เครื่องคำนวณค่าความจุไฟฟ้า

หมวดหมู่: ฟิสิกส์
- เมษายน 03, 2568
| |

คำนวณค่าความจุของประเภทและการตั้งค่าคาปาซิเตอร์ต่างๆ เครื่องคิดเลขนี้รองรับคาปาซิเตอร์แบบแผ่นคู่ขนาน, ทรงกระบอก, ทรงกลม และคาปาซิเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนาน

เลือกประเภทคาปาซิเตอร์

ตัวเลือกขั้นสูง

เกี่ยวกับความจุ

ความจุเป็นการวัดความสามารถของคาปาซิเตอร์ในการเก็บประจุไฟฟ้าสำหรับความต่างศักย์ที่กำหนด (แรงดันไฟฟ้า) หน่วย SI ของความจุคือฟารัด (F) ซึ่งเท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ต่อหนึ่งโวลต์ (C/V).

คาปาซิเตอร์แบบแผ่นคู่ขนาน

คาปาซิเตอร์แบบแผ่นคู่ขนานประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่ขนานกันแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวน.

  • สูตร: C = ε₀εᵣA/d
  • ε₀: ค่าคงที่ของการอนุญาตของอวกาศ (8.85 × 10⁻¹² F/m)
  • εᵣ: ค่าคงที่สัมพัทธ์ (ค่าคงที่ของวัสดุฉนวน) ของวัสดุระหว่างแผ่น
  • A: พื้นที่ที่ทับซ้อนกันของแผ่น
  • d: ระยะห่างระหว่างแผ่น
คาปาซิเตอร์ทรงกระบอก

คาปาซิเตอร์ทรงกระบอกประกอบด้วยตัวนำทรงกระบอกสองตัวที่มีแกนร่วมกันแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวน.

  • สูตร: C = 2πε₀εᵣL/ln(b/a)
  • L: ความยาวของทรงกระบอก
  • a: รัศมีของทรงกระบอกภายใน
  • b: รัศมีของทรงกระบอกภายนอก
  • ln(b/a): ลอการิธึมธรรมชาติของอัตราส่วนระหว่างรัศมีภายนอกและรัศมีภายใน
คาปาซิเตอร์ทรงกลม

คาปาซิเตอร์ทรงกลมประกอบด้วยเปลือกนำไฟฟ้าทรงกลมสองชั้นที่มีแกนร่วมกันแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวน.

  • สูตร: C = 4πε₀εᵣab/(b-a)
  • a: รัศมีของทรงกลมภายใน
  • b: รัศมีของทรงกลมภายนอก
คาปาซิเตอร์แบบอนุกรม

เมื่อคาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ค่าความจุที่เทียบเท่าจะเท่ากับผลรวมของค่าความจุที่เป็นส่วนประกอบ.

  • สูตร: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ
  • ค่าความจุที่เทียบเท่าจะน้อยกว่าค่าความจุที่เล็กที่สุดเสมอ
คาปาซิเตอร์แบบขนาน

เมื่อคาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกันแบบขนาน ค่าความจุที่เทียบเท่าจะเป็นผลรวมของค่าความจุแต่ละตัว.

  • สูตร: C_eq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ
พลังงานที่เก็บไว้ในคาปาซิเตอร์

พลังงานที่เก็บไว้ในคาปาซิเตอร์ที่ชาร์จแล้วคือ:

  • สูตร: E = ½CV²
  • C: ค่าความจุ
  • V: แรงดันไฟฟ้าข้ามคาปาซิเตอร์
วัสดุฉนวนทั่วไป
วัสดุ ค่าคงที่ของวัสดุฉนวน (εᵣ) แรงดันไฟฟ้าลัดวงจร (MV/m)
สุญญากาศ 1.0 -
อากาศ 1.0006 3
กระดาษ 2.0-4.0 16
โพลีเอทิลีน 2.1 50
โพลีโพรพิลีน 2.2 40
PVC 3.4 14
ไมก้า 5.0 100
กระจก 5.0-10.0 14
เซรามิก 20-12000 8
น้ำ 80.0 -
การใช้งานของคาปาซิเตอร์
  • การเก็บพลังงาน: การเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว เช่น ในแฟลชกล้อง
  • การปรับพลังงาน: การทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ในแหล่งจ่ายไฟ
  • การเชื่อมโยง/แยกสัญญาณ: การบล็อก DC ขณะที่อนุญาตให้ AC ผ่าน
  • ตัวกรอง: การสร้างวงจรที่เลือกความถี่
  • การปรับจูน: การเลือกความถี่เฉพาะในวงจรวิทยุ
  • การตั้งเวลา: การสร้างความล่าช้าในวงจร
  • เซ็นเซอร์: การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่ง, ความดัน, หรือความชื้น

เครื่องคำนวณความจุคืออะไร?

เครื่องคำนวณความจุเป็นเครื่องมือออนไลน์ที่ใช้งานง่ายซึ่งช่วยให้คุณกำหนดความจุของตัวเก็บประจุต่างๆ ไม่ว่าคุณจะทำงานกับตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานพื้นฐานหรือตัวเก็บประจุที่มีรูปทรงกระบอกหรือทรงกลมที่ซับซ้อนมากขึ้น เครื่องมือนี้ให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและชัดเจน

มันยังคำนวณความจุรวมสำหรับการรวมตัวของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหรือขนาน และแม้กระทั่งประมาณพลังงานที่เก็บไว้เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้า

สูตรความจุที่ใช้

ตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน:
\( C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{A}{d} \)
ตัวเก็บประจุแบบทรงกระบอก:
\( C = 2\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{L}{\ln(b/a)} \)
ตัวเก็บประจุแบบทรงกลม:
\( C = 4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{ab}{b - a} \)
ตัวเก็บประจุแบบอนุกรม:
\( \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n} \)
ตัวเก็บประจุแบบขนาน:
\( C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots + C_n \)
พลังงานที่เก็บไว้:
\( E = \frac{1}{2} C V^2 \)

คุณสมบัติหลัก

  • รองรับตัวเก็บประจุหลายประเภท: แผ่นขนาน, ทรงกระบอก, ทรงกลม
  • จัดการการรวมกันแบบอนุกรมและขนาน
  • ให้คุณเลือกหรือป้อนค่าของวัสดุฉนวน
  • ปรับแต่งผลลัพธ์ด้วยหน่วยและตัวเลือกทศนิยม
  • แสดงขั้นตอนการคำนวณอย่างละเอียด
  • ประมาณพลังงานที่เก็บไว้ตามการป้อนแรงดันไฟฟ้า

วิธีการใช้เครื่องคำนวณ

  1. เลือกประเภทของตัวเก็บประจุหรือการเชื่อมต่อที่คุณต้องการคำนวณ
  2. ป้อนขนาดและค่าที่จำเป็น:
    • สำหรับตัวเก็บประจุทางเรขาคณิต: ป้อนพื้นที่, ระยะทาง, รัศมี, หรือความยาว
    • สำหรับตัวเก็บประจุรวม: ป้อนค่าความจุของแต่ละตัว
  3. เลือกวัสดุฉนวนหรือป้อนค่าคงที่ฉนวนที่กำหนดเอง
  4. ปรับการตั้งค่าขั้นสูงเช่น หน่วยผลลัพธ์, ตำแหน่งทศนิยม, และตัวเลือกการแสดงผล
  5. คลิก คำนวณ เพื่อดูผลลัพธ์
  6. ใช้การป้อนแรงดันไฟฟ้าเพื่อดูว่าตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานได้มากเพียงใด

ใครที่มีประโยชน์จากสิ่งนี้?

เครื่องคำนวณนี้มีประโยชน์สำหรับนักเรียน, ผู้สอน, ผู้ที่ชื่นชอบอิเล็กทรอนิกส์, และมืออาชีพที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบวงจรหรือตัวเลือกส่วนประกอบ ไม่ว่าคุณจะเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของตัวเก็บประจุหรือจำเป็นต้องใช้ผลลัพธ์ที่แม่นยำสำหรับโครงการของคุณ มันเสนอวิธีแก้ปัญหาที่รวดเร็วและเชื่อถือได้

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ถาม: ความจุคืออะไร?

ตอบ: ความจุคือความสามารถของส่วนประกอบในการเก็บพลังงานไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า มันวัดเป็นฟารัด (F)

ถาม: ค่าคงที่ฉนวน (εᵣ) แทนค่าอะไร?

ตอบ: มันแทนค่าที่วัสดุเพิ่มความสามารถของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุเมื่อเปรียบเทียบกับสุญญากาศ ค่าที่สูงกว่าจะนำไปสู่ความจุที่สูงขึ้นโดยทั่วไป

ถาม: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อฉันเชื่อมต่อตัวเก็บประจุในแบบอนุกรมหรือขนาน?

ตอบ: ในแบบอนุกรม ความจุรวมจะน้อยกว่าตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุด ในแบบขนาน ความจุรวมจะเป็นผลรวมของตัวเก็บประจุแต่ละตัว

ถาม: ฉันสามารถใช้เครื่องมือนี้เพื่อประมาณการเก็บพลังงานได้หรือไม่?

ตอบ: ใช่, ป้อนค่าความดันเพื่อดูพลังงานที่เก็บไว้โดยใช้สูตร \( E = \frac{1}{2}CV^2 \)

ถาม: เครื่องคำนวณนี้รองรับหน่วยอะไรบ้าง?

ตอบ: คุณสามารถเลือกจากหน่วยที่หลากหลายรวมถึงฟารัด (F), มิลลาฟารัด (mF), ไมโครฟารัด (μF), นาโนฟารัด (nF), และพิโคฟารัด (pF) รวมถึงหน่วยความยาวและพื้นที่

ทำไมต้องใช้เครื่องคำนวณนี้?

มันให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและเชื่อถือได้โดยไม่ต้องใช้สูตรหรือการแปลงด้วยตนเอง ไม่ว่าคุณจะตรวจสอบการบ้าน, สร้างวงจร, หรือแค่สนใจ เครื่องมือนี้ช่วยให้คุณเข้าใจและทำงานกับตัวเก็บประจุได้ง่ายขึ้น