ความหมายของอักษรย่อ LCR
L หรือ Inductance เป็นตัวเหนี่ยวนำเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่ง โดยมีการใช้งานกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป มีตั้งแต่ขนาดเล็กมาก ๆ ประมาณปลายนิ้วมือจนกระทั่งถึงขนาดใหญ่เท่าห้องปฏิบัติการ ลักษณะของตัวเหนี่ยวนำจะเป็นการนำเอาลวดตัวนำมาพันเรียงกันเป็นขดลวด อาจมีจำนวนรอบไม่กี่รอบจนกระทั่งถึงพันรอบแล้วแต่ค่าความเหนี่ยวนำที่ต้อง การใช้งาน การพันขดลวดของตัวเหนี่ยวนำอาจพันบนแกนชนิดต่าง ๆ หรือเป็นแบบไม่มีแกน (แกนอากาศ) ซึ่งแต่ละแบบก็จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน
ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าประเภทต่างๆ
หลักการทำงานของตัวเหนี่ยวนำใช้หลักการสนามแม่เหล็กตัดผ่านขดลวด จะทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวด ซึ่งจะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำขึ้น ตัวเหนี่ยวนำแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ แบบค่าคงที่และแบบปรับค่าได้ ตัวเหนี่ยวนำเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า อินดักเตอร์ หรือ คอยล์ (Coil) หรือเรียกย่อ ๆ ว่าตัวแอล (L) หน่วยของการเหนี่ยวนำคือ เฮนรี่ (Henry)
ชนิดของตัวเหนี่ยวนำ
ตัวเหนี่ยวนำที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีหลายแบบหลายขนาด วัสดุที่ใช้ทำแกนที่นิยมก็คือ แกนอากาศ , แกนเหล็ก และแกนเฟอร์ไรท์ เราสามารถแบ่งตัวเหนี่ยวนำได้ 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ ตัวเหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors) และตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors)
1. ตัวเหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors)
ตัว เหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors) คือตัวเหนี่ยวนำที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ โดยปกติตัวเหนี่ยวนำประเภทนี้ ทำมาจากขดลวดทองแดง แกนที่ใช้พันขดลวดจะมีปลายลวดยื่นออกมาทั้งสองข้าง รูปร่างโดยทั่วไปจะเป็นแกนยาวแบบทรงกระบอก มีชื่อเรียกแตกต่าง กันเช่น โซลินอยด์, เซอร์เฟสเมาส์, โช๊ค, ทอร์รอยด์ และแบบแถบสี ฯลฯ เป็นต้น
2. ตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors)
ตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors) นิยมใช้ในเครื่องรับวิทยุ ค่าการเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของแกนหมุน ที่สามารถปรับสกรูเลื่อนตำแหน่งของขดลวดให้เข้าหรือออก เพื่อเปลี่ยนค่าของความเหนี่ยวนำ ถ้าแกนเคลื่อนที่ออกมานอกสุด ค่าความเหนี่ยวนำจะมีค่าต่ำ แต่ถ้าหมุนสกรูให้แกนเคลื่อนที่เข้าไปในขดลวดมาก จะทำให้ค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ในการปรับควรใช้เครื่องมือที่ทำด้วยพลาสติก หรืออุปกรณ์จำพวกที่ไม่ใช่โลหะ เนื่องจากวัสดุที่ทำมาจากโลหะจะไปรบกวนการเกิดสนามแม่เหล็ก และมีผลต่อค่าความความเหนี่ยวนำได้
ปัจจัยที่มีผลต่อความเหนี่ยวนำ
ค่าความเหนี่ยวนำจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับตัวแปร 4 ประการคือ
- จำนวนรอบของขดลวดเขียนแทนด้วยอักษร N ถ้าจำนวนรอบของขดลวดมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับจำนวนรอบของขดลวด
- วัสดุที่นำมาทำเป็นแกน เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»§#956;«/mi»«/math» วัสดุที่นำมาทำเป็นแกนมีหลายชนิดเช่น อากาศ, เหล็ก, เฟอร์ไรท์, โคบอล ฯลฯ เป็นต้น แต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติในการเพิ่มความเข้มสนามแม่เหล็ก ที่เรียกว่าความซาบซึม (Permeability) แตกต่างกัน ในกรณีที่มีความซาบซึมมากก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมาก ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับความซาบซึมของแกน
- พื้นที่หน้าตัดของแกน เขียนแทนด้วยอักษร A ถ้าพื้นที่ของแกนมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับพื้นที่ของแกน
- ความยาวของแกน เขียนแทนด้วยอักษร l ถ้าความยาวของแกนมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำน้อย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผกผันกับความยาวของแกน
ดังนั้นจะพบว่า ค่าความเหนี่ยวนำขึ้้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และจำนวนรอบของขดลวด นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับค่าคงตัวที่เรียกว่า สภาพให้ซึมผ่านได้หรือเพอร์มิอะบิลิตีทางแม่เหล็ก (permeability) ของตัวกลาง
กรณีขดลวดแกนอากาศ ค่าสภาพให้ซึมผ่านได้ประมาณเท่ากับของที่ว่างหรือสุญญากาศ คือ m0 ซึ่งมีค่า 4px10-7 H/m (เฮนรีต่อเมตร) ตัวอย่าง กรณีขดลวดรูปโซลินอยด์ยาวมากแกนอากาศพื้นที่หน้าตัด A m2 ยาว l m และจำนวน N รอบ มีค่าความเหนี่ยวนำตัวเอง
จะพบว่าค่าความเหนี่ยวนำนั้นเปลี่ยนกับจำนวนรอบแบบกำลังสองของจำนวนรอบ ทั้งนี้เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบและฟลักซ์ เหล่านี้ไปผ่านแต่ละรอบของขดลวด
ถ้ามีวัสดุบางอย่างอยู่ในขดของตัวเหนี่ยวนำ ค่าความเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นโดยค่าที่เรียกว่า สภาพให้ซึมผ่านได้สัมพัทธ์ (relative permeability)
C หรือ ความจุไฟฟ้า (Capacitance) คือ ความสามารถในการเก็บประจุของตัวนำไฟฟ้า หรือ ปริมาณประจุไฟฟ้า ที่ทำให้ตัวนำมีค่าศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหรือลดลง 1 หน่วย ตัวนำใดมีความจุไฟฟ้ามาก แสดงว่าจะต้องใช้ประจุไฟฟ้าจำนวนมากในการทำให้ศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แต่ตัวนำใดมีความจุไฟฟ้าน้อย ศักย์ไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นจากเดิมมาก
V คือ ศักย์ไฟฟ้าของตัวนำ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
C คือ ความจุไฟฟ้าของตัวนำ มีหน่วยเป็น คูลอมบ์/โวลต์ (C/V) หรือ ฟารัด (F)
ตัวจุทรงกลม
ตัวเก็บประจุแบบตัวนำทรงกลม
ตัวนำทรงกลมเป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าชนิดหนึ่ง สามารถเก็บประจุไว้ที่บริเวณผิวของทรงกลม เราสามารถคำนวณความจุไฟฟ้าของทรงกลมตัวนำได้ดังนี้
เมื่อ Q ประจุบนผิวทรงกลมตัวนำ
V ศักย์ไฟฟ้าที่ผิวทรงกลมตัวนำ
a รัศมีทรงกลมตัวนำ
C ความจุไฟฟ้า (ฟารัด )
R หรือ ความต้านทานไฟฟ้า (อังกฤษ: electrical resistance) คือ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสไฟฟ้าของวัตถุ[1] วัตถุที่มีความต้านทานต่ำจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เรียกว่า ตัวนำไฟฟ้า ในขณะที่ฉนวนไฟฟ้ามีความต้านทานสูงมากและกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ยาก
ค่าความต้านทานไฟฟ้า ใช้สัญลักษณ์ R มีหน่วยเป็นโอห์ม (Ω) ตั้งขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแก่ Georg Simon Ohm ซึ่งเป็นบุคคลแรกที่เสนอรายงานการทดลองเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันในปี 1826 ส่วนกลับของค่าความต้านทานเรียกว่า ความนำไฟฟ้า (Conductivity) หน่วยซีเมนส์
กฎของโอห์มแสดง ความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดันไฟฟ้า (V) , กระแสไฟฟ้า (I) และความต้านทาน (R) ไว้ดังนี้
ความต้านทานของวัตถุ
ความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรง
เมื่อไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านวัตถุหรือสสารที่มีโครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสม่ำเสมอทั้งชิ้น (เอกพันธ์ หรือ homogeneous) [2] กระแสไฟฟ้าจะกระจายทั่วหน้าตัดของวัตถุหรือสสารเหล่านั้น เราสามารถแสดงความสัมพันธ์ระหว่างมิติทางกายภาพและความต้านทานไฟฟ้าของวัตถุได้เป็น
โดย
l คือ ความยาวของตัวนำ มีหน่วยเป็นเมตร(m)
A คือ พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ มีหน่วยเป็นตารางเมตร(m.m)
ρ (Greek: rho) คือ สภาพต้านทานไฟฟ้าของสสาร มีหน่วยเป็นโอห์ม-เมตร(Ω.m)
ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ
เมื่อไฟฟ้ากระแสสลับไหลผ่านวัตถุหรือสสารลักษณะสมบัติของกระแสที่ไหลผ่านวัตถุหรือสสารเหล่านั้นย่อมเปลี่ยนแปลงไปตามแต่ละชนิดของวัตถุหรือสสารเหล่านั้น กระแสที่ไหลผ่านจึงไม่เป็นเพียงกระแสนำ (Conduction Current) แต่เพียงอย่างเดียวดังเช่นวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ยังจะประกอบด้วยกระแสพา (Impressed Current) และกระแสแทนที่ (Displacement Current) [3] ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับยังคงเป็นปริมาณที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสที่ไหลผ่านวัตถุหรือสสารไดๆ แต่ปริมาณดังกล่าวมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับตัวแปรที่เพิ่มขึ้นจึงเขียนแทนด้วยสัญญลักษณ์ที่แตกต่างกับความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรงด้วยตัวอักษรโรมันคือ Z ค่าดังกล่าวปกติเป็นปริมาณเชิงซ้อนที่ส่วนประกอบจินตภาพไม่เท่ากับศูนย์
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น