เครื่องคำนวณตัวเก็บประจุ (อนุกรม ขนาน ประจุ และพลังงาน)

กรอกค่าของคุณ คำตอบและวิธีทำฉบับเต็มจะอัปเดตขณะที่คุณพิมพ์

ผลลัพธ์

ความจุสมมูล5.998 µF
ประจุรวม71.97 µC
พลังงานที่สะสมรวม431.8 µJ
ตัวเก็บประจุความจุไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าประจุพลังงาน
C110 µF7.197 V71.97 µC259 µJ
C222 µF3.271 V71.97 µC117.7 µJ
C347 µF1.531 V71.97 µC55.11 µJ

รวมตัวเก็บประจุแบบอนุกรมหรือขนาน และหาประจุกับแรงดันของแต่ละตัว หรือคำนวณประจุ Q = C·V และพลังงานที่สะสม E = ½·C·V² ของตัวเก็บประจุตัวเดียว โหมดที่สามให้ความจุของตัวเก็บประจุแผ่นขนานจากพื้นที่แผ่น ช่องว่าง และไดอิเล็กทริก และตรวจว่าสนามจะทำให้อากาศในช่องว่างพังทลายหรือไม่

เฉลยทีละขั้นตอน

อนุกรม: บวกส่วนกลับ

1/Ceq = 1/10 + 1/22 + 1/47 = 0.1667 1/µF
Ceq = 5.998 µF
ตัวเก็บประจุที่ต่ออนุกรมมีความจุน้อยกว่าตัวที่เล็กที่สุด และใช้ประจุเท่ากัน

ประจุและพลังงาน

Q = Ceq·V = (5.998 × 10⁻⁶)·12 = 71.97 µC
E = ½·Ceq·V² = 431.8 µJ
ในการต่ออนุกรม ตัวเก็บประจุทุกตัวมีประจุ Q เท่ากัน แรงดันของมันคือ Q/C ดังนั้นตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุดได้รับแรงดันสูงสุด

สูตรสำคัญ

ค่าคงตัวเวลา
τ = RC | τ = L/R
การตอบสนอง
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
ตัวเก็บประจุที่ไฟฟ้ากระแสตรง
วงจรเปิด vC กระโดดไม่ได้

วิธีคำนวณตัวเก็บประจุต่ออนุกรมและขนาน

  1. ขนาน: ตัวเก็บประจุมีแรงดันเท่ากัน ประจุจึงรวมกัน ความจุสมมูลคือผลรวม: C = C₁ + C₂ + C₃
  2. อนุกรม: ตัวเก็บประจุทุกตัวมีประจุเท่ากัน บวกส่วนกลับ: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ ผลลัพธ์น้อยกว่าตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุด
  3. เมื่อมีแรงดัน V คร่อมชุดที่ต่อรวมกัน ประจุรวมคือ Q = C·V และพลังงานที่สะสมคือ E = ½·C·V²
  4. ในการต่ออนุกรม ตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีแรงดัน Vᵢ = Q/Cᵢ ดังนั้นตัวที่เล็กที่สุดได้แรงดันมากที่สุด ในการต่อขนาน ประจุแต่ละตัวคือ Qᵢ = Cᵢ·V
  5. สำหรับตัวเก็บประจุแผ่นขนาน C = ε₀·εr·A/d โดย ε₀ = 8.854 × 10⁻¹² F/m พื้นที่แผ่น A ในหน่วย m² และช่องว่าง d ในหน่วย m

คำถามและคำตอบ

ทำไมตัวเก็บประจุอนุกรมกับตัวต้านทานอนุกรมจึงตรงข้ามกัน

ความต้านทานที่ต่ออนุกรมบวกกันเพราะกระแสไหลผ่านทีละตัว ตัวเก็บประจุที่ต่ออนุกรมทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุตัวเดียวที่มีไดอิเล็กทริกหนาขึ้น ความจุจึงลดลง ส่วนกลับต่างหากที่บวกกัน ในการต่อขนาน พื้นที่แผ่นรวมกันโดยปริยาย ความจุจึงบวกกัน

ตัวเก็บประจุสะสมพลังงานได้เท่าใด

E = ½·C·V² = ½·Q·V = Q²/(2C) ตัวเก็บประจุ 470 µF ที่ประจุถึง 25 V สะสม ½ × 470 × 10⁻⁶ × 25² = 0.147 J ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่อาจยังมีประจุอยู่หลังปิดไฟ ดังนั้นให้คายประจุก่อนแตะขา

สภาพยอมสัมพัทธ์ εr คืออะไร

บอกว่าไดอิเล็กทริกเพิ่มความจุเมื่อเทียบกับสุญญากาศมากเพียงใด อากาศประมาณ 1.0006, PTFE ประมาณ 2.1, แก้วประมาณ 5 ถึง 10 และไดอิเล็กทริกเซรามิกตั้งแต่ประมาณ 10 ถึงหลายพัน

ตัวเก็บประจุควรมีพิกัดแรงดันเท่าใด

สูงกว่าแรงดันสูงสุดที่มันจะเจอ โดยปกติเผื่อไว้ 20% ถึง 50% ในการต่ออนุกรม แรงดันไม่ได้แบ่งเท่ากัน เว้นแต่ตัวเก็บประจุเท่ากัน จึงควรตรวจตัวเก็บประจุแต่ละตัวด้วย Vᵢ = Q/Cᵢ

ลองทำเอง

ฝึกทรานเซียนต์ RC และ RL

เครื่องคำนวณให้คำตอบ แต่ในการสอบคุณต้องมีวิธีทำ จึงควรฝึกกับโจทย์ใหม่ คำใบ้ และเฉลยละเอียด

</> ฝัง

ฟรีสำหรับครูและโรงเรียน: วางโค้ดนี้ในหน้ารายวิชา LMS หรือเว็บไซต์ของคุณ นักศึกษาใช้เครื่องคำนวณและวิธีทำทีละขั้นได้โดยไม่ต้องมีบัญชี

เครื่องคำนวณอื่น ๆ