ตัวเก็บประจุเก็บประจุหรือไม่?

มีแนวคิดง่ายๆที่ฉันไม่เข้าใจ ฉันกลัวว่าฉันกำลังศึกษาสิ่งเหล่านี้เป็นเวลาสองปีในด้านวิศวกรรมของฉัน แต่พวกเขายังคงรบกวนฉันอยู่ ตัวเก็บประจุเป็นหนึ่งในนั้น มีคนอธิบายได้ไหม

• ตัวเก็บประจุทำหน้าที่อะไร? มันเก็บค่าใช้จ่าย? ถ้าเป็นเช่นนั้นแล้วมันจะทำอย่างไร?

ฉันค้นหาใน Google และ Yahoo แล้ว แต่ไม่พบสิ่งที่เป็นประโยชน์ (สำหรับฉัน) ดังนั้นฉันจะดีใจถ้าฉันได้รับการแก้ไขปัญหาของฉันที่นี่

ป.ล. ฉันหวังว่าคำถามจะไม่เป็นหัวข้อนอกเรื่องอีกต่อไปเหมือนที่เคยทำและผู้คนก็ไม่แนะนำให้ไปที่ไหน มันเป็นเรื่องเศร้าจริง ๆ

หากคุณคิดว่าค่าไฟฟ้าหมายถึงค่าใช้จ่ายแล้วไม่ตัวเก็บประจุไม่เก็บค่าใช้จ่าย นี้เป็นความเข้าใจผิดกันอาจจะเนื่องจากหลายความหมายของคำว่าค่าใช้จ่าย เมื่อประจุไปที่ขั้วหนึ่งของตัวเก็บประจุประจุที่เท่ากันก็จะเหลือประจุ ดังนั้นประจุทั้งหมดในตัวเก็บประจุจึงคงที่

สิ่งที่ตัวเก็บประจุเก็บเป็นพลังงาน โดยเฉพาะพวกมันเก็บไว้ในสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนทั้งหมดจะถูกดึงดูดไปยังโปรตอนทั้งหมด ที่สมดุลมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากันในแต่ละแผ่นของตัวเก็บประจุและไม่มีพลังงานสะสมและไม่มีแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ

แต่ถ้าคุณเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับบางสิ่งบางอย่างเช่นแบตเตอรี่อิเล็กตรอนบางส่วนจะถูกดึงออกจากแผ่นหนึ่งและอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากันจะถูกผลักไปยังแผ่นอื่น ขณะนี้จานหนึ่งมีประจุลบสุทธิและอีกจานมีประจุเป็นบวกสุทธิ สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้าระหว่างเพลตและสนามไฟฟ้าที่มีความแข็งแรงมากขึ้นเนื่องจากประจุแยกออกจากกันมากขึ้น

สนามไฟฟ้าจะออกแรงแรงที่ประจุซึ่งพยายามคืนประจุให้กลับสู่สมดุลโดยมีประจุที่สมดุลในแต่ละแผ่น ตราบใดที่ตัวเก็บประจุยังคงเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่แรงนี้มีความสมดุลโดยแรงของแบตเตอรี่และความไม่สมดุลยังคงอยู่

หากถอดแบตเตอรี่ออกและเราเปิดวงจรทิ้งไว้ประจุก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ดังนั้นความไม่สมดุลของประจุจึงยังคงอยู่ สนามยังคงใช้กำลังกับประจุ แต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เช่นลูกบอลที่ด้านบนของเนินเขาหรือสปริงที่ถูกกักตัว พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุยังคงอยู่

หากขั้วของตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกับตัวต้านทานดังนั้นประจุสามารถเคลื่อนที่ได้ดังนั้นจึงมีกระแส พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะถูกแปลงเป็นความร้อนในตัวต้านทานแรงดันลดลงประจุจะไม่สมดุลและประจุอ่อนลง

อ่านเพิ่มเติม: ตัวพิมพ์ใหญ่ร้องเรียน (1996 William J. Beaty)

ในระยะสั้นตัวเก็บประจุเป็นวัตถุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสองชนิดซึ่งมักเป็นแผ่นเล็ก ๆ คั่นด้วยสิ่งที่หุ้มฉนวนเรียกว่าอิเล็กทริก เช่นเดียวกับการสะสมแบบคงที่ที่เกิดขึ้นหากคุณถูลูกโป่งบนแขนของคุณและวางลงบนเส้นผมของคุณประจุไฟฟ้าตรงข้ามที่สะสมอยู่บนจานทั้งสองทำให้สามารถเก็บพลังงานไว้ในรูปของประจุ มีอีกสองปัจจัยที่สำคัญที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมตัวเก็บประจุและทำให้พวกเขามีประโยชน์มาก - พวกเขาคิดค่าบริการชี้แจงไม่เชิงเส้น กล่าวว่าฉันเรียกเก็บเงินตัวเก็บประจุที่มีแรงดันคงที่และฉันวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ (ซึ่งสอดคล้องกับประจุที่อยู่ภายในตัวมัน) ทุก ๆ 5 วินาที มันจะไม่ขึ้นไปพูด 0.1 ทุก ๆ 5 วินาที แต่มันจะเพิ่มขึ้นตามเปอร์เซ็นต์ที่ตั้งไว้ของความจุทั้งหมดต่อหน่วยเวลา นี่คือหลักการเดียวกันอย่างมีประสิทธิภาพ (ยกเว้นในสิ่งที่ตรงกันข้าม) กับการสลายกัมมันตภาพรังสี - "ครึ่งชีวิต" เป็นแนวคิดที่เข้าใจง่ายซึ่งสอดคล้องกับเวลาที่ใช้ในการลดจำนวนลงถึง 50% ของสิ่งที่เป็น - แต่ไม่ใช่ที่จะสูญเสีย จำนวนที่ตั้งไว้ (เช่นไม่ใช่ 50 โมเลกุลต่อวินาทีเป็น 50% ต่อวินาที) ดูเหมือนว่า:

อย่างที่คุณเห็นมันชาร์จเร็วตอนเริ่ม แต่ช้าลงเมื่อประจุเพิ่มขึ้น

- ประการที่สองคือผลของการสะสมประจุนี้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกระแส "ผ่าน" ตัวเก็บประจุจะลดลง - จะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ อย่างไรก็ตามหากเราต้องย้อนกลับขั้วของแหล่งจ่ายไฟอินพุทสลับไปรอบ ๆ มันมีผลของการ "ลด" ความต้านทาน - ประจุแทนที่จะถูกบีบลงในตัวเก็บประจุสามารถไหลออกได้ง่ายและในความเป็นจริงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์หลักของเรื่องนี้คือตัวเก็บประจุต่อต้าน DC แต่อนุญาตให้ AC ยิ่งความถี่ของการสลับขั้วแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น (เช่น AC) ยิ่งตัวเก็บประจุน้อยลงจะเป็นอุปสรรคต่อการไหลของกระแสในวงจร ตัวเก็บประจุสามารถถือได้ว่าเป็นสปริงไฟฟ้า คุณกดมันลงเพื่อเป็นสัญลักษณ์ของกระแสที่ไหลเข้ามา ตอนแรกมันมีความต้านทานน้อย อย่างไรก็ตามในขณะที่คุณยังคงผลักดันสปริงดันกลับหนักขึ้นจนกว่าคุณจะไม่สามารถดันได้อีก นี่เท่ากับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ (เทียบเท่ากับประจุที่เก็บอยู่ภายใน) อีกครั้งใกล้กับแรงดันไฟฟ้าเข้า - เช่นแรงขึ้นของสปริงจะสมดุลกับน้ำหนักของคุณ เกิดอะไรขึ้นถ้าคุณผลักไปในทิศทางตรงกันข้าม? ฤดูใบไม้ผลิทำงานกับคุณแทนที่จะต่อต้านคุณเพิ่มกำลังขาออกที่ผ่านมาในสิ่งที่คุณสามารถคาดหวังว่าจะบรรลุด้วยกล้ามเนื้อและน้ำหนักของคุณเพียงอย่างเดียว

ดังนั้นเราจะใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ได้อย่างไร การใช้ตัวเก็บประจุมีสองประเภทหลักขึ้นอยู่กับวิธีการจัดเรียงในวงจร - "คลัปปลิ้ง" ซึ่งตัวเก็บประจุอยู่ในอนุกรมและ "ดีคัปปลิ้ง" ตัวเก็บประจุแบบขนาน ทั้งสองใช้ประโยชน์จากหลักการดังกล่าวข้างต้น

การเชื่อมต่อใช้ในการบล็อก DC ซึ่งมักพบในการประมวลผลสัญญาณและวิทยุ ยิ่งตัวเก็บประจุเล็กลงเท่าไหร่ก็ยิ่งมีความถี่สูงเท่านั้น (เมื่อประจุเร็วขึ้น) ดังนั้นเมื่อปรับความจุแล้วเราสามารถปรับความถี่ที่ถูกบล็อกได้ เมื่อใช้กับตัวเหนี่ยวนำ (ตรงข้าม diametric ของตัวเก็บประจุ) - คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดซึ่งคือการปิดกั้นของความถี่สูงเราสามารถ จำกัด สัญญาณใน "วงดนตรี" ความถี่เฉพาะ - วงจร "วงผ่าน" นี่เป็นสิ่งสำคัญในวิทยุที่จะรับหรือส่งที่ความถี่ที่ต้องการ

ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งยังใช้ในวงจรจับเวลา - เนื่องจากทรานซิสเตอร์ (สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์) เปิดที่แรงดันไฟฟ้าที่รู้จักและประจุจะประจุในอัตราที่ทราบพวกมันสามารถใช้เพื่อเปิดทรานซิสเตอร์ในเวลาที่แน่นอนเท่านั้น (หรือความถี่)

ตัวเก็บประจุแบบแยกอิสระใช้สำหรับการจัดเก็บพลังงานหรือสำหรับ "การทำให้หมาด ๆ " ทางไฟฟ้า อีกครั้งมันช่วยให้คิดในแง่ของฤดูใบไม้ผลิ

สปริงในปืนอัดเม็ดแสดงการจัดเก็บพลังงานอย่างสมบูรณ์แบบ สปริงดึงกลับคล้ายกับตัวเก็บประจุที่ถูกชาร์จจากนั้นปล่อยให้ปล่อยพลังงานออกมาเป็น "โหลด" - พูดโดยใช้กลไกเม็ด (หรือกระสุนอื่น ๆ ) ไฟฟ้าส่วนประกอบพูดแสง ตัวเก็บประจุเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการพลังงานจำนวนมากในช่วงเวลาสั้น ๆ เนื่องจากมีการปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็วเช่นเครื่องกระตุ้นหัวใจ แบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวไม่สามารถปล่อยพลังงานที่ต้องการทั้งหมดได้อย่างรวดเร็วดังนั้นตัวเก็บประจุภายในแทนเก็บไว้และปล่อยตามที่ต้องการ

สำหรับการทำให้หมาด ๆ นั้นดีที่สุดที่จะคิดว่าตัวเก็บประจุ / ฤดูใบไม้ผลิคล้ายคลึงกันเป็นฤดูใบไม้ผลิในช่วงล่างรถยนต์ ระบบกันสะเทือนของรถช่วยปกป้องรถ (และผู้โดยสาร) จากความเสียหายโดยการดูดซับพลังงานบางส่วนของการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของรถ หากล้อถูกผลักขึ้นอย่างรวดเร็วโดยการข้ามก้อนหินก้อนใหญ่ส่วนที่เหลือของรถจะได้รับผลกระทบน้อยลงเนื่องจากการหยุดชะงักซึ่งดูดซับพลังงานจากนั้นปล่อยมันอย่างช้าๆโดยการผลักรถขึ้น ในทำนองเดียวกันตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณสามารถ "ลด" สัญญาณไฟฟ้าหรือพัลส์ได้ คล้ายกับหินบางครั้งธรรมชาติของการผลิตไฟฟ้าหรือความผิดปกติอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า "แหลม" แม้แต่แรงดันไฟฟ้าที่สั้นมากอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ตัวเก็บประจุแยกสามารถดูดซับ "ช็อก" นี้และลดโอกาสของความเสียหายที่เกิดขึ้น นอกจากนี้

หวังว่าจะช่วย ขออภัยถ้ามัน verbose เล็กน้อย แต่ฉันมุ่งหวังที่จะครอบคลุม