นิยามของตัวเก็บประจุ

บทความเกี่ยวกับนิยามของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุคืออุปกรณ์ที่เก็บประจุไฟฟ้าและพลังงานศักย์ไฟฟ้า ตัวเก็บประจุแบบง่ายประกอบด้วยแผ่นตัวนำสองแผ่นที่วางอยู่ใกล้กันแต่ไม่สัมผัสกัน และคั่นด้วยฉนวนหรือสุญญากาศ ตัวนำคือวัสดุที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ เช่น โลหะ ในขณะที่ฉนวนคือวัสดุที่ไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ เช่น พลาสติก

ในตอนแรก ตัวนำทั้งสองไม่มีประจุไฟฟ้าหรือเป็นกลางทางไฟฟ้า เพื่อให้ตัวนำหนึ่งมีประจุบวกและอีกตัวนำหนึ่งมีประจุลบ จะต้องมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่ง อิเล็กตรอนอยู่บนพื้นผิวของอะตอม จึงเคลื่อนที่ได้ง่าย หลังจากที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่งแล้ว ตัวนำหนึ่งจะมีอิเล็กตรอน ส่วนเกิน (ขาดโปรตอน)

เพื่อให้ตัวนำตัวหนึ่งมีประจุลบ ในขณะที่ตัวนำอีกตัวมีอิเล็กตรอนไม่เพียงพอ (มีโปรตอนมากเกินไป) จึงกลายเป็นประจุบวก หัวข้อเกี่ยวกับการเก็บพลังงานไฟฟ้าในตัวเก็บประจุจะกล่าวถึงรายละเอียดกระบวนการประจุไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ

ดังแสดงในรูปด้านข้าง แผ่นตัวนำแผ่นหนึ่งมีประจุบวก (+Q) ในขณะที่แผ่นตัวนำอีกแผ่นหนึ่งมีประจุลบ (-Q) ประจุไฟฟ้าในแต่ละแผ่นมีขนาดเท่ากันแต่มีเครื่องหมายตรงข้ามกัน ดังนั้นประจุรวมจึงเป็นศูนย์ (QQ = 0) การมีประจุไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากันและเครื่องหมายตรงข้ามกันในแต่ละแผ่นทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างแผ่นทั้งสอง แผ่นตัวนำที่มีประจุบวกจะมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า ในขณะที่แผ่นตัวนำที่มีประจุลบจะมีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มีสนามไฟฟ้าอยู่ระหว่างแผ่นตัวนำที่มีประจุทั้งสอง โดยทิศทางของสนามไฟฟ้าจะพุ่งจากประจุบวกไปยังประจุลบ ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อพลังงานศักย์ไฟฟ้า หากมีสนามไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าอยู่ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง ก็จะต้องมีพลังงานศักย์ไฟฟ้าอยู่ในแผ่นทั้งสองนั้นด้วย

พลังงานศักยภาพคือความสามารถในการทำงาน หากตัวเก็บประจุเก็บพลังงานศักยภาพทางไฟฟ้าไว้ ตัวเก็บประจุก็สามารถทำงานได้ ในความเป็นจริง ตัวเก็บประจุมีประโยชน์มากมายในชีวิตประจำวัน ตัวเก็บประจุเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญในวงจรไฟฟ้า ซึ่งวงจรไฟฟ้าเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ