ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸ

ເຂົ້າໃຈຄວາມຈຸ

ແກ້ວນ້ອຍສາມາດບັນຈຸນໍ້າໄດ້ໜ້ອຍໜຶ່ງ, ໃນຂະນະທີ່ແກ້ວໃຫຍ່ສາມາດບັນຈຸນໍ້າໄດ້ຫຼາຍກວ່າ. ແກ້ວໃຫຍ່ເທົ່າໃດ, ມັນກໍ່ຈະສາມາດບັນຈຸນໍ້າໄດ້ຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ແຕ່ລະແກ້ວຈຶ່ງມີຄວາມອາດສາມາດ, ຫຼື ມາດຕະການຂອງຄວາມສາມາດໃນການບັນຈຸນໍ້າຂອງມັນ. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບແກ້ວ, ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າຍັງມີຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າ. ຄວາມອາດສາມາດຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ, ຫຼື ມາດຕະການຂອງຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າ, ເອີ້ນວ່າ ຄວາມຈຸ.

ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸ

ຂະໜາດຂອງຄວາມຈຸຂອງແກ້ວໃນການບັນຈຸນ້ຳແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍປະລິມານຂອງມັນ. ແລ້ວຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າລ่ะ? ສິ່ງໃດທີ່ກຳນົດຂະໜາດຂອງຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າໃນການເກັບຮັກສາປະຈຸ?

ຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບງ່າຍໆທີ່ປະກອບດ້ວຍແຜ່ນນຳໄຟຟ້າສອງແຜ່ນທີ່ແຍກອອກຈາກກັນດ້ວຍໄລຍະຫ່າງທີ່ກຳນົດໄວ້. ກ່ອນທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງແຮງດັນໄຟຟ້າ ເຊັ່ນ: ແບັດເຕີຣີ, ແຜ່ນທັງສອງແຜ່ນຈະບໍ່ຖືກສາກໄຟ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແຜ່ນໜຶ່ງຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີ ແລະ ອີກແຜ່ນໜຶ່ງຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວລົບໂດຍໃຊ້ສາຍ.

ຫຼັງຈາກເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີແລ້ວ, ປະຈຸບວກໃນແບັດເຕີຣີຈະດຶງດູດເອເລັກຕຣອນທີ່ມີປະຈຸລົບຢູ່ເທິງແຜ່ນ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ແຜ່ນມີການຂາດເອເລັກຕຣອນ (ປະຈຸລົບ) ແລະ ມີໂປຣຕອນຫຼາຍເກີນໄປ (ປະຈຸບວກ), ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດປະຈຸບວກ.

ໃນລັກສະນະດຽວກັນ, ຫຼັງຈາກເຊື່ອມຕໍ່ແຜ່ນກັບຂົ້ວລົບຂອງແບັດເຕີຣີ, ປະຈຸບວກຢູ່ເທິງແຜ່ນຈະດຶງດູດເອເລັກຕຣອນທີ່ມີປະຈຸລົບຢູ່ເທິງຂົ້ວລົບຂອງແບັດເຕີຣີ, ເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາແຜ່ນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ແຜ່ນມີເອເລັກຕຣອນຫຼາຍເກີນໄປ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີປະຈຸລົບ.

ຂະບວນການໂອນເອເລັກຕຣອນລະຫວ່າງແຜ່ນ ແລະ ແບັດເຕີຣີຈະຢຸດລົງຫຼັງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີ.

ປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຜ່ນຕົວນຳທັງສອງສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ແນວໃດ? ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ຕ້ອງເຮັດແນວໃດເພື່ອເຮັດໃຫ້ການໂອນເອເລັກຕຣອນອີກຄັ້ງ? ການໂອນເອເລັກຕຣອນເກີດຂຶ້ນພຽງແຕ່ເມື່ອຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີໃຫຍ່ກວ່າຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ. ເພື່ອໃຫ້ການໂອນເອເລັກຕຣອນເກີດຂຶ້ນອີກຄັ້ງເພື່ອໃຫ້ປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະແຜ່ນຕົວນຳເພີ່ມຂຶ້ນ, ແບັດເຕີຣີທີ່ໃຊ້ຈະຖືກປ່ຽນແທນດ້ວຍແບັດເຕີຣີອື່ນ ຫຼື ແຫຼ່ງແຮງດັນອື່ນທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າຫຼາຍກວ່າ. ການໂອນເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດເມື່ອຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງຂອງແຫຼ່ງແຮງດັນເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ, ດັ່ງນັ້ນຖ້າຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງຂອງແຫຼ່ງແຮງດັນສູງກວ່າ, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າກໍ່ຈະສູງກວ່າເຊັ່ນກັນ.

ອີງຕາມການທົບທວນຂ້າງເທິງ, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເກັບໄວ້ໃນແຜ່ນຕົວນຳແຕ່ລະແຜ່ນຫຼາຍເທົ່າໃດ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳກໍ່ຈະຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ປະຈຸໄຟຟ້າ (Q) ຈຶ່ງມີສັດສ່ວນກັບຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ (V). ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າແມ່ນສະແດງອອກໃນສັດສ່ວນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
Q α V
ສັດສ່ວນຂ້າງເທິງນີ້ຖືກປ່ຽນເປັນສົມຜົນໂດຍການເພີ່ມຄ່າຄົງທີ່ສັດສ່ວນ C:
Q = CV ຫຼື C = Q / V
ລາຍລະອຽດ: Q = ປະຈຸໄຟຟ້າ (Coulomb), V = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າ (Volt), C = ຄ່າຄົງທີ່ຂອງສັດສ່ວນ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸ.

ຄ່າຄວາມຈຸບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ແຮງດັນໄຟຟ້າ ແຕ່ຂຶ້ນກັບຮູບຮ່າງ ແລະ ຂະໜາດຂອງແຜ່ນຕົວນຳ. ຫຼັກຖານທາງຄະນິດສາດທີ່ວ່າຄວາມຈຸຂຶ້ນກັບຮູບຮ່າງ ແລະ ຂະໜາດຂອງແຜ່ນຕົວນຳໄດ້ຖືກອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບປະເພດຂອງຕົວເກັບປະຈຸໂດຍອີງໃສ່ຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນຕົວນຳ, ຄື ຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ , ຕົວເກັບປະຈຸຮູບຊົງກະບອກ , ແລະ ຕົວເກັບປະຈຸຮູບຊົງກົມ . ໃນບົດຄວາມ, ມັນໄດ້ຖືກສົມມຸດວ່າມີສູນຍາກາດລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ.

ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸຍັງຂຶ້ນກັບຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸລະຫວ່າງສອງແຜ່ນນຳໄຟຟ້າ. ວັດສະດຸລະຫວ່າງສອງແຜ່ນນຳໄຟຟ້າເອີ້ນວ່າ ໄດອີເລັກຕຣິກ . ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸທີ່ມີໄດອີເລັກຕຣິກໄດ້ຖືກປຶກສາຫາລືຢ່າງເລິກເຊິ່ງໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບ ຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກ.

ຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມຈຸ

ຫົວໜ່ວຍຂອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb ແລະ ຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າແມ່ນ Volt, ສະນັ້ນໂດຍອີງໃສ່ສົມຜົນຄວາມຈຸຂ້າງເທິງ, ຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມຈຸແມ່ນ Coulomb ຕໍ່ Volt (C/V), ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ Farad (F) ເຊິ່ງມາຈາກຊື່ຂອງນັກວິທະຍາສາດຊາວອັງກິດ Michael Faraday (1791-1867). ສະນັ້ນ 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.

ຕົວຢ່າງ, ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າມີຄ່າ 2 ຟາຣາດ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າຈະເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ +2 ຄູລອມໄວ້ໃນແຜ່ນຕົວນຳໜຶ່ງ ແລະ -2 ຄູລອມຢູ່ໃນແຜ່ນຕົວນຳອີກແຜ່ນໜຶ່ງ, ໂດຍທີ່ແຜ່ນຕົວນຳສອງແຜ່ນມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນທາງດ້ານສັກຍະພາບ 1 ໂວນ. ຖ້າແບັດເຕີຣີ 12 ໂວນເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ, ແຜ່ນຕົວນຳໜຶ່ງແຜ່ນຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າ Q = CV = (2)(12 ໂວນ) = +24 ຄູລອມ ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຕົວນຳອີກແຜ່ນໜຶ່ງຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າ -24 ຄູລອມ.

ຄວນສັງເກດວ່າ Farad ເປັນຫົວໜ່ວຍຄວາມຈຸທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ຫຼາຍ ດັ່ງນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂະໜາດນ້ອຍກວ່າຈຶ່ງຖືກນຳໃຊ້ຄື microFarad ຫຍໍ້ມາຈາກ μF (10 ^-6 Farad) ໄປຫາ picoFarad ຫຍໍ້ມາຈາກ pF (10 ^-12 Farad). ການຄິດໄລ່ທາງຄະນິດສາດເພື່ອສະແດງວ່າ Farad ເປັນຫົວໜ່ວຍຂະໜາດໃຫຍ່ຫຼາຍໄດ້ຖືກກ່າວເຖິງໃນ ຕົວຢ່າງຂອງຕົວເກັບປະຈຸແບບແຜ່ນຂະໜານ.