของแผ่นโลหะทงั สองแผน่ สามารถกาํ หนดขนาดของค่าความจุในตวั เก็บประจุได้ วา่ สามารถเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไวใ้ นตวั ไดน้ อ้ ยหรือมากเพียงไร แผน่ โลหะมีพืนทีผิวมาก จาํ นวนประจุไฟฟ้า ทีประจไุ วใ้ นแผน่ โลหะมีจาํ นวนมาก เกิดความจุมาก แผน่ โลหะมีพืนทีผวิ นอ้ ย จาํ นวนประจไุ ฟฟ้าทีประจไุ วใ้ น แผ่นโลหะมีจาํ นวนน้อย เกิดความจุน้อย โดยกาํ หนดให้ระยะห่างของแผ่นโลหะในตวั เก็บประจุทงั ขนาด เท่ากัน ค่าความจุของตวั เก็บประจุจะมีผลออกมาดงั นี แผ่นโลหะมีพืนทีผิวมากจะมีค่าความจุมาก และแผ่น โลหะมีพืนทีผวิ นอ้ ยจะมีค่าความจุน้อย คา่ ความจุของตวั เก็บประจุขึนอย่กู บั ขนาดพืนทีผิวของแผน่ โลหะทงั สอง แสดงดงั รูปที . (ก) ขนาดพืนทีผวิ แผน่ โลหะทงั สองมากความจสุ ูง (ข) ขนาดพืนทีผิวแผน่ โลหะทงั สองนอ้ ยความจตุ าํ รูปท่ี 9.5 คา่ ความจขุ องตวั เกบ็ ประจุขึนอยกู่ บั ขนาดพืนทีผวิ แผน่ โลหะทงั สอง 9.2.3 ชนิดวสั ดทุ ใ่ี ช้ทำฉนวนคัน่ กลางแผน่ โลหะแตกตา่ งกนั วสั ดุต่างชนิดกนั มีคุณสมบตั ิในการเป็นฉนวนต่อประจุไฟฟ้าแตกต่างกนั เมือนาํ มาใชง้ านเป็น ฉนวนคนั กลางแผน่ โลหะ ยอ่ มมีผลต่อค่าความจุทีเกิดขึนในตวั เกบ็ ประจุแตกตา่ งกนั ไป การทดสอบทาํ ไดโ้ ดย นาํ แผน่ โลหะทงั สองแผ่นของตวั เก็บประจุวางห่างกนั ในระยะคงทีค่าหนึง นาํ ฉนวนทีแตกต่างกนั มาเป็ นฉนวน คนั กลางแผ่นโลหะทงั สอง โดยเปรียบเทียบกับฉนวนทีเป็ นอากาศ ซึงมีค่าคงตวั ความเป็ นฉนวน (Dielectric Constant ; k) เท่ากบั ใชฉ้ นวนชนิดต่างๆ ทีมีค่าคงตวั ความเป็ นฉนวนแตกต่างกนั ไปมาทาํ การเปรียบเทียบค่า ความจุทีเกิดขนึ พบว่าฉนวนทีมีค่าคงตวั ความเป็นฉนวนสูง จะสามารถเกบ็ ประจุไวไ้ ดม้ ากกวา่ การใช้ฉนวนทีมี ค่าคงตวั ความเป็นฉนวนตาํ คา่ คงตวั ความเป็นฉนวนของวสั ดุชนิดต่างๆ แสดงไดด้ งั ตารางที .

ตารางท่ี 9.1 แสดงคา่ คงตวั ความเป็นฉนวนของวสั ดุต่างชนิดกนั ชนิดวสั ดุ ค่าคงตัวความเปน็ ฉนวน (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 3.3 – 3.5 กระดาษ โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) 4.5 5.0 ไฟเบอร์ 4.5 – 7.5 ไมกา้ 7 ยาง 11 แทนทาลมั ออกไซด์ 80 – 6,000 เซรามกิ ตวั เก็บประจุทีผลิตขึนมาใชง้ านจะใชค้ ุณสมบตั ิทีแตกต่างกนั ทงั ประการดงั กล่าว นาํ ไปใชใ้ นการ ผลิต ทาํ ใหต้ วั เก็บประจุทีมีใช้งานมีความหลากหลาย ทงั ชนิดตวั เก็บประจุ ขนาดคา่ ความจุ และการนาํ ไปใชง้ าน ชือเรียกตวั เก็บประจุถกู เรียกแตกต่างกนั ออกไปตามลกั ษณะของโครงสร้าง และชนิดของฉนวนทีใชแ้ ตกต่างกนั ไป โดยแบ่งออกตามคณุ ลกั ษณะการทาํ งานของตวั เก็บประจุ แบ่งออกไดเ้ ป็ น ตวั เก็บประจุแบบค่าคงที (Fixed Capacitor) และตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลงค่าได้ (Variable Capacitor) 9.3 ตัวเกบ็ ประจแุ บบคา่ คงท่ี ตวั เก็บประจุแบบค่าคงที เป็นตวั เก็บประจุทีมีค่าความจุภายในตวั คงทีตายตวั ไม่สามารถเปลียนแปลงค่า ได้ ถูกผลิตออกมาใชง้ านมากมายหลายขนาด หลายชนิด แต่ละชนิดผลิตขึนมาจากวสั ดุทีใชเ้ ป็นฉนวนแตกต่าง กนั ออกไป ทาํ ให้ชือทีใชเ้ รียกชนิดตวั เก็บประจุแตกต่างกนั โดยเรียกชือตวั เก็บประจุตามชือของวสั ดุทีใชเ้ ป็น ฉนวน แบง่ ออกไดด้ งั นี . ตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ (Paper Capacitor) . ตวั เก็บประจุชนิดเซรามิก (Ceramic Capacitor) . ตวั เกบ็ ประจุชนิดไมกา้ (Mica Capacitor)

. ตวั เกบ็ ประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก (Plastic Film Capacitor) . ตวั เกบ็ ประจุชนิดอิเลก็ โตรไลติก (Electrolytic Capacitor) . ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั (Tantalum Capacitor) 9.3.1 ตวั เกบ็ ประจชุ นดิ กระดาษ ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ เป็ นตัวเก็บประจุทีใช้ฉนวนคันกลางแผ่นโลหะทังสองทาํ จาก กระดาษแผน่ บางทีเคลือบดว้ ยนาํ ยาฉนวน นาํ ยาทีใชเ้ คลือบกระดาษ เช่น นาํ มนั (Oil) หรือขีผึง (Beeswax) เป็น ตน้ นาํ มามว้ นเป็ นกอ้ นกลมทรงกระบอก ขาลวดตวั นาํ ถูกต่อออกมาใช้งานจากแผ่นโลหะบางดา้ นละขา ต่อ ออกมาเป็ นขาตวั เก็บประจุ ตวั ถงั ตวั เก็บประจุชนิดนีหุ้มดว้ ยกระดาษแข็ง พลาสติก หรือโลหะอะลูมิเนียม นิยมนาํ ไปใชง้ านในดา้ นแรงดนั ไฟสูง และแรงดนั ไฟสลบั ทีความถีตาํ เช่น ใชเ้ ป็ นตวั ช่วยในการเริมหมุนของ มอเตอร์ไฟฟ้า และใชใ้ นวงจรเครืองเสียง เป็นตน้ ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ แสดงดงั รูปที . (ก) ชนิดกระดาษเคลือบขผี ึง (ข) ชนิดกระดาษเคลือบนาํ มนั รูปที่ 9.6 ตวั เกบ็ ประจุชนิดกระดาษ 9.3.2 ตวั เกบ็ ประจชุ นิดเซรามกิ ตวั เก็บประจุชนิดเซรามิก เป็ นตัวเก็บประจุทีใช้ฉนวนคนั กลางแผ่นโลหะทงั สองเป็ นวสั ดุ ประเภทเซรามิก เซรามิกทาํ มาจากดินเหนียวผสมดว้ ยสารแบเรียมไททาเนต (Barium Titanate) มาจากการผสม กนั ของสารแบเรียมคาร์บอเนต (Barium Carbonate) และไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium Dioxide) นาํ ไปเผาที ความร้อนสูง ทาํ ใหไ้ ดเ้ ซรามิกทีมีคา่ คงตวั ความเป็ นฉนวนสูงมากออกมา แผน่ โลหะตวั นาํ จะใชเ้ งินเคลือบบนผิว เซรามิก ทาํ ให้ตวั เก็บประจุชนิดนีมีค่าความจุสูงขึนแต่มีขนาดเล็กลง นอกจากนนั ยงั สามารถเพิมค่าความจุได้ โดยใชแ้ ผน่ โลหะซอ้ นกนั หลายชนั มีฉนวนเซรามิกขวางซอ้ นหลายชนั (Multilayer Ceramic) ตวั เก็บประจุชนิด นีมีค่าผิดพลาดตาํ ประมาณ % ผิวดา้ นนอกหุ้มดว้ ยพลาสติกหรือซิลิโคน นิยมนาํ ไปใช้งานในวงจรกาํ จดั สัญญาณรบกวน และวงจรกรองสัญญาณความถีสูงลงกราวด์ ไม่นิยมใช้ในวงจรทาํ งานกับสัญญาณชนิด แอนะลอก (Analog Signal) เพราะจะทาํ ใหส้ ญั ญาณเกิดความผิดเพียน ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดเซรามกิ แสดง ดงั รูปที .

แบบขา แบบแปะติด SMD (ก) ชนิดชนั เดียว รปู ท่ี 9.7 ตวั เก็บประจุชนิดเซรามกิ (ข) ชนิดหลายชนั 9.3.3 ตวั เกบ็ ประจชุ นิดไมกา้ ตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ เป็ นตวั เก็บประจุทีใช้ แผน่ โลหะบางหลายๆ แผ่นวางซ้อนกนั แตล่ ะแผ่นโลหะ บางถกู คนั ดว้ ยฉนวนไมกา้ ต่อเชือมแผน่ โลหะออกเป็ น ชุด พร้อมต่อขาด้วยลวดตัวนําออกมาใช้งาน แผ่น โลหะทีใชผ้ ลิตตวั เกบ็ ประจุชนิดไมกา้ แบง่ ออกไดเ้ ป็น แบบ คือ แผ่นโลหะบางแบบอะลูมิเนียม (Aluminum Foil) และแผ่นโลหะบางแบบฟิ ล์มเงิน (Silver Films Foil) ไมกา้ จดั เป็ นฉนวนมีคุณภาพดี ทาํ ให้ตวั เก็บประจุ รปู ที่ 9.8 ตวั เกบ็ ประจุชนิดไมกา้ ชนิดนีสามารถสร้างใหท้ นแรงดนั ไดส้ ูงขึน มคี วามคงที ต่ออุณหภูมิดี นิยมนาํ ไปใช้งานในวงจรเกียวขอ้ งกับแรงดันไฟสูง ใช้ในวงจรกรองความถีสูง และในวงจร ตอบสนองความถี ลกั ษณะตวั เก็บประจุชนิดไมกา้ แสดงดงั รูปที . 9.3.4 ตวั เกบ็ ประจุชนดิ ฟลิ ม์ พลาสติก ตวั เก็บประจุชนิดฟิ ล์มพลาสติก เป็นตวั เก็บประจุทีใช้ฉนวนคนั กลางแผ่นโลหะทงั สองเป็ น วสั ดุประเภทพลาสติกแผ่นบาง ซึงมีหลายชนิดแตกต่างกัน มีโครงสร้างคลา้ ยกบั ตวั เก็บประจุชนิดกระดาษ เพียงแต่เปลียนฉนวนเป็นฟิ ลม์ พลาสติกชนิดตา่ งๆ ฟิ ลม์ พลาสติกทีนาํ มา ใชท้ าํ ฉนวน ทาํ มาจากวสั ดุหลายประเภท เช่น โพลีเอสเตอร์ (Polyester) เรียกได้อีกชือว่าไมล่าร์ (Mylar) โพลีโพรพิลีน (Polypropylene) โพลีสไตรีน (Polystyrene) โพลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) และเมตลั ไลซ์พลาสติก (Metalized Plastic) เป็นตน้ การเรียกชือตวั เก็บประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก มกั เรียกชือตามชนิดฉนวนพลาสติกทีใชผ้ ลิตตวั เก็บประจุ

ทีตวั เก็บประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก จะนิยมพิมพต์ วั อกั ษรย่อภาษาองั กฤษติดกนั – ตวั กาํ กบั ไวท้ ีส่วนใดส่วนหนึงบนตวั ถงั ตวั เก็บประจุ เพือแสดงถึงชนิดของฉนวนพลาสติกทีใชผ้ ลิต อกั ษรทีบอกไวม้ ี หลายคา่ มีความหมายดงั นี PP, KP = โพลีโพรพิลีน KT = โพลีเอสเตอร์ (ไมล่าร์) KC = โพลีคาร์บอเนต KS = โพลีสไตรีน MK = เมตลั ไลซพ์ ลาสติก MKP = เมตลั ไลซโ์ พลีโพรพลิ ีน MKT = เมตลั ไลซโ์ พลีเอสเตอร์ MKC = เมตลั ไลซ์โพลีคาร์บอเนต MKS = เมตลั ไลซ์โพลีสไตรีน ฯลฯ ตวั เก็บประจุชนิดฟิ ลม์ พลาสติก ถูกผลิตขึนมาใชง้ านมากมายหลายชนิด หลายรูปแบบ เพราะ ดว้ ยคุณสมบตั ิของฉนวนทีดีกวา่ กระดาษมาก ทาํ ให้สามารถผลิตตวั เก็บประจุใหม้ ีค่าความจุสูงขึนได้ มีอายุการ ใชง้ านยาวนานขึน ค่าอุณหภูมิมีผลตอ่ การเปลียนแปลงค่าความจุนอ้ ยลง การนาํ ไปใชง้ าน นิยมนาํ ไปใชใ้ นวงจร ทีตอ้ งการความเทียงตรงสูง มีความแน่นอนสูง ใช้งานไดด้ ีในย่านความถีสูง ลักษณะตวั เก็บประจุชนิดฟิ ล์ม พลาสติกชนิดตา่ งๆ แสดงดงั รูปที . (ก) ชนิดฟิ ลม์ โพลีเอสเตอร์ (ข) ชนิดเมตลั ไลซ์โพลีเอสเตอร์

(ค) ชนิดฟิ ลม์ โพลีโพรพลิ ีน (ง) ชนิดเมตลั ไลซ์โพลีโพรพลิ ีน (จ) ชนิดฟิ ลม์ โพลีสไตรีน (ฉ) ชนิดเมตลั ไลซโ์ พลีสไตรีน (ช) ชนิดฟิ ลม์ โพลีคาร์บอเนต (ซ) ชนิดเมตลั ไลซโ์ พลีคาร์บอเนต (ฌ) ชนิด SMD เมตลั ไลซ์โพลีเอสไทลีน รปู ที่ 9.9 ตวั เก็บประจุชนิดฟิลม์ พลาสติก

9.3.5 ตัวเกบ็ ประจชุ นดิ อิเลก็ โตรไลตกิ ตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก เป็ นตวั เก็บประจุทีโครงสร้างประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียม บางทําเป็ นแผ่นโลหะเก็บประจุไฟฟ้า มีขัวไฟฟ้าบวก (+) ลบ (–) กาํ กับไวท้ ีตัวเก็บประจุคงทีตายตวั ใช้ แผ่นกระดาษจุ่มอยู่ในสารอิเล็กโตรไลต์ (Electrolyte) ให้เปี ยกชุ่ม ทาํ เป็นฉนวนคนั กลาง นาํ ทงั หมดมว้ นเขา้ ดว้ ยกนั ให้เป็นทรงกระบอก และบรรจุลงในกระป๋ องอะลูมิเนียม หรือกระป๋ องโลหะ ทีมีสารละลายอิเล็กโตร ไลตบ์ รรจุอย่ดู ้วย สารละลายอิเล็กโตรไลต์ทีนิยมใชบ้ รรจุ เช่น โซเดียม บอเรต (Sodium Borate) อีไทลีน กลี โคล (Ethylene glycol) หรือกรดบอริก (Boric Acid) เป็นตน้ ตวั เก็บประจุชนิดอเิ ลก็ โตรไลตกิ แสดงดงั รูปที . (ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รปู ที่ 9.10 ตวั เกบ็ ประจุชนิดอเิ ลก็ โตรไลติก ขวั ของตวั เก็บประจุชนิดอิเลก็ โตรไลติก ตอนกลางตวั เก็บประจุเป็นขวั บวก (+) ตอนนอกทีติด กระป๋ องเป็นขวั ลบ (–) การผลิตจะตอ้ งทาํ การปิ ดฝาให้สนิทเพือป้องกนั สารละลาย อิเล็กโตรไลต์รัวไหลออกมา ระหวา่ งการผลิตตอ้ งป้อนแรงดนั ไฟตรงใหข้ วั ทงั สองของตวั เกบ็ ประจุ เพอื ใหเ้ กิดปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซิส เกิดการ แยกตวั ทางไฟฟ้าขึนมา ดา้ นขวั บวกของตวั เก็บประจุเกิดฟิ ล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide) ขึนรอบ แผน่ อะลูมิเนียมแผ่นบวก เป็นฉนวนบางคนั ระหว่างแผน่ อะลูมิเนียมขวั บวก ใหแ้ ยกออกจากขวั ลบของตวั เก็บ ประจุ เนืองจากฟิ ลม์ ของแผ่นอะลูมิเนียมมีขนาดบางมาก ทาํ ใหส้ ามารถสร้างตวั เก็บประจุชนิดนีใหม้ ีค่าความจุ สูงขึนได้ จึงสามารถผลิตค่าความจุมาใชง้ านไดโ้ ดยมีขนาดตวั เก็บประจุทีเลก็ ลง ตวั เก็บประจุชนิดนีสามารถ สร้างให้มีค่าความจุได้หลากหลายค่า ตงั แต่ค่าความจุตาํ ไปถึงค่าความจุสูงๆ ถูกนําไป ใชง้ านในวงจรต่างๆ มากมาย เนืองจากตวั เก็บประจุชนิดนีมีขวั กาํ กบั ไวต้ ายตวั การนาํ ไปใชง้ านกบั แรงดนั ไฟตรงจาํ เป็นตอ้ ง ต่อใช้งานกบั แหล่งจ่ายแรงดนั ไฟตรงให้ถูกตอ้ งตามขวั ตวั เก็บประจุ หากต่อผิดขวั ตวั เก็บประจุชนิดนีจะหมดค่า ความจุทนั ที ยงั ทาํ ใหเ้ กิดความร้อนสูงภายในตวั เกบ็ ประจุ ส่งผลให้เกิดก๊าซจาํ นวนมากดนั ออกมาภายนอก ตวั เก็บ

ประจุเกิดการระเบิด นอกจากนันตวั เก็บประจุชนิดนียงั มีค่ากระแสรัวไหล (Leakage Current) สูง การใช้งาน จะตอ้ งใชด้ ว้ ยความระมดั ระวงั 9.3.6 ตัวเกบ็ ประจชุ นิดแทนทาลัม ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั ก็คือตวั เกบ็ ประจุชนิดอิเลก็ โตรไลติกนันเอง ทีถูกพฒั นาขึนมาใช้ งาน เพือแกข้ อ้ เสียของตวั เก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ทีใช้สารอิเล็กโตรไลต์เป็นชนิดนาํ มาใช้สารอิเล็กโตร ไลตเ์ ป็ นของแข็งแทน และทาํ ให้ตวั เก็บประจุมีขนาดทีเลก็ ลงแต่มีค่าความจุสูงมากขึน โครงสร้างของตวั เก็บ ประจุชนิดแทนทาลมั ประกอบดว้ ยแผน่ โลหะบางของแทนทาลมั เคลือบแผน่ โลหะแทนทาลมั ดว้ ยฉนวนทีมี คา่ คงตวั ไดอิเลก็ ตริกสูง เช่น พวกสนิมแทนทาลมั (Tantalum Oxide) และเคลอื บดว้ ยสารอิเลก็ โตรไลต์ ทาํ มาจาก โพลีเมอร์สารกึงตวั นาํ (Semiconducting Polymer) เพือคนั กลางแผ่นโลหะแทนทาลมั อีกชัน ขาลวดตวั นาํ ถูกต่อ ออกมาจากแผน่ โลหะแทนทาลมั ผิวดา้ นนอกสุดของตวั เก็บประจุถูกเคลือบดว้ ยสารประเภทพลาสติก ตวั เก็บ ประจุชนิดแทนทาลมั แสดงดงั รูปที . (ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รปู ท่ี 9.11 ตวั เกบ็ ประจุแทนทาลมั ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั นิยมนาํ ไปใชง้ านประเภทวงจรกรองความถีตาํ วงจรส่งผา่ นสัญญาณ เป็นตวั เก็บประจุทีไม่ไวต่ออุณหภมู ิ และมีค่าคุณสมบตั ิระหวา่ งค่าความจุต่ออุณหภูมิตาํ กวา่ ตวั เก็บประจุชนิดอิ เลก็ ทรอไลติกแบบอืน งานทีไม่เหมาะกบั การนาํ ตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั ไปใชง้ าน ไดแ้ ก่ วงจรตงั เวลาทีใช้ RC ระบบกระตนุ้ การทาํ งาน และวงจรเลือนเฟสสัญญาณ เนืองจากตวั เก็บประจุชนิดนีมีคุณสมบตั ิของสารไดอิ เล็กตริกไวต่อการดูดกลืนประจุไฟฟ้าสูง ซึงเมือตวั เก็บประจุถูกคายประจุออกมาหมดจนเป็ นศูนยแ์ ลว้ ก็ตาม ฉนวนยงั คงมปี ระจุไฟฟ้าหลงเหลืออยู่ ทาํ ใหก้ ารกาํ หนดเวลาของการทาํ งานมีความไม่แน่นอน ขอ้ ดีของตวั เก็บประจุชนิดแทนทาลมั คือ มีค่าความจุสูงในขนาดเล็กลง ขณะนาํ ไปใชง้ านไม่ เกิดกระแสรัวไหล ทนต่ออณุ หภูมิและความชืนไดด้ ี มีความทนทานในการใชง้ าน ขอ้ เสียของตวั เกบ็ ประจุชนิดแทนทาลมั คอื มอี ตั ราทนแรงดนั ตาํ

9.4 ตัวเก็บประจุแบบเปล่ยี นแปลงคา่ ได้ ตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลงค่าได้ เป็นตวั เก็บประจุทีค่าความจุสามารถปรับเปลียนค่าให้เพิมขึนหรือ ลดลงได้ โครงสร้างตวั เกบ็ ประจุชนิดนีประกอบดว้ ยแผน่ โลหะวางซอ้ นกนั แบ่งออก เป็น ชุด ชุดแผน่ โลหะคงที (Stator Plate) แผ่นโลหะถูกยึดติดคงทีตายตวั และชุดแผน่ โลหะเคลือนที (Rotor Plate) แผ่นโลหะชุดนีถูกยึดบน แกนทีสามารถปรับหมุนเคลือนทีได้ โดยใชฉ้ นวนคนั กลางแผ่นโลหะทงั ชุดไว้ ฉนวนทีใชแ้ ตกต่างกนั หลาย ชนิด เช่น อากาศ แผน่ ไมกา้ หรือแผน่ พลาสติก เป็นตน้ ตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลงค่าได้ แสดงดงั รูปที . แบบแกนอากาศ แบบแกนพลาสติก (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 9.12 ตวั เกบ็ ประจุแบบเปลียนแปลงคา่ ได้ ค่าความจุของตัวเก็บประจุแบบนี ขึนอยู่กับการปรับหมุนชุดโลหะเคลือนที ถ้าชุดโลหะเคลือนที ซอ้ นทบั ชุดโลหะคงทีทงั หมด ตวั เก็บประจุจะมคี ่าความจุสูงสุด เมือค่อยๆ ปรับแกนปรับหมุนใหช้ ุดโลหะเคลือนที เคลือนห่างออกจากชุดโลหะคงที ค่าความจุของตวั เก็บประจุจะค่อยๆ ลดลง และเมือชุดโลหะเคลือนทีแยกออก จากชุดโลหะคงทีหมด ค่าความจุของตวั เก็บประจุจะมีค่าตาํ สุด ตวั เก็บประจุแบบนีนิยมเรียกว่า ตวั เก็บประจุวาริ เอเบิล (Variable Capacitor) การใช้งานจะถูกใช้ในย่านความถีสูง เช่น วงจร LC ปรับหาคลืนสถานีวิทยุ สถานีโทรทศั น์ และสถานีสือสารยา่ นอืนๆ เป็นตน้ ลกั ษณะตวั เก็บประจุแบบนีอาจมชี ุด (Gang) ปรับเปลียนคา่ ชุดเดียว หรือมีชุดปรับเปลียนค่าหลายชุดภายในตวั เก็บประจุตวั เดียว ชุดตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลงค่าได้ แบบต่างๆ แสดงดงั รูปที .

โครงสร้าง สญั ลกั ษณ์ โครงสร้าง สัญลกั ษณ์ (ก) แบบ ชุด (ข) แบบ ชุด รูปที่ 9.13 ชุดตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลงค่าไดแ้ บบชุดเดยี ว และสองชุด ตวั เกบ็ ประจุแบบเปลียนแปลงค่าได้ นอกจากเป็นแบบวาริเอเบลิ แลว้ ยงั มีตวั เก็บประจุแบบเปลียนแปลง ค่าไดอ้ ีกลกั ษณะหนึงทีมีขนาดเลก็ ลง มีค่าความจุตาํ ๆ มีแผ่นโลหะคงทีและแผ่นโลหะเคลือนทีประกอบร่วมกนั อย่างนอ้ ยอย่างละ แผน่ หรือมากกว่า นิยมเรียกว่า ตวั เก็บประจุ ทริมเมอร์ (Trimmer Capacitor) ฉนวนทีใช้ คนั กลางแผ่นโลหะใชแ้ ผ่นไมกา้ หรือแผน่ พลาสตกิ ตวั เก็บประจุทริมเมอร์ แสดงดงั รูปที . (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รปู ท่ี 9.14 ตวั เกบ็ ประจทุ ริมเมอร์ 9.5 หน่วยความจุและค่าทนแรงดัน ตวั เก็บประจุทีผลิตออกมาใชง้ านมีหลายแบบ หลายขนาด นาํ ไปใชง้ านแตกต่างกนั หลายหนา้ ที และใชใ้ น วงจรทีมีค่าแรงดนั แตกต่างกนั ไป เนืองจากตวั เก็บประจุทาํ หนา้ ทีเก็บประจุแรงดนั ไวภ้ ายในตวั การจะเก็บประจุให้ ไดค้ ่าตามกาํ หนดมากน้อยแตกต่างกนั จาํ เป็นตอ้ งเลือกค่าใชง้ านทีแตกต่างกนั เพือให้ไดค้ ่าทีถูกตอ้ งเหมาะสม สิง

สําคญั ทีจะนาํ ตวั เก็บประจุมาใชง้ าน จะตอ้ งทราบค่าทีแสดงไวบ้ นตวั เก็บประจุตามความตอ้ งการ ค่าสําคญั ทีถูก กาํ กบั ไวข้ า้ งตวั ถงั ตวั เก็บประจุมีอย่างนอ้ ย ค่า ไดแ้ ก่ ค่าความจุของตวั เก็บประจุ และค่าทนแรงดนั ใชง้ านได้ ของตวั เก็บประจุ นอกจากนนั ยงั อาจบอกค่าความผิดพลาดของตวั เก็บประจุ รวมถึงบอกค่าย่านอณุ หภูมิทีทาํ งาน ไดไ้ วด้ ว้ ย ค่าความจุและค่าทนแรงดันหากใชไ้ ม่เหมาะสมต่อการทาํ งาน จะส่งผลต่อการทาํ งานทีไม่ถูกตอ้ ง หรือทาํ ให้ตัวเก็บประจุชาํ รุดเสียหายได้ รวมถึงส่งผลต่อการทาํ งานของเครืองมือ เครืองใช้ และอุปกรณ์ที เกียวขอ้ งเกิดความผดิ ปกติ หรืออาจชาํ รุดเสียหายได้ 9.5.1 หน่วยความจตุ วั เกบ็ ประจุ ตวั เก็บประจุทีผลิตมาใชง้ านมีมากมาย ค่าความจุทีผลิตขนึ มาใชง้ านแตกตา่ งกนั ไป ตงั แต่ค่าตาํ ไปถึงคา่ สูง ความจุของตวั เก็บประจุตามปกตมิ ีหน่วยเป็นฟารัด (Farad ; F) ซึงเป็นหน่วยทีใหญ่เกินไป เพราะค่า ความจุทีผลิตออกมาใช้งานมีค่าตาํ กว่าฟารัด จึงจาํ เป็ นตอ้ งแตกหน่วยค่าความจุออกให้เป็ นหน่วยเล็กลง แบ่ง ออกเป็ น หน่วยไมโครฟารัด (Microfarad ; F) นาโนฟารัด (Nanofarad ; nF) และ พิโคฟารัด (Picofarad ; pF) หน่วยใชง้ านทงั หมด เขียนคา่ ความสัมพนั ธก์ นั ไดด้ งั นี 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 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 10-12 F = 1 x 10-6 F = 1 x 10-3 nF ตัวอยา่ งท่ี 9.1 จงแปลงหน่วยค่าความจุตอ่ ไปนีใหถ้ กู ตอ้ ง (ก) ,000 nF ใหเ้ ป็นหน่วย F (ข) ,000 pF ใหเ้ ป็นหน่วย nF (ค) . x 10-9 F ใหเ้ ป็นหน่วย pF (ง) x 10-5 F ใหเ้ ป็นหน่วย F (จ) 0.15 F ใหเ้ ป็นหน่วย nF วธิ ที ำ 1 (ก) 47,000 nF = 47,000 x 1,000 F = 47 F (ข) 330,000 pF = 330,000 x 1 nF = 330 nF 1,000 (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 คา่ ทนแรงดนั ตัวเกบ็ ประจุ ค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุ เป็นส่วนทีสาํ คญั อีกค่าหนึงของตวั เก็บประจุ ช่วยบอกถึงค่าการ ทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุตวั นันว่าทนไดม้ ากน้อยเท่าไร การนาํ ตวั เก็บประจุไปใช้งานจาํ เป็ นตอ้ งคาํ นึงถึงค่า ความสามารถในการทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุตวั นัน เพราะค่าแรงดนั ทีแสดงไว้ เป็นการแสดงให้ทราบว่าตวั เก็บประจุตวั นนั สามารถนาํ ไปใชก้ บั แรงดนั ไดม้ ากทีสุดเท่าไร แรงดนั ทีจ่ายมาใหต้ วั เก็บประจุ จะตอ้ งมีค่าไม่ เกินกวา่ คา่ ทนแรงดนั ทีแสดงไว้ หากคา่ แรงดนั ทีป้อนใหม้ ากเกินกวา่ ค่าทนแรงดนั ทีแสดงไว้ ตวั เก็บประจุตวั นนั จะชาํ รุดเสียหายทนั ที หมดสภาพการเป็นตวั เกบ็ ประจุ การแสดงคา่ ทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุจะบอกหน่วยไวเ้ ป็นโวลต์ (V) ถูกแสดงค่าแรงดนั ไวใ้ น ลักษณะแตกต่างกันไป เช่น แสดงค่าแรงดันไฟตรง (DC Voltage ; VDC) แสดงค่าแรงดันทาํ งาน (Working Voltage ; WV) หรือแสดงค่าแรงดนั ทดสอบ (Testing Voltage ; TV) เป็ นตน้ ค่าเหล่านีเป็ นค่าทนแรงดนั สูงสุด ของตวั เก็บประจุตวั นัน การเลือกตวั เก็บประจุมาใช้งาน ตอ้ งเลือกค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุให้มากกว่าค่า แรงดนั ทีใชง้ านจริงเสมอ ไม่ควรนอ้ ยกว่า % เช่น นาํ ตวั เก็บประจุไปใชง้ านกบั แรงดนั VDC ควรเลือกตวั เก็บ ประจุทนแรงดันได้ไม่น้อยกว่า VDC มาใชง้ าน เพือความปลอดภยั ของตัวเก็บประจุ และส่งผลต่อความ ทนทานในการใชง้ านมากขึน กรณีทีค่าทนแรงดนั ของตวั เก็บประจุบอกค่าไวเ้ ป็ นแรงดนั ไฟตรง (VDC) เมือนาํ ไปใช้งานกบั แรงดนั ไฟสลบั (VAC) จะตอ้ งเพิมค่าทนแรงดันให้มากขึนอย่างน้อย % เช่น นาํ ตวั เก็บประจุไปใช้งานกบั แรงดันไฟสลบั VAC ควรเลือกตวั เก็บประจุทนแรงดันไฟตรงได้ไม่น้อยกว่า 200 VDC มาใช้งาน เพราะ แรงดนั ไฟสลบั ที VAC จะมีค่าแรงดนั ไฟสลบั สูงสุดทีจ่ายเขา้ มาถึง VAC ดงั นนั การเลือกค่าทนแรงดนั ของ ตวั เก็บประจุมาใชง้ านมีส่วนสําคญั ต่อการทาํ งานของวงจร ซึงจะส่งผลต่อการทาํ งานทีถูกตอ้ ง และทาํ ให้วงจรมี ความทนทานในการทาํ งานมากขึน 9.6 การอ่านคา่ ความจตุ ัวเก็บประจุ ตวั เก็บประจุทีผลิตมาใชง้ านแต่ละตวั มีคุณสมบตั ิในการทาํ งานแตกต่างกนั ทงั ค่าความจุ ค่าทนแรงดนั และค่าความผิดพลาดของความจุ จึงจาํ เป็นตอ้ งแสดงค่าเหล่านีกาํ กบั ไวท้ ีตวั ถงั เพือใหผ้ ใู้ ชง้ านสามารถเลือกใช้ งานไดถ้ ูกตอ้ ง เหมาะสม การบอกค่าเหล่านีสามารถบอกค่าไดห้ ลายรูปแบบ เช่น บอกค่าออกมาโดยตรง และ บอกค่าในรูปรหสั ตวั เลขตวั อกั ษร เป็นตน้

9.6.1 บอกค่าออกมาโดยตรง ตวั เกบ็ ประจุทีบอกค่าออกมาโดยตรง จะพมิ พค์ า่ ความจุอา่ นไดโ้ ดยตรงค่านันไวท้ ีตวั ถงั ตวั เก็บ ประจุ ค่าความจุทีบอกไวน้ ิยมบอกค่าในหน่วย พิโคฟารัด (pF) และไมโครฟารัด (F) ซึงจะมีหน่วยกาํ กบั ไว้ หรือไม่มีก็ได้ ขึนอยูก่ ับพืนทีไวบ้ อกค่าของตวั เก็บประจุแต่ละตวั ตวั เก็บประจุขนาดเล็กทีมีค่าความจุตาํ ๆ ไม่ นิยมแสดงหน่วยไว้ การจะทราบวา่ ตวั เก็บประจุขนาดเลก็ เช่น ชนิดเซรามกิ หรือชนิดฟิลม์ พลาสติกตา่ งๆ นิยม บอกค่าไวใ้ นหน่วย pF หรือ F ใหส้ งั เกตจากตวั เลขทีบอกไว้ ถา้ ตวั เลขทีบอกไวม้ ีคา่ ตงั แต่เลข ขนึ ไป เช่น , 1.2, 3.3, 10, 18, 33, 56, และ เป็นตน้ จะมีหน่วยเป็ น pF และถา้ ตวั เลขทีบอกไวม้ ีค่านอ้ ยกวา่ เลข ลงมา เช่น . , 0.022, 0.047, 0.12, 0.39, . และ . เป็นตน้ จะมีหน่วยเป็น F ส่วนตวั เก็บประจุชนิดอิเลก็ โตรไลติ กแบบแปะติด SMD ทีมีขนาดเล็ก นิยมบอกคา่ ไม่บอกหน่วยไวเ้ ช่นกนั ปกติบอกค่าไวใ้ นหน่วย F เพราะมีค่า ความจุสูง การอ่านคา่ ตอ้ งพจิ ารณาใหร้ อบคอบ เปอร์เซ็นต์ค่าผิดพลาดของความจุ นิยมบอกค่าไวเ้ ป็น แบบ คือ แบบบอกค่าเป็นเปอร์เซ็นต์ ผิดพลาดโดยตรง เช่น  1%,  2%,  % และ  % เป็นตน้ อีกแบบหนึงบอกค่าเป็ นตวั อกั ษรภาษาองั กฤษ เช่น A, B, C, D, E, F, G, J, L และ M เป็นตน้ ตวั อกั ษรแตล่ ะตวั มีค่าความผดิ พลาดแสดงดงั ตารางที . ตารางท่ี 9.2 ตวั อกั ษรแสดงค่าเปอร์เซ็นตค์ วามผดิ พลาดของความจุ ตัวอกั ษร ค่าความผดิ พลาด (%) ตวั อักษร คา่ ความผิดพลาด (%) 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% ตัวอยา่ งท่ี 9.2 จงอา่ นคา่ ความจุของตวั เก็บประจุทีบอกค่าไวโ้ ดยตรงตามคา่ ต่อไปนี = ความจุ .1 F ทนแรงดนั ได้ VDC = ทนแรงดนั ได้ V ความจุ F

= ทนแรงดนั ได้ kV ความจุ pF ค่าผิดพลาด K =  10% = ความจุ 10 F ทนแรงดนั ได้ 35 V = ความจุ .33 F ทนแรงดนั ได้ 250 VAC ยา่ นอุณหภมู ิทีทาํ งานได้ - ถึง + o C = ความจุ .5 F ค่าผิดพลาด =  5% ทนแรงดนั ได้ 450 VAC ใช้ กบั ความถี / เฮิรตซ์ (Hz) 9.6.2 บอกคา่ ในรปู รหัสตัวเลขตวั อักษร ตวั เก็บประจุบางแบบตวั เลขและตวั อกั ษรทีกาํ กบั ไวบ้ นตวั เก็บประจุ บอกค่าไวใ้ นรูปรหัส ไม่ สามารถอ่านค่าออกมาไดโ้ ดยตรง การอา่ นค่าจาํ เป็นตอ้ งแปลงรหสั ให้กลบั มาเป็ นค่าความจเุ สียก่อน จงึ สามารถ อ่านค่าออกมาได้ รหัสค่าความจุมกั เป็ นตวั เลข ตวั เขียนเรียงกนั ไป และอาจตามดว้ ยตวั อกั ษร ตวั เพือแสดง ค่าความผดิ พลาดของความจุ ตวั เลขทีแสดงไวต้ อ้ งไม่เป็นทศนิยม ไม่ขึนตน้ ดว้ ยเลขศูนย์ การอ่านค่ารหัสความจุ อ่านจากตัวเลขซ้ายมือไปขวามือ ตวั เลข ตวั แรกดา้ น ซ้ายอ่านค่า ออกมาไดโ้ ดยตรง ตวั เลขตวั ที แสดงจาํ นวนเลขศูนยท์ ีตอ้ งเติมเขา้ ไป อา่ นคา่ ความจุออกมาเป็นหน่วย pF ส่วนตวั อกั ษรทีแสดงค่าไวเ้ ป็นค่าความผดิ พลาดของความจุ สามารถใชค้ ่าในตารางที . มาใชอ้ า่ นคา่

ตวั อย่างท่ี 9.3 จงอา่ นคา่ ความจุของตวั เกบ็ ประจุทีบอกคา่ ไวด้ ว้ ยรหสั ตามค่าตอ่ ไปนี = ความจุ  100,000 pF = 1,500,000 pF 1,500,000 = 1,000,000 F = 1.5 F คา่ ผดิ พลาด K =  10% ทนแรงดนั ได้ V = ความจุ x 10,000 pF = 100,000 pF 1 = 100,000 x 1,000 nF = 100 nF = 0.1 F = ความจุ  100 pF = 4,700 pF ทนแรงดนั ได้ 1 kV = ความจุ pF, คา่ ผดิ พลาด J =  5% = ความจุ 20  100 pF = 2,000 pF คา่ ผดิ 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 คา่ ผิดพลาด K =  10%, ทนแรงดนั ได้ V

9.7 การตอ่ ตัวเกบ็ ประจุ การต่อตวั เก็บประจุ คือการนาํ ตวั เก็บประจุมาต่อรวมกนั เพือปรับเปลียนคา่ ความจุให้ไดต้ ามตอ้ งการ การต่อตวั เก็บประจุแบง่ ออกไดเ้ ป็ น แบบ คือ ต่อแบบอนุกรม ต่อแบบขนาน และตอ่ แบบผสม การต่อตวั เก็บ ประจุแต่ละแบบมีผลทาํ ให้คา่ ความจุผลรวมทีไดอ้ อกมาเกิดการเปลียนแปลงไป สามารถกาํ หนดค่าหรือเลือกค่า ไดต้ ามตอ้ งการ 9.7.1 การต่อตวั เกบ็ ประจแุ บบอนุกรม การต่อตวั เก็บประจุแบบอนุกรม (Series Capacitor) เป็ นการต่อตวั เก็บประจุเขา้ ดว้ ยกันแบบ เรียงลาํ ดบั ต่อเนืองกนั ไป ในลกั ษณะทา้ ยของตวั เก็บประจุตวั แรกต่อเขา้ หวั ตวั เกบ็ ประจุตวั ทีสอง และทา้ ยของตวั เก็บ ประจุตวั ทีสองต่อเขา้ หัวตวั เก็บประจุตวั ทีสาม ตอ่ เช่นนีเรือยไป การต่อวงจรตวั เก็บประจุแบบอนุกรม แสดงดงั รูป ที . (ก) รูปวงจร (ข) สัญลกั ษณ์วงจร รูปท่ี 9.15 การต่อตวั เก็บประจุแบบอนุกรม การต่อตวั เกบ็ ประจุแบบนี ทาํ ให้ค่าความจุรวมของวงจรลดลง ไดค้ ่าความจุรวมในวงจรนอ้ ยกว่าคา่ ความ จขุ องตวั เกบ็ ประจุตวั ทีมีค่านอ้ ยทีสุดในวงจร การต่อตวั เกบ็ ประจุแบบอนุกรม เขียนสมการไดด้ งั นี 1 = 1 + 1 + 1 + 1 + .... .....(9-1) CT C1 C2 C3 C4 เมือ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F หน่วย F C1, C2, C3, C4 = ความจุของตวั เกบ็ ประจุตวั ที , 2, และ ตามลาํ ดบั ตวั อยา่ งท่ี 9.4 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที . วธิ ที ำ

จากสูตร 1 = 1 + 1 + 1 CT C1 C2 C3 1 1 1 1 รูปท่ี 9.16 วงจรตวั เก็บประจุแบบอนุกรม แทนค่า CT = 10F + 12F + 15F 1 = 18 15 12 = 45 CT 180F 180F 180F  CT = 45 = 4 F ตอบ 9.7.2 การตอ่ ตัวเกบ็ ประจแุ บบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน (Parallel Capacitor) เป็ นการต่อตัวเก็บประจุแต่ละตวั ใน ลกั ษณะคร่อมขนานร่วมกนั ทกุ ตวั มีจุดร่วมกนั จุด คือจุดรวมขาแต่ละดา้ นของตวั เก็บประจุแต่ละตวั กรณีที เป็นตวั เก็บประจุชนิดมีขวั ให้ต่อขวั บวก (+) ทงั หมดรวมเขา้ ดว้ ยกนั และต่อขวั ลบ (–) ทงั หมดรวมเขา้ ดว้ ยกนั ลกั ษณะการตอ่ วงจร แสดงดงั รูปที . (ก) รูปวงจร (ข) สัญลกั ษณ์วงจร รปู ท่ี 9.17 การต่อตวั เก็บประจุแบบขนาน การต่อตวั เก็บประจุแบบนี ทาํ ใหค้ ่าความจุรวมของวงจรเพิมขึนตามจาํ นวนตวั เก็บประจุทีนาํ มา ต่อเพิม การหาคา่ ความจรุ วมในวงจรแบบขนาน สามารถเขยี นเป็นสมการไดด้ งั นี CT = C1 + C2 + C3 + C4 + .... .....(9-2)

เมือ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F C1, C2, C3, C4 = ความจุของตวั เก็บประจุตวั ที , 2, และ ตามลาํ ดบั หน่วย F ตวั อยา่ งที่ 9.5 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที . วิธีทำ จากสูตร CT = C1 + C2 + C3 แทนค่า CT = 10 F + 12 F + 18 F  CT = 40 F ตอบ รูปท่ี 9.18 วงจรตวั เก็บประจแุ บบขนาน 9.7.3 การต่อตัวเกบ็ ประจแุ บบผสม การต่อตวั เก็บประจุแบบผสม (Compound Capacitor) เป็ นการต่อตัวเก็บประจุผสมรวมกัน ระหว่างการต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนานอยู่ในวงจรเดียวกัน การต่อตวั เก็บประจุแบบผสมไม่มีวงจร ตายตวั สามารถเปลียนแปลงไปตามลกั ษณะการต่อวงจรทีตอ้ งการ การหาค่าความจุรวมของวงจร ให้ใชว้ ธิ ีหาแบบ อนุกรมและวิธีหาแบบขนานร่วมกนั โดยพิจารณาการต่อทีละส่วน ลกั ษณะการต่อวงจรตวั เก็บประจุแบบผสม ลกั ษณะหนึง แสดงดงั รูปที . (ก) รูปวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์วงจร รปู ที่ 9.19 การตอ่ ตวั เกบ็ ประจุแบบผสม

ตัวอยา่ งที่ 9.6 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที . วิธีทำ 1 1 1 1 C123 C1 C2 C3 สูตรอนุกรม = + + แทนค่า 1 = 1 + 1 + 1 C1123 10F 12F 15F 18 15 12 45 รปู ที่ 9.20 วงจรตวั เกบ็ ประจุแบบผสม C123 = 180F = 180F  C123 = 180F = 4 F 45 1 1 1 สูตรอนุกรม C 45 = C4 + C5 แทนค่า 1 = 1 + 1 C145 12F 12F C 45 11 2 = 12F = 12F  C45 = 12F = 6 F 2 สูตรขนาน CT = C123 + C45 แทนค่า CT = 4 F + 6 F  CT = 10 F ตอบ

9.8 บทสรปุ ตวั เก็บประจุ เป็ นอุปกรณ์ทีสามารถเก็บประจุแรงดันไวภ้ ายในตัวได้ โครงสร้างของตัวเก็บประจุ ประกอบดว้ ยแผ่นโลหะบาง แผ่น วางขนานชิดกนั มีฉนวนไฟฟ้าคนั กลาง การประจุแรงดนั ทาํ ได้โดยจ่าย แหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟตรงให้ตวั เก็บประจุ ตวั เกบ็ ประจุจะเก็บแรงดนั ไวไ้ ด้ ค่าความจุของตวั เก็บประจุเปลียนแปลงไปได้ ขึนอยู่กบั ส่วนประกอบ ส่วน คือ ระยะ ห่างของแผ่น โลหะทงั สอง ขนาดพืนทีผิวของแผ่นโลหะ และชนิดของวสั ดุทีใช้ทาํ ฉนวนคนั กลางแผ่นโลหะ ทาํ ให้ตวั เก็บ ประจุทีผลิตขนึ มาใชง้ านมีคา่ ความจุแตกต่างกนั ไป ชนิดตวั เก็บประจุ แบ่งตามลกั ษณะการใชง้ านมี แบบ คือ แบบค่าคงทีแบ่งตามฉนวนทีใชผ้ ลิต เช่น ชนิดกระดาษ ชนิดเซรามิก ชนิดไมกา้ ชนิดพลาสติก ชนิดอิเล็กโตรไลติก และชนิดแทนทาลมั เป็ นตน้ และ แบบปรับค่าได้ เช่น ชนิดวาริเอเบลิ และชนิดทริมเมอร์ เป็นตน้