เครื่องคำนวณตัวเก็บประจุ (อนุกรม ขนาน ประจุ และพลังงาน)
กรอกค่าของคุณ คำตอบและวิธีทำฉบับเต็มจะอัปเดตขณะที่คุณพิมพ์
ผลลัพธ์
| ตัวเก็บประจุ | ความจุไฟฟ้า | แรงดันไฟฟ้า | ประจุ | พลังงาน |
|---|---|---|---|---|
| C1 | 10 µF | 7.197 V | 71.97 µC | 259 µJ |
| C2 | 22 µF | 3.271 V | 71.97 µC | 117.7 µJ |
| C3 | 47 µF | 1.531 V | 71.97 µC | 55.11 µJ |
รวมตัวเก็บประจุแบบอนุกรมหรือขนาน และหาประจุกับแรงดันของแต่ละตัว หรือคำนวณประจุ Q = C·V และพลังงานที่สะสม E = ½·C·V² ของตัวเก็บประจุตัวเดียว โหมดที่สามให้ความจุของตัวเก็บประจุแผ่นขนานจากพื้นที่แผ่น ช่องว่าง และไดอิเล็กทริก และตรวจว่าสนามจะทำให้อากาศในช่องว่างพังทลายหรือไม่
เฉลยทีละขั้นตอน
อนุกรม: บวกส่วนกลับ
ประจุและพลังงาน
สูตรสำคัญ
- ค่าคงตัวเวลา
- τ = RC | τ = L/R
- การตอบสนอง
- x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
- ตัวเก็บประจุที่ไฟฟ้ากระแสตรง
- วงจรเปิด vC กระโดดไม่ได้
วิธีคำนวณตัวเก็บประจุต่ออนุกรมและขนาน
- ขนาน: ตัวเก็บประจุมีแรงดันเท่ากัน ประจุจึงรวมกัน ความจุสมมูลคือผลรวม: C = C₁ + C₂ + C₃
- อนุกรม: ตัวเก็บประจุทุกตัวมีประจุเท่ากัน บวกส่วนกลับ: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ ผลลัพธ์น้อยกว่าตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุด
- เมื่อมีแรงดัน V คร่อมชุดที่ต่อรวมกัน ประจุรวมคือ Q = C·V และพลังงานที่สะสมคือ E = ½·C·V²
- ในการต่ออนุกรม ตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีแรงดัน Vᵢ = Q/Cᵢ ดังนั้นตัวที่เล็กที่สุดได้แรงดันมากที่สุด ในการต่อขนาน ประจุแต่ละตัวคือ Qᵢ = Cᵢ·V
- 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