รีแอกแตนซ์ของคาปาซิเตอร์คืออะไร?

แนวคิดแบบง่าย

คาปาซิเตอร์เก็บประจุไว้บนแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่คั่นด้วยฉนวน เมื่อแรงดันที่คร่อมอยู่เป็นแบบสลับ คาปาซิเตอร์จะชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่อง ทำให้ดูเหมือนมีกระแสไหลผ่านมัน แม้ว่าจะไม่มีประจุข้ามช่องว่างจริง ๆ ปริมาณกระแสที่ไหลสำหรับแรงดันหนึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วที่แรงดันเปลี่ยนและขนาดของคาปาซิเตอร์

ข้อจำกัดของกระแสนี้ทำตัวเหมือนความต้านทาน แต่ไม่ใช่ความต้านทาน เรียกว่ารีแอกแตนซ์เพราะพลังงานถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าและส่งกลับเข้าสู่วงจร แทนที่จะกลายเป็นความร้อน

Xc ขึ้นอยู่กับความถี่และความจุอย่างไร

Xc = 1 / (2πfC)

• ที่ความถี่ต่ำมาก Xc มีค่ามาก คาปาซิเตอร์จึงบล็อกสัญญาณที่เปลี่ยนช้า ที่ไฟตรงมันบล็อกโดยสมบูรณ์
• ที่ความถี่สูง Xc มีค่าน้อย คาปาซิเตอร์จึงให้สัญญาณผ่านแทบไม่มีการขวาง
• ความจุที่มากขึ้นทำให้ Xc มีค่าน้อยลงที่ความถี่เดียวกันด้วย

ตัวอย่างคาปาซิเตอร์ 10 µF

คุณสามารถทำซ้ำแต่ละแถวได้โดยป้อนความถี่นั้นและ 10 เป็นค่าความจุ

ทำไมจึงสำคัญในวงจร

รีแอกแตนซ์คือเหตุผลที่คาปาซิเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวคัปปลิ้ง (ให้สัญญาณ AC ผ่านและบล็อก DC) เป็นตัวบายพาส (ส่งสัญญาณรบกวนความถี่สูงลงกราวด์) และเป็นส่วนที่ขึ้นกับความถี่ของตัวกรอง ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความต้านทาน R การต้านรวมคืออิมพีแดนซ์ Z = √(R² + Xc²) ไม่ใช่การบวกค่า R กับ Xc ตรง ๆ

รีแอกแตนซ์และเฟส

ในคาปาซิเตอร์ในอุดมคติ กระแสจะนำหน้าแรงดันอยู่ 90 องศา เครื่องมือนี้ให้เพียงขนาดของรีแอกแตนซ์ ไม่ได้คำนวณมุมเฟสหรืออิมพีแดนซ์ร่วมกับตัวต้านทาน

ภาพในใจ

ลองคิดถึง Xc ว่าคือความ “แข็ง” ของคาปาซิเตอร์ต่อสัญญาณหนึ่ง สัญญาณที่ช้าจะให้เวลาคาปาซิเตอร์เต็มมากพอ และเมื่อมันเต็มแล้ว มันจะหยุดรับกระแส ซึ่งดูเหมือนการต้านที่สูง สัญญาณที่เร็วจะกลับทิศก่อนที่คาปาซิเตอร์จะเต็ม กระแสจึงไหลต่อเนื่อง และการต้านยังคงต่ำ นี่คือเหตุผลที่คาปาซิเตอร์บล็อกไฟตรงที่คงที่ แต่ปล่อยให้สัญญาณที่เปลี่ยนเร็วผ่านไปได้

พบได้ที่ไหนในงานจริง

• วงจรจ่ายไฟ ที่คาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่ช่วยปรับริปเปิลที่ 50 Hz หรือ 60 Hz ให้เรียบ และคาปาซิเตอร์ขนาดเล็กช่วยกำจัดสัญญาณรบกวนความถี่สูง
• อุปกรณ์เสียง ที่คาปาซิเตอร์เป็นตัวกำหนดว่าเสียงเบสใดจะไปถึงภาคถัดไป
• วงจรวิทยุและวงจรจับเวลา ที่คาปาซิเตอร์ขนาดเล็กมี Xc ที่สะดวกที่ความถี่สูง