ค่าการเก็บประจุจะมีปริมาณมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 ประการ
ดังนี้
1. พื้นที่ของแผ่นเพลต
2. ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต
3.
ชนิดของไดอิเล็กตริก
พื้นที่ของแผ่นเพลต (A)
ค่าการเก็บประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ของแผ่นเพลต
โดยพื้นที่สามารถคำนวณได้จากการนำเอาความกว้างคูณเข้ากับความยาวของแผ่นเพลต
ดังแสดงในรูป จากตัวอย่างจะเห็นว่า แผ่นเพลตในรูป (ข)
มีพื้นที่เป็นสองเท่าของแผ่นเพลตในรูป (ก)
และด้วยค่าการเก็บประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ ดังนั้น แผ่นเพลตในรูป
(ข) จึงมีค่าการเก็บประจุเป็นสองเท่าของแผ่นเพลตในรูป (ก)
ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต (d)
ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลตจะขึ้นอยู่กับความหนาของไดอิเล็กตริกที่ใช้
ดังนั้น ค่าการเก็บประจุเป็นสัดส่วนผกผันกับระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต ดังแสดงในรูป
นั่นคือ ถ้าระยะห่างเพิ่มขึ้น จะทำให้ค่าการเก็บประจุลดลง จากรูป (ก)
ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลตทำให้ค่าการเก็บประจุน้อย ในขณะที่รูป (ข)
ความหนาของไดอิเล็กตริกเป็นครึ่งหนึ่งของตัวเก็บประจุในรูป (ก) ดังนั้น
ถ้าต้องการเพิ่มหรือลดระยะห่างระหว่างแผ่นเพลตนี้เป็นการทำให้สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นระหว่างแผ่นเพลตเปลี่ยนแปลง
เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจให้เส้นแรงแม่เหล็ก Z ที่ปรากฏในรูป (ก)
จะถูกแบ่งออกเป็นเส้นแรงแม่เหล็ก X และ Y ที่ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต
ลดลงครึ่งหนึ่ง
ชนิดของไดอิเล็กตริก (K)
สารไดอิเล็กตริกมีคุณสมบัติเป็นฉนวน
และมีผลต่อเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นระหว่างแผ่นเพลต ดังนั้น
ชนิดของวัสดุที่นำมาใช้เป็นไดอิเล็กตริกจึงมีผลต่อค่าการเก็บประจุ
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (Dielectic Constant, K)
เป็นค่าที่ใช้แสดงถึงความสามารถในการที่จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กขึ้นเมื่อนำวัสดุต่างชนิดกันมาทำเป็นฉนวนคั่นระหว่างแผ่นเพลต
สุญญากาศเป็นไดอิเล็กตริกที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับวัสดุชนิดอื่น
นั่นคือ มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเท่ากับ 1 สำหรับไดอิเล็กตริก
ชนิดอื่นนั้นจะใช้สุญญากาศเป็นตัวอ้างอิงในการแสดงค่า ตัวอย่างเช่น ไมก้า
มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเท่ากับ 50 หมายความว่า ไมก้าสามารถทำให้เส้นแรงแม่เหล็ก
สามารถก่อตัวได้ง่ายกว่าสุญญากาศถึง 5 เท่า
และด้วยค่าการเก็บประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ดังนั้น
ตัวเก็บประจุแบบไมก้าจึงมีค่าการเก็บประจุมากกว่าตัวเก็บประจุที่ใช้สุญญากาศเป็นไดอิเล็กตริกถึง
5 เท่า ส่วนไดอิเล็กตริกของวัสดุชนิดอื่นๆ แสดงในตาราง
|
วัสดุ |
ค่าคงที่ไดอิเล็กตรอน
(K) |
สุญญากาศ
อากาศ
เทฟลอน
ขี้ผึ้ง
กระดาษ
อำพัน
ยาง
น้ำมัน
ไมก้า
เซรามิก
แบคคาไลต์
แก้ว
น้ำ
|
1.0
1.0006
2.0
2.25
2.5
2.65
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
7.5
78.0
|
สูตรการคำนวณหาค่าการเก็บประจุ
ด้วยปัจจัยที่กำหนดค่าการเก็บประจุ ได้แก่ พื้นที่ของแผ่นเพลต
ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต และชนิดของไดอิเล็กตริก
ดังนั้นสามารถเขียนสมการความสัมพันธ์ได้ ดังนี้
โดยที่ C = ค่าการเก็บประจุ มีหน่วยเป็น ฟารัด (F)
8.85 x10กำลัง
-12 = ค่าความเพอร์มิตติวิตี (Permittivity) มีหน่วยเป็น ฟารัด/เมตร (F/m)
K =
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
A = พื้นที่ของแผ่นเพลต มีหน่วยเป็น ตารางเมตร (m2)
d =
ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลต มีหน่วยเป็น เมตร (m)
จากสมการจะเห็นว่า
ค่าการเก็บประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (K)
และพื้นที่ของแผ่นเพลต (A) และเป็นสัดส่วนผกผันกับระยะห่างระหว่างเผ่นเพลต (d)
ตัวอย่าง
จงหาค่าการเก็บประจุของตัวเก็บประจุแบบเซรามิกที่มีพื้นที่ของแผ่นเพลตเท่ากับ
0.3 m2 และมีระยะระหว่างแผ่นเพลต 0.0003 m
