‌ตัวเก็บประจุ‌ ‌และ‌ ‌ฉนวน: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

พูดง่ายๆ ก็คือ Capacitor เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่เก็บพลังงานความร้อนไว้ภายในและส่งพลังงานเมื่อจำเป็น

ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) คือตัวที่มีหน้าที่หยุดการถ่ายเทความร้อนจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่ง กล่าวคือ ไม่ยอมให้ความร้อนถ่ายเทออกไป ตัวเก็บประจุใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรบอร์ดดิจิทัลและอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ประเด็นที่สำคัญ

1. ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบที่เก็บพลังงานไฟฟ้า ในขณะที่ฉนวนเป็นวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า
2. ตัวเก็บประจุถูกใช้ในวงจรไฟฟ้าเพื่อควบคุมการไหลของกระแส ในขณะที่ฉนวนถูกใช้เพื่อป้องกันการไหลของกระแส
3. ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในสนามไฟฟ้า ในขณะที่ฉนวนจะปิดกั้นการไหลของอิเล็กตรอน

ตัวเก็บประจุ vs ฉนวน

ความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุและ ฉนวน คือตัวเก็บประจุเก็บพลังงานความร้อนไว้ข้างใน ในทางกลับกัน ฉนวนไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ไม่ยอมให้ความร้อนถ่ายเทได้ง่าย อุปกรณ์ทั้งสองนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในสาขาเซมิคอนดักเตอร์ ตัวเก็บประจุมีขนาดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่จะจัดเก็บ

พูดง่ายๆ ก็คือตัวเก็บประจุคืออุปกรณ์ที่เก็บพลังงานศักย์ไว้ภายใน มีสองแผ่น แผ่นหนึ่งมีประจุบวกและอีกแผ่นหนึ่งมีประจุลบ

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดถูกกำหนดในรูปของ +Q และ -Q ส่วนใหญ่ใช้ในวงจรดิจิตอล เช่น เมนบอร์ด โทรทัศน์ ฯลฯ

ฉนวนเป็นวัสดุที่มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อหยุดการถ่ายโอนพลังงานความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้าจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง

ซึ่งหมายความว่าหากใช้ฉนวนจะหยุดการไหลของพลังงานไฟฟ้า ฉนวนประกอบด้วยพลาสติก ยาง แก้ว และวัสดุอื่นๆ ที่ไม่อนุญาตให้กระแสผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ตัวเก็บประจุ	ฉนวน
คำนิยาม	ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานความร้อนไว้ภายใน	ลูกถ้วยเป็นอุปกรณ์ที่ไม่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง
ขนาด	ตัวเก็บประจุมีตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ขึ้นอยู่กับพลังงานที่จะเก็บไว้	ลูกถ้วยส่วนใหญ่จะใหญ่
ค่าใช้จ่าย	มันเก็บประจุและเรียกว่าประจุของตัวเก็บประจุโดยมีสัญลักษณ์ +Q/-Q	มันห้ามค่าใช้จ่าย
พันธบัตร	พันธะที่อ่อนแอเมื่อเทียบกับฉนวน	มีพันธะโควาเลนต์สูงซึ่งห้ามกระแสไหลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง
การใช้งาน	มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแผงวงจรและสายไฟ	ใช้ในการเดินสายไฟและระบบไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุคืออะไร?

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ภายในและปล่อยพลังงานไฟฟ้านี้เมื่อระบบต้องการ

เมื่อเก็บพลังงานไว้ภายใน พลังงานจะร้อนขึ้นเนื่องจากประจุ +Q ถูกเก็บไว้ในนั้น และเมื่อพลังงานถูกปล่อยออกมา ประจุ +Q จะถูกแปลงเป็น -Q

ภายในตัวเก็บประจุมีแผ่น XNUMX แผ่นที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการเก็บพลังงาน XNUMX ชนิดซึ่งเรียกว่าพลังงานบวกและพลังงานลบ

พลังงานบวกเรียกว่าประจุ +Q ในขณะที่พลังงานลบเรียกว่าประจุ -Q

ข้อเท็จจริงที่สำคัญคือแผ่นทั้งสองนี้ถูกคั่นด้วยสื่อฉนวนที่อยู่ระหว่างแผ่นทั้งสอง หน้าที่ของฉนวนนี้คือการหยุดการถ่ายโอนพลังงานจากแผ่นหนึ่งไปยังอีกแผ่นหนึ่ง

ตัวเก็บประจุส่วนใหญ่จะใช้ในบอร์ดดิจิทัลเช่นมาเธอร์บอร์ดหรือ บมจ. แผงวงจร หากคุณสังเกตเห็นบอร์ดดิจิทัล จะมีชิ้นส่วนทรงกระบอกเล็กๆ ติดอยู่บนบอร์ด ซึ่งไม่มีอะไรนอกจากตัวเก็บประจุเท่านั้น

เมื่อระบบทำงาน จะเริ่มเก็บพลังงานไว้ภายใน หากคุณเคยสัมผัสด้านบนของตัวเก็บประจุ คุณจะรู้สึกถึงความร้อน ความร้อนนี้ผลิตขึ้นเมื่อพลังงานถูกเก็บไว้ในนั้น

ตัวเก็บประจุมีหลายขนาดขึ้นอยู่กับพลังงานที่เก็บไว้ เช่นเคยสังเกตเวลาติดตั้งพัดลมเพดานจะมีชิ้นทรงกระบอกสีขาว เป็นคาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่

ฉนวนคืออะไร?

ลูกถ้วย (Insulator) เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่หลักในการห้ามการไหลของกระแสไฟฟ้าจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง กล่าวคือ ไม่อนุญาตให้มีการถ่ายเทพลังงานไฟฟ้าจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง

วิธีเดียวที่จะห้ามไม่ให้กระแสไหลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้คือการใช้วัสดุที่ไม่ยอมให้กระแสไหล เช่น พลาสติก ยาง ซึ่งเป็นที่รู้จักว่าเป็นวัสดุฉนวนที่ดีเยี่ยม

วัสดุทั้งหมดนี้ใช้ทำฉนวน

ส่วนใหญ่ทำงานเป็นตัวป้องกันในระบบไฟฟ้า มีฉนวนในรูปแบบอื่นๆ อีกมากมาย เช่น ฉนวนความร้อน ฉนวนกันเสียง เป็นต้น จุดประสงค์เพียงอย่างเดียวคือหยุดความร้อนหรือเสียงไม่ให้เดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

ฉนวนความร้อนใช้ในวัสดุเสื้อผ้า เช่น เต็นท์ฉนวน เต็นท์เหล่านี้ใช้ในสภาพอากาศหนาวเย็นจัดซึ่งไม่มีแหล่งความร้อนเมื่อคนอยู่ภายใน

ร่างกายจะปล่อยความร้อนรูปแบบหนึ่งออกมา และความร้อนนั้นจะถูกกักเก็บไว้ในเต็นท์และไม่ยอมให้ออกไปด้านนอก ซึ่งทำให้อุณหภูมิแตกต่างจากภายนอก

ลูกถ้วยมีความแข็งแรง พันธะโควาเลนต์ การก่อตัวซึ่งขัดขวางการไหลของพลังงานจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งในที่สุด

ความแตกต่างหลักระหว่างตัวเก็บประจุและฉนวน

1. คาปาซิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่กักเก็บพลังงานและปล่อยออกมาเมื่อไม่สามารถออกไปข้างนอกได้ กล่าวคือ ไม่อนุญาตให้ถ่ายโอนพลังงานไปยังตัวกลางอื่น
2. ขนาดของตัวเก็บประจุจะเล็กหรือใหญ่ขึ้นอยู่กับพลังงานที่จะเก็บ ในขณะที่ฉนวนจะมีขนาดใหญ่เหมือนกับที่ใช้ในการส่งไฟฟ้าแรงสูงที่ปลายสาย
3. คาปาซิเตอร์ส่วนใหญ่มีราคาแพงเมื่อเทียบกับฉนวนที่มีราคาถูก เนื่องจากทำจากวัสดุง่ายๆ เช่น พลาสติก ยาง และแก้ว ซึ่งทำให้ราคาถูก
4. ตัวเก็บประจุมีพันธะที่อ่อนแอ ซึ่งทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้ ในขณะที่ฉนวนไฟฟ้ามีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรง ซึ่งทำให้ไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานกับตัวกลางอื่นได้
5. ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (k) นั้นสูงกว่าสำหรับตัวเก็บประจุเมื่อเปรียบเทียบกับฉนวนซึ่งมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (k) ต่ำกว่า

อ้างอิง

1. https://www.nature.com/articles/nnano.2009.37
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/919238/?casa_token=Sb_Jit11ZPcAAAAA:E_xcL6HFRgR-q_JvtDxHfa8lSTh0uGymQXChuLc_09Y_wSHf5fpfG3uRc6aD3rGOq84G8k2D

อัพเดตล่าสุด : 17 กรกฎาคม 2023