Location via proxy:   [ UP ]  
[Report a bug]   [Manage cookies]                
SlideShare a Scribd company logo

ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า

•
•
1 of 25
Download to read offline
C . V . +
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า ในการเก็บประจุเพื่อนาไปใช้ประโยชน์ มีการใช้ตัวนาทา หน้าที่เก็บประจุเรียกว่า ตัวเก็บประจุ (Capacitor) ซึ่งได้รับการ ออกแบบให้มีรูปทรงต่างๆ ดังรูปที่ 1 แต่การกาหนดสัญลักษณ์ แทนตัวเก็บประจุยังเป็นแบบเดียวกัน คือ เป็นรูปขีดยาวสองขีด ขนานกันดังรูปที่ 2 รูปที่ 1 ตัวเก็บประจุรูปร่างต่างๆ รูปที่ 2 สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า ความสามารถในการเก็บประจุของตัวเก็บประจุ เมื่อ พิจารณาตัวนาทรงกลมที่มีรศมี a ถ้าประจุที่เก็บไว้เท่ากับ Q จะ ั ได้ว่า ศักย์ไฟฟ้า V ที่ผิวและภายในตัวนี้มีค่าเป็น kQ V a สมการนี้แสดงว่าสาหรับตัวนาทรงกลม ศักย์ไฟฟ้าที่ผิวและที่ ภายในตัวนาแปรผันตรงกับประจุที่ตัวนาเก็บไว้และแปรผกผัน กับรัศมีของทรงกลมนั้น
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า จะได้ความสัมพันธ์ ความสามารถในการเก็บประจุ เรียกว่า ความจุ (capacitance) ของตัวนานันนั่นเอง ความจุหาได้จาก ้ อัตราส่วนของประจุต่อความต่างศักย์ เมือให้ C แทน ความจุ ่ Q C … (4) V เมื่อ Q คือ ประจุซึ่งเก็บไว้ที่ตัวเก็บประจุ และ V คือ ความต่าง ศักย์ของตัวเก็บประจุ โดยความจุมีหน่วยเป็น คูลอมบ์ต่อโวล์ (C/V) หรือ ฟาหรัด โดยทั่วไปจะพบในรูป มิลลิฟารัด (mF), ไมโครฟารัด (F), นาโนฟารัด (nF) และพิโคฟารัด (pF) เป็นต้น
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า เมื่อต่อตัวเก็บประจุ เข้ากับความต่างศักย์ พบว่า ตัวเก็บ ประจุจะเก็บประจุไว้ ซึ่งสามารถคานวณหาประจุได้จาก Q  CV . V . ... (4) + –
ตัวอย่าง 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 20 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 6 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ C = 20 F Q C  V  Q  CV Q  (20  10 -6 F)  (6 V) + – Q  (20  6 ) 10 -6 F  V V = 6 Volt
ตัวอย่าง 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 20 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 6 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา (ต่อ) Q  (20  6 ) 10 -6 C  V C = 20 F C Q  120 10 V -6 V Q  120 10 -6 C ตอบ ประจุบนตัวเก็บประจุนี้มีขนาด + – 120 ไมโครคูลอมบ์ V = 6 Volt
ตัวอย่าง 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 15 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 600 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 600 F จากสมการ (4) ดังนี้ Q C  V 600  10 -6 C แทนค่า C  V = 15 Volt 15 V 600 6 C C  10 15 V
ตัวอย่าง ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 15 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 600 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา (ต่อ) เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 600 F จากสมการ (4) ดังนี้ 600 6 C C  10 15 V 6 C C  40 10 V = 15 Volt V C  40 106 F C  40 μF ตอบ ตัวเก็บประจุมีความจุขนาด 40 ไมโครฟารัด
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 1 ประจุบนตัวเก็บประจุมีขนาด 108 ไมโครคูลอมบ์ ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ C = 36 F Q C  V  Q  CV Q  (36  10 -6 F)  (3 V) + – Q  (36  3 ) 10 -6 F  V V = 3 Volt
คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา (ต่อ) C = 36 F Q  108 10 -6 F  V C Q  108 10 V -6 V Q  108 10 -6 C + – ตอบ ประจุบนตัวเก็บประจุนี้มีขนาด V = 3 Volt 108 ไมโครคูลอมบ์
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 2 ตัวเก็บประจุนี้มีขนาด 50 ไมโครฟารัด ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด Q = 450 F วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ Q C  V 450  10 -6 C แทนค่า C  V = 9 Volt 9V 450 6 C C  10 9 V
คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา (ต่อ) เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 450 F จากสมการ (4) ดังนี้ 450 6 C C  10 9 V 6 C C  50 10 V = 9 Volt V C  50 106 F C  50 μF ตอบ ตัวเก็บประจุมีความจุขนาด 50 ไมโครฟารัด
ความจุของตัวนาทรงกลม ขึ้นอยู่กับรัศมี นั่นคือ ถ้ามีรัศมี มากขึ้นก็จะทาให้ความจุของทรงกลมมากขึ้นไปด้วย ดังสมการ a a C … (5) k เมื่อ a คือ รัศมีของตัวนาทรงกลม, k = ค่าคงที่ = 9 x 109 Nm2/C2
ตัวอย่าง 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 25 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (5) ดังนี้ a a C  k 25  10 -2 C แทนค่า C  a = 25 cm 9 10 9 Nm 2 /C2 25 10 2 C   9 F 9 10
ตัวอย่าง 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 25 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธทา (ต่อ) ี 25 10 2 C   9 F 9 10 C  2.78  (10 29 ) F a C  2.781011 F C  (27.8 10 1 ) 10 11 F a = 25 cm C  27.8  (10 111 ) F C  27.81012 F C  27.8 pF ตอบ ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 27.8 พิโครฟารัด
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 3 ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 16.7 พิโคฟารัด ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (5) ดังนี้ a a C  k 15  10 -2 C แทนค่า C  a = 15 cm 9 10 9 Nm 2 /C2 15 10 2 C   9 F 9 10
คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธทา (ต่อ) ี 15 10 2 C   9 F 9 10 C  1.67  (10 29 ) F a C  1.671011 F C  (16.7 10 1 ) 10 11 F a = 15 cm C  16.7  (10 111 ) F C  16.71012 F C  16.7 pF ตอบ ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 16.7 พิโครฟารัด
ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า หนังสือสารอ้างอิง นิรันดร์ สุวรัตน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. สานักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา : กรุงเทพฯ, 2552. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554.

More Related Content

ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า

  • 1. C . V . +
  • 2. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า ในการเก็บประจุเพื่อนาไปใช้ประโยชน์ มีการใช้ตัวนาทา หน้าที่เก็บประจุเรียกว่า ตัวเก็บประจุ (Capacitor) ซึ่งได้รับการ ออกแบบให้มีรูปทรงต่างๆ ดังรูปที่ 1 แต่การกาหนดสัญลักษณ์ แทนตัวเก็บประจุยังเป็นแบบเดียวกัน คือ เป็นรูปขีดยาวสองขีด ขนานกันดังรูปที่ 2 รูปที่ 1 ตัวเก็บประจุรูปร่างต่างๆ รูปที่ 2 สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ
  • 3. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า ความสามารถในการเก็บประจุของตัวเก็บประจุ เมื่อ พิจารณาตัวนาทรงกลมที่มีรศมี a ถ้าประจุที่เก็บไว้เท่ากับ Q จะ ั ได้ว่า ศักย์ไฟฟ้า V ที่ผิวและภายในตัวนี้มีค่าเป็น kQ V a สมการนี้แสดงว่าสาหรับตัวนาทรงกลม ศักย์ไฟฟ้าที่ผิวและที่ ภายในตัวนาแปรผันตรงกับประจุที่ตัวนาเก็บไว้และแปรผกผัน กับรัศมีของทรงกลมนั้น
  • 4. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า จะได้ความสัมพันธ์ ความสามารถในการเก็บประจุ เรียกว่า ความจุ (capacitance) ของตัวนานันนั่นเอง ความจุหาได้จาก ้ อัตราส่วนของประจุต่อความต่างศักย์ เมือให้ C แทน ความจุ ่ Q C … (4) V เมื่อ Q คือ ประจุซึ่งเก็บไว้ที่ตัวเก็บประจุ และ V คือ ความต่าง ศักย์ของตัวเก็บประจุ โดยความจุมีหน่วยเป็น คูลอมบ์ต่อโวล์ (C/V) หรือ ฟาหรัด โดยทั่วไปจะพบในรูป มิลลิฟารัด (mF), ไมโครฟารัด (F), นาโนฟารัด (nF) และพิโคฟารัด (pF) เป็นต้น
  • 5. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า เมื่อต่อตัวเก็บประจุ เข้ากับความต่างศักย์ พบว่า ตัวเก็บ ประจุจะเก็บประจุไว้ ซึ่งสามารถคานวณหาประจุได้จาก Q  CV . V . ... (4) + –
  • 6. ตัวอย่าง 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 20 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 6 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ C = 20 F Q C  V  Q  CV Q  (20  10 -6 F)  (6 V) + – Q  (20  6 ) 10 -6 F  V V = 6 Volt
  • 7. ตัวอย่าง 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 20 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 6 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา (ต่อ) Q  (20  6 ) 10 -6 C  V C = 20 F C Q  120 10 V -6 V Q  120 10 -6 C ตอบ ประจุบนตัวเก็บประจุนี้มีขนาด + – 120 ไมโครคูลอมบ์ V = 6 Volt
  • 8. ตัวอย่าง 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 15 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 600 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 600 F จากสมการ (4) ดังนี้ Q C  V 600  10 -6 C แทนค่า C  V = 15 Volt 15 V 600 6 C C  10 15 V
  • 9. ตัวอย่าง ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 15 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 600 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา (ต่อ) เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 600 F จากสมการ (4) ดังนี้ 600 6 C C  10 15 V 6 C C  40 10 V = 15 Volt V C  40 106 F C  40 μF ตอบ ตัวเก็บประจุมีความจุขนาด 40 ไมโครฟารัด
  • 10. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
  • 11. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 1 ประจุบนตัวเก็บประจุมีขนาด 108 ไมโครคูลอมบ์ ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
  • 12. คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ C = 36 F Q C  V  Q  CV Q  (36  10 -6 F)  (3 V) + – Q  (36  3 ) 10 -6 F  V V = 3 Volt
  • 13. คาถาม 1 ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 36 ไมโครฟารัด ต่อเข้ากับความต่างศักย์ 3 โวลต์ จะมีประจุบนตัวเก็บประจุนี้เท่าใด วิธีทา (ต่อ) C = 36 F Q  108 10 -6 F  V C Q  108 10 V -6 V Q  108 10 -6 C + – ตอบ ประจุบนตัวเก็บประจุนี้มีขนาด V = 3 Volt 108 ไมโครคูลอมบ์
  • 14. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
  • 15. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 2 ตัวเก็บประจุนี้มีขนาด 50 ไมโครฟารัด ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
  • 16. คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด Q = 450 F วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (4) ดังนี้ Q C  V 450  10 -6 C แทนค่า C  V = 9 Volt 9V 450 6 C C  10 9 V
  • 17. คาถาม 2 ตัวเก็บประจุต่อเข้ากับความต่างศักย์ 9 โวลต์ เกิดประจุไฟฟ้าขนาด 450 ไมโครคูลอมบ์ ตัวเก็บนี้มีความจุเท่าใด วิธีทา (ต่อ) เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า Q = 450 F จากสมการ (4) ดังนี้ 450 6 C C  10 9 V 6 C C  50 10 V = 9 Volt V C  50 106 F C  50 μF ตอบ ตัวเก็บประจุมีความจุขนาด 50 ไมโครฟารัด
  • 18. ความจุของตัวนาทรงกลม ขึ้นอยู่กับรัศมี นั่นคือ ถ้ามีรัศมี มากขึ้นก็จะทาให้ความจุของทรงกลมมากขึ้นไปด้วย ดังสมการ a a C … (5) k เมื่อ a คือ รัศมีของตัวนาทรงกลม, k = ค่าคงที่ = 9 x 109 Nm2/C2
  • 19. ตัวอย่าง 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 25 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (5) ดังนี้ a a C  k 25  10 -2 C แทนค่า C  a = 25 cm 9 10 9 Nm 2 /C2 25 10 2 C   9 F 9 10
  • 20. ตัวอย่าง 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 25 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธทา (ต่อ) ี 25 10 2 C   9 F 9 10 C  2.78  (10 29 ) F a C  2.781011 F C  (27.8 10 1 ) 10 11 F a = 25 cm C  27.8  (10 111 ) F C  27.81012 F C  27.8 pF ตอบ ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 27.8 พิโครฟารัด
  • 21. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า + คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ -
  • 22. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า คาตอบ ข้อ 3 ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 16.7 พิโคฟารัด ตอบถูกใช่ไหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
  • 23. คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธีทา เราสามารถคานวณหาสนามไฟฟ้า จากสมการ (5) ดังนี้ a a C  k 15  10 -2 C แทนค่า C  a = 15 cm 9 10 9 Nm 2 /C2 15 10 2 C   9 F 9 10
  • 24. คาถาม 3 ตัวนาทรงกลมมีรัศมี 15 เซนติเมตร จะมีค่าความจุไฟฟ้าเป็นเท่าใด วิธทา (ต่อ) ี 15 10 2 C   9 F 9 10 C  1.67  (10 29 ) F a C  1.671011 F C  (16.7 10 1 ) 10 11 F a = 15 cm C  16.7  (10 111 ) F C  16.71012 F C  16.7 pF ตอบ ทรงกลมตัวนามีความจุขนาด 16.7 พิโครฟารัด
  • 25. ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า หนังสือสารอ้างอิง นิรันดร์ สุวรัตน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. สานักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา : กรุงเทพฯ, 2552. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554.