ไฟฟ้าสถิต : ตัวเก็บประจุและความจุ (2)


ระดับชั้น : มัธยม 6


ปรากฎการณ์ธรรมชาติของไฟฟ้า ประจุไฟฟ้า กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า
การเหนี่ยวนำไฟฟ้า แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ สนามไฟฟ้า
เส้นแรงไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า (1) ศักย์ไฟฟ้า (2)
ตัวเก็บประจุ และความจุ (1) ตัวเก็บประจุและความจุ (2) การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตไปใช้ประโยชน

ถ้าต่อตัวเก็บประจุ 2 ตัว แล้วนำปลายที่ว่างของตัวเก็บประจุแต่ละตัวไปต่อกับจุด 2 จุด ที่มีความต่างศักย์ V ดังรูป 1.29 การต่อแบบนี้เรียกว่า การต่อแบบอนุกรม ถ้าตัวเก็บประจุทั้งสองมีความจุ C1 และ C2 เมื่อใช้โวลต์มิเตอร์วัดความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวเก็บประจุแต่ละตัวได้เท่ากับ V1 และ V2 ตามลำดับ จะพบว่า

V = V1 + V2

ตัวเก็บประจุที่ต่อกับความต่างศักย์ดังกล่าว จะทำให้แผ่นหนึ่งเก็บประจุบวกอีกแผ่นหนึ่งเก็บประจุลบ ดังรูป 1.30 แสดงว่า เมื่อตัวนำเก็บประจุสองตัวมาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อเก็บประจุ Q ตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะเก็บประจุ Q ด้วย



สมการนี้ใช้หาความจุรวมของตัวเก็บประจุสองตัวที่ต่อกันแบบอนุกรม

รูป 1.31 การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน
ตัวเก็บประจุดังกล่าวถ้านำมาต่อกันอีกแบบหนึ่ง คือ โดยนำปลายหนึ่งของตัวเก็บประจุแต่ละตัวต่อเข้าด้วยกันและนำอีกปลายหนึ่งต่อเข้าด้วยกัน แล้วนำไปต่อกับความต่างศักย์ V ดังรูป 1.31 การต่อแบบนี้เรียกว่า การต่อแบบขนาน เมื่อใช้โวลต์มิเตอร์วัดความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวเก็บประจุ C1และตัวเก็บประจุ C2 จะพบว่ามีค่าเท่ากัน และเท่ากับ V

นั่นคือ ถ้าให้ V1และ V2 เป็นความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวเก็บประจุ C1 และ C 2 จะได้

V = V1 = V2

การต่อตัวเก็บแบบขนาน ประจุที่สะสมตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะมีค่าเป็น

Q1 = C1V เมื่อ Q1 เป็นประจุที่เก็บบน C1
Q2 = C2V เมื่อ Q2 เป็นประจุที่เก็บบน C2

อาจแสดงได้ดังรูป 1.32

รูป 1.32 ประจุบนตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนาน
แสดงว่า ในกรณีตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนานเมื่อต่อกับความต่างศักย์ V จะเก็บประจุทั้งหมด Q และประจุไม่สูญหาย คือ เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า ดังนั้น

Q = Q1 + Q2

ถ้า C เป็นความจุของตัวเก็บประจุที่ต่อแบบขนาน โดยใช้สมการ Q = CV เขียนสมการ Q = Q1 + Q2 ได้เป็น



สมการนี้ใช้หาความจุรวมของตัวเก็บประจุสองตัวที่ต่อแบบขนานกัน



ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 3 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมปีที่ 6

    เรื่อง : บทเรียนฟิสิกส์
    เข้าชม : 12071