แผนการสอนงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

299 แผนการสอน/การเรียนรู้ภาคทฤษฎี บทที่ 9 ชื่อวิชา งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น สอนสัปดาห์ที่ 12-13 ชื่อหน่วย ตัวเก็บประจุ คาบรวม 8 ชื่อเรื่อง. ตัวเก็บประจุ จำนวนคาบ 8 หัวข้อเรื่อง ด้านความรู้ • โครงสร้างตัวเก็บประจุ • ค่าความจุของตัวเก็บประจุ • ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ • ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ • หน่วยความจุและค่าทนแรงดัน • การอ่านค่าความจุตัวเก็บประจุ • การต่อตัวเก็บประจุ • บทสรุป ด้านทักษะ 1. แปลงหน่วยค่าความจุของตัวเก็บประจุ 2. อ่านค่าความจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร ด้านคุณธรรม จริยธรรม 1. เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่างถูกต้อง 2. มีความรับผิดชอบ ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้องในเรื่องเครื่องมือวัดไฟฟ้าเบื้องต้น และสำเร็จภายใน เวลาที่กำหนดอย่างมี เหตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง สาระสำคัญ ประจุไฟฟ้าและศักย์ไฟฟ้า มีความสัมพันธ์และเกี่ยวข้องกัน ประจุไฟฟ้าคือขั้วของไฟฟ้ามี2 ขั้ว คือขั้วบวกและขั้วลบ ส่วนศักย์ไฟฟ้าคือปริมาณไฟฟ้าที่แสดงออกมาขณะเกิดความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้ามี 2ค่า คือ ศักย์บวกและศักย์ลบ ประจุไฟฟ้า หรือศักย์ไฟฟ้า มีขั้วเหมือนกันจะผลักกัน ประจุไฟฟ้าหรือศักย์ไฟฟ้ามีขั้วต่างกันจะดูดกัน ตัวเก็บประจุหรือคาปาซิเตอร์ เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติสามารถประจุแรงดัน และคาย ประจุแรงดันได้ โครงสร้างของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะบาง 2แผ่น วางขนานชิดกัน มีฉนวนไฟฟ้าที่เรียกว่าไดอิเล็กตริ กวางคั่นกลาง การประจุแรงดันทำได้โดยจ่ายแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงให้ตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุจะประจุแรงดันไว้ในตัวได้

300 สมรรถนะอาชีพประจำหน่วย (สิ่งที่ต้องการให้เกิดการประยุกต์ใช้ความรู้ ทักษะ คุณธรรม เข้าด้วยกัน) 3. แปลงหน่วยค่าความจุของตัวเก็บประจุ 4. อ่านค่าความจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร จุดประสงค์การสอน/การเรียนรู้ •จุดประสงค์ทั่วไป / บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง 1. เพื่อให้มีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างตัวเก็บประจุ , ความจุของตัวเก็บประจุ , ตัวเก็บประจุแบบคงที่ได้, ตัวเก็บ ประจุแบบปรับค่าได้(ด้านความรู้) 2. เพื่อให้มีทักษะในการแปลงหน่วยค่าความจุของตัวเก็บประจุและสามารถอ่านค่าความจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร (ด้าน ทักษะ) 3. เพื่อให้มีเจตคติที่ดีต่อการเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ อุปกรณ์ และการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง สำเร็จ ภายในเวลาที่กำหนด มีเหตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม) • จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม / บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง 1. อธิบายโครงสร้างตัวเก็บประจุ(ด้านความรู้) 2. วิเคราะห์ความจุของตัวเก็บประจุได้(ด้านความรู้) 3. จำแนกตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ (ด้านความรู้) 4. บอกลักษณะตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้(ด้านความรู้) 5. แปลงหน่วยค่าความจุของตัวเก็บประจุได้(ด้านทักษะ) 6. อ่านค่าความจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร (ด้านทักษะ) 7. เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่างถูกต้อง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจ พอเพียง) 8. ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายใน เวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง)

301 เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ด้านความรู้(ทฤษฎี) 9.1 โครงสร้างตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุ หรือคาปาซิเตอร์ (Capacitor ; C) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกนำไปใช้งานทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ อย่าง กว้างขวางกับอุปกรณ์ เครื่องมือ เครื่องใช้ และในระบบงานต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บประจุ ไฟฟ้าและศักย์ไฟฟ้าไว้ภายในตัวได้ โดยอาศัยคุณสมบัติของประจุไฟฟ้าและศักย์ไฟฟ้าที่มีค่าต่างกันจะดูดกันมาใช้งาน การทดสอบการเก็บประจุของตัวเก็บประจุ โดยนำแผ่นโลหะบาง 2 แผ่นมาวางประกบติดกัน มีฉนวนคั่นกลาง จ่าย ศักย์ไฟฟ้าที่ต่างกันให้แผ่นโลหะทั้งสอง จะทำให้เกิดเส้นแรงไฟฟ้าวิ่งเคลื่อนที่ดึงดูดกันจากศักย์ไฟฟ้าที่แผ่นโลหะทั้งสอง การดึงดูด ของศักย์ไฟฟ้าจากแผ่นโลหะทั้งสองเกิดอย่างต่อเนื่อง ถึงแม้งดจ่ายศักย์ไฟฟ้าให้แผ่นโลหะทั้งสองแล้วก็ตาม คุณสมบัติดังกล่าว จึง เรียกแผ่นโลหะทั้ง 2 แผ่นที่อยู่ใกล้กันนี้ว่าตัวเก็บประจุ การเก็บประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ แสดงดังรูปที่ 9.1 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - + + (+) (-) + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - + (ก) ก่อนการประจุ (ข) หลังการประจุ รูปที่ 9.1 การเก็บประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ โครงสร้างของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะตัวนำบางสองแผ่น ถูกเรียกว่าแผ่นตัวนำ (Conductive Plate) วางขนานชิด กัน มีฉนวนไฟฟ้า (Dielectric) วางคั่นกลางแผ่นโลหะตัวนำบางทั้งสอง ทางด้านนอกของแผ่นโลหะตัวนำบางทั้งสองมีลวดตัวนำ เชื่อมต่อไว้แผ่นละเส้น ใช้เป็นขาต่อออกภายนอก เพื่อต่อตัวเก็บประจุไปใช้งาน ลักษณะโครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ แสดงดังรูปที่ 9.2 + + ชนิดไม่มีขั้ว ชนิดมีขั้ว

302 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 9.2 โครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุจะมีการทำงานอยู่ 2 สภาวะ คือ สภาวะประจุ (Charge) เป็นสภาวะที่ตัวเก็บประจุทำการประจุแรงดันและ ศักย์ไฟฟ้าเก็บไว้ภายในตัว ในขณะที่จ่ายแรงดันให้กับตัวเก็บประจุ และสภาวะคายประจุ (Discharge) เป็นสภาวะที่ตัวเก็บประจุทำ การคายประจุแรงดันและศักย์ไฟฟ้าที่เก็บไว้ออกมา เมื่อทำการลัดวงจรขาตัวเก็บประจุเข้าด้วยกัน หรือต่อเข้าภาระต่างๆ 9.2 ค่าความจุของตัวเก็บประจุ ค่าความจุ (Capacitance) ของตัวเก็บประจุ คือ ค่าความสามารถในการเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไว้ในตัวเก็บประจุได้น้อยหรือ มาก ตัวเก็บประจุจึงถูกบอกค่าไว้ในรูปค่าความจุ ตัวเก็บประจุมีค่าความจุน้อย จะสามารถเก็บประจุไว้ภายในตัวเองได้น้อย และตัว เก็บประจุมีค่าความจุมาก จะสามารถเก็บประจุไว้ภายในตัวเองได้มาก ค่าความจุในตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับโครงสร้างและส่วนประกอบที่ใช้ผลิตตัวเก็บประจุตัวนั้น โครงสร้างและส่วนประกอบที่ สำคัญส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงค่าความจุของตัวเก็บประจุมี 3 ส่วน ได้แก่ ระยะห่างของแผ่นโลหะทั้งสอง ขนาดพื้นที่ผิวของแผ่น โลหะ และชนิดของวัสดุที่ใช้ทำฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะ ทำให้ตัวเก็บประจุที่ผลิตขึ้นมาใช้งานมีค่าความจุแตกต่างกันไป และ สามารถผลิตขึ้นมาได้จากวัสดุที่ใช้เป็นฉนวนหลายชนิด ลักษณะตัวเก็บประจุหลายชนิดและหลายขนาด แสดงดังรูปที่ 9.3 รูปที่ 9.3 ตัวเก็บประจุหลายชนิดและหลายขนาด 9.2.1 ระยะห่างแผ่นโลหะทั้งสองแตกต่างกัน ระยะห่างของแผ่นโลหะทั้งสองแผ่นภายในตัวเก็บประจุ มีผลต่อการกำหนดค่าความจุของตัวเก็บประจุได้ เพราะระยะห่างของแผ่นโลหะทั้งสองแผ่นมีผลต่ออำนาจการดึงดูดประจุไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะทั้งสอง วางแผ่นโลหะทั้งสองใกล้กัน อำนาจการดึงดูดของประจุไฟฟ้ามีค่ามาก เกิดความต่างศักย์ที่แผ่นโลหะทั้งสองมาก จะทำให้ตัวเก็บประจุมีค่าความจุมาก และเมื่อ วางแผ่นโลหะทั้งสองห่างกันอำนาจการดึงดูดของประจุไฟฟ้าน้อยลง เกิดความต่างศักย์ที่แผ่นโลหะทั้งสองน้อยลง จะทำให้ตัวเก็บ ประจุมีค่าความจุน้อย ถ้ากำหนดให้ขนาดพื้นที่ผิวของแผ่นโลหะในตัวเก็บประจุทั้ง 2 ตัวเท่ากัน ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมีผล ออกมาดังนี้ แผ่นโลหะทั้งสองวางชิดกันจะมีค่าความจุมาก และแผ่นโลหะทั้งสองวางห่างกันจะมีค่าความจุน้อย ค่าความจุของตัว เก็บประจุขึ้นอยู่กับระยะห่างของแผ่นโลหะ แสดงดังรูปที่ 9.4

303 (ก) ระยะห่างแผ่นโลหะน้อยความจุสูง (ข) ระยะห่างแผ่นโลหะมากความจุต่ำ รูปที่ 9.4 ค่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับระยะห่างของแผ่นโลหะ 9.2.2 ขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะแตกต่างกัน ขนาดพื้นที่ผิวของแผ่นโลหะทั้งสองแผ่นสามารถกำหนดขนาดของค่าความจุในตัวเก็บประจุได้ ว่าสามารถเก็บ สะสมประจุไฟฟ้าไว้ในตัวได้น้อยหรือมากเพียงไร แผ่นโลหะมีพื้นที่ผิวมาก จำนวนประจุไฟฟ้าที่ประจุไว้ในแผ่นโลหะมีจำนวนมาก เกิดความจุมาก แผ่นโลหะมีพื้นที่ผิวน้อย จำนวนประจุไฟฟ้าที่ประจุไว้ในแผ่นโลหะมีจำนวนน้อย เกิดความจุน้อย โดย กำหนดให้ระยะห่างของแผ่นโลหะในตัวเก็บประจุทั้ง 2 ขนาดเท่ากัน ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมีผลออกมาดังนี้ แผ่นโลหะมี พื้นที่ผิวมากจะมีค่าความจุมาก และแผ่นโลหะมีพื้นที่ผิวน้อยจะมีค่าความจุน้อย ค่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ ผิวของแผ่นโลหะทั้งสอง แสดงดังรูปที่ 9.5 (ก) ขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะทั้งสองมากความจุสูง (ข) ขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะทั้งสองน้อยความจุต่ำ รูปที่ 9.5 ค่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ผิวแผ่นโลหะทั้งสอง 9.2.3 ชนิดวัสดุที่ใช้ทำฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะแตกต่างกัน วัสดุต่างชนิดกันมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนต่อประจุไฟฟ้าแตกต่างกัน เมื่อนำ มาใช้งานเป็นฉนวนคั่นกลาง แผ่นโลหะ ย่อมมีผลต่อค่าความจุที่เกิดขึ้นในตัวเก็บประจุแตกต่างกันไป การทดสอบทำได้โดยนำแผ่นโลหะทั้งสองแผ่นของตัวเก็บ ประจุวางห่างกัน ในระยะคงที่ค่าหนึ่ง นำฉนวนที่แตกต่างกันมาเป็นฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสอง โดยเปรียบเทียบกับฉนวนที่เป็น อากาศ ซึ่งมีค่าคงตัวความเป็นฉนวน (Dielectric Constant ; k) เท่ากับ 1 ใช้ฉนวนชนิดต่างๆ ที่มีค่าคงตัวความเป็นฉนวนแตกต่างกัน ไปมาทำการเปรียบเทียบค่าความจุที่เกิดขึ้น พบว่าฉนวนที่มีค่าคงตัวความเป็นฉนวนสูง จะสามารถเก็บประจุไว้ได้มากกว่าการใช้

304 ฉนวนที่มีค่าคงตัวความเป็นฉนวนต่ำ ค่าคงตัวความเป็นฉนวนของวัสดุชนิดต่างๆ แสดงได้ดังตารางที่ 9.1 ตารางที่ 9.1 แสดงค่าคงตัวความเป็นฉนวนของวัสดุต่างชนิดกัน ชนิดวัสดุ ค่าคงตัวความเป็นฉนวน (k) สุญญากาศ, อากาศ 1 เทฟลอน 2 – 2.3 โพลีโพรไพลีน 2.2 – 2.36 โพลีสไตรีน 2.4 – 2.7 โพลีคาร์บอเนต 2.8 – 3.0 โพลีเอสเตอร์ (ไมลาร์) 3 – 3.3 กระดาษ 3.3 – 3.5 โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) 4.5 ไฟเบอร์ 5.0 ไมก้า 4.5 – 7.5 ยาง 7 แทนทาลัมออกไซด์ 11 เซรามิก 80 – 6,000 ตัวเก็บประจุที่ผลิตขึ้นมาใช้งานจะใช้คุณสมบัติที่แตกต่างกันทั้ง 3 ประการดังกล่าว นำ ไปใช้ในการผลิต ทำให้ตัวเก็บ ประจุที่มีใช้งานมีความหลากหลาย ทั้งชนิดตัวเก็บประจุ ขนาดค่าความจุ และการนำไปใช้งาน ชื่อเรียกตัวเก็บประจุถูกเรียก แตกต่างกันออกไปตามลักษณะของโครงสร้าง และชนิดของฉนวนที่ใช้แตกต่างกันไป โดยแบ่งออกตามคุณลักษณะการทำงานของ ตัวเก็บประจุ แบ่งออกได้เป็น ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ (Fixed Capacitor) และตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ (Variable Capacitor) 9.3 ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุภายในตัวคงที่ตายตัว ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ถูกผลิตออกมา ใช้งานมากมายหลายขนาด หลายชนิด แต่ละชนิดผลิตขึ้นมาจากวัสดุที่ใช้เป็นฉนวนแตกต่างกันออกไป ทำให้ชื่อที่ใช้เรียกชนิดตัว เก็บประจุแตกต่างกัน โดยเรียกชื่อตัวเก็บประจุตามชื่อของวัสดุที่ใช้เป็นฉนวน แบ่งออกได้ดังนี้ 1. ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ (Paper Capacitor) 2. ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก (Ceramic Capacitor) 3. ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า (Mica Capacitor) 4. ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก (Plastic Film Capacitor) 5. ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก (Electrolytic Capacitor) 6. ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม (Tantalum Capacitor) 9.3.1 ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองทำจากกระดาษแผ่นบางที่ เคลือบด้วยน้ำยาฉนวน น้ำยาที่ใช้เคลือบกระดาษ เช่น น้ำมัน (Oil) หรือขี้ผึ้ง (Beeswax) เป็นต้น นำมาม้วนเป็นก้อนกลม

305 ทรงกระบอก ขาลวดตัวนำถูกต่อออกมาใช้งานจากแผ่นโลหะบางด้านละขา ต่อออกมาเป็นขาตัวเก็บประจุ ตัวถังตัวเก็บประจุชนิด นี้หุ้มด้วยกระดาษแข็ง พลาสติก หรือโลหะอะลูมิเนียม นิยมนำไปใช้งานในด้านแรงดันไฟสูง และแรงดันไฟสลับที่ความถี่ต่ำ เช่น ใช้เป็นตัวช่วยในการเริ่มหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า และใช้ในวงจรเครื่องเสียง เป็นต้น ลักษณะตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ แสดงดัง รูปที่ 9.6 (ก) ชนิดกระดาษเคลือบขี้ผึ้ง (ข) ชนิดกระดาษเคลือบน้ำมัน รูปที่ 9.6 ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ 9.3.2 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองเป็นวัสดุประเภทเซรามิก เซรา มิกทำมาจากดินเหนียวผสมด้วยสารแบเรียมไททาเนต (Barium Titanate) มาจากการผสมกันของสารแบเรียมคาร์บอเนต (Barium Carbonate) และไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium Dioxide) นำไปเผาที่ความร้อนสูง ทำให้ได้เซรามิกที่มีค่าคงตัวความเป็นฉนวนสูง มากออกมา แผ่นโลหะตัวนำจะใช้เงินเคลือบบนผิวเซรามิก ทำให้ตัวเก็บประจุชนิดนี้มีค่าความจุสูงขึ้นแต่มีขนาดเล็กลง นอกจากนั้นยังสามารถเพิ่มค่าความจุได้ โดยใช้แผ่นโลหะซ้อนกันหลายชั้นมีฉนวนเซรามิกขวางซ้อนหลายชั้น (Multilayer Ceramic) ตัวเก็บประจุชนิดนี้มีค่าผิดพลาดต่ำประมาณ 1 % ผิวด้านนอกหุ้มด้วยพลาสติกหรือซิลิโคน นิยมนำไปใช้งานในวงจรกำจัด สัญญาณรบกวน และวงจรกรองสัญญาณความถี่สูงลงกราวด์ ไม่นิยมใช้ในวงจรทำงานกับสัญญาณชนิดแอนะลอก (Analog Signal) เพราะจะทำให้สัญญาณเกิดความผิดเพี้ยน ลักษณะตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก แสดงดังรูปที่ 9.7 แบบขา แบบแปะติด SMD (ก) ชนิดชั้นเดียว (ข) ชนิดหลายชั้น รูปที่ 9.7 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก 9.3.3 ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้แผ่นโลหะ บางหลายๆ แผ่นวางซ้อนกัน แต่ละแผ่นโลหะบางถูกคั่นด้วยฉนวน ไมก้า ต่อเชื่อมแผ่นโลหะออกเป็น 2 ชุด พร้อมต่อขาด้วยลวด

306 รูปที่ 9.8 ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า ตัวนำออกมาใช้งาน แผ่นโลหะที่ใช้ผลิตตัวเก็บประจุชนิดไมก้า แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ แผ่นโลหะบางแบบอะลูมิเนียม (Aluminum Foil) และแผ่นโลหะบางแบบฟิล์มเงิน (Silver Films Foil) ไมก้าจัดเป็นฉนวนมีคุณภาพดี ทำให้ตัวเก็บประจุชนิดนี้ สามารถสร้างให้ทนแรงดันได้สูงขึ้น มีความคงที่ ต่ออุณหภูมิดี นิยมนำไปใช้งานในวงจรเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟสูง ใช้ในวงจรกรองความถี่สูง และในวงจรตอบสนองความถี่ ลักษณะตัว เก็บประจุชนิดไมก้า แสดงดังรูปที่ 9.8 9.3.4 ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองเป็นวัสดุประเภท พลาสติกแผ่นบาง ซึ่งมีหลายชนิดแตกต่างกัน มีโครงสร้างคล้ายกับตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ เพียงแต่เปลี่ยนฉนวนเป็นฟิล์ม พลาสติกชนิดต่างๆ ฟิล์มพลาสติกที่นำมา ใช้ทำฉนวน ทำมาจากวัสดุหลายประเภท เช่น โพลีเอสเตอร์(Polyester) เรียกได้อีกชื่อว่าไม ล่าร์ (Mylar) โพลีโพรพิลีน (Polypropylene) โพลีสไตรีน (Polystyrene) โพลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) และเมตัลไลซ์พลาสติก (Metalized Plastic) เป็นต้น การเรียกชื่อตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก มักเรียกชื่อตามชนิดฉนวนพลาสติกที่ใช้ผลิตตัวเก็บประจุ ที่ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก จะนิยมพิมพ์ตัวอักษรย่อภาษาอังกฤษติดกัน 2 – 3 ตัว กำกับไว้ที่ส่วนใดส่วน หนึ่งบนตัวถังตัวเก็บประจุ เพื่อแสดงถึงชนิดของฉนวนพลาสติกที่ใช้ผลิต อักษรที่บอกไว้มีหลายค่า มีความหมายดังนี้ PP, KP = โพลีโพรพิลีน KT = โพลีเอสเตอร์ (ไมล่าร์) KC = โพลีคาร์บอเนต KS = โพลีสไตรีน MK = เมตัลไลซ์พลาสติก MKP = เมตัลไลซ์โพลีโพรพิลีน MKT = เมตัลไลซ์โพลีเอสเตอร์ MKC = เมตัลไลซ์โพลีคาร์บอเนต MKS = เมตัลไลซ์โพลีสไตรีน ฯลฯ ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานมากมายหลายชนิด หลายรูปแบบ เพราะด้วยคุณสมบัติ ของฉนวนที่ดีกว่ากระดาษมาก ทำให้สามารถผลิตตัวเก็บประจุให้มีค่าความจุสูงขึ้นได้ มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ค่าอุณหภูมิมีผล ต่อการเปลี่ยนแปลงค่าความจุน้อยลง การนำไปใช้งาน นิยมนำไปใช้ในวงจรที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง มีความแน่นอนสูง ใช้งานได้ ดีในย่านความถี่สูง ลักษณะตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกชนิดต่างๆ แสดงดังรูปที่ 9.9

307 (ก) ชนิดฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (ข) ชนิดเมตัลไลซ์โพลีเอสเตอร์ (ค) ชนิดฟิล์มโพลีโพรพิลีน (ง) ชนิดเมตัลไลซ์โพลีโพรพิลีน (จ) ชนิดฟิล์มโพลีสไตรีน (ฉ) ชนิดเมตัลไลซ์โพลีสไตรีน (ช) ชนิดฟิล์มโพลีคาร์บอเนต (ซ) ชนิดเมตัลไลซ์โพลีคาร์บอเนต

308 (ฌ) ชนิด SMD เมตัลไลซ์โพลีเอสไทลีน รูปที่ 9.9 ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก 9.3.5 ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก เป็นตัวเก็บประจุที่โครงสร้างประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมบางทำเป็นแผ่น โลหะเก็บประจุไฟฟ้า มีขั้วไฟฟ้าบวก (+) ลบ (–) กำกับไว้ที่ตัวเก็บประจุคงที่ตายตัว ใช้แผ่นกระดาษจุ่มอยู่ในสารอิเล็กโตรไลต์ (Electrolyte) ให้เปียกชุ่ม ทำเป็นฉนวนคั่นกลาง นำทั้งหมดม้วนเข้าด้วยกันให้เป็นทรงกระบอก และบรรจุลงในกระป๋องอะลูมิเนียม หรือกระป๋องโลหะ ที่มีสารละลายอิเล็กโตรไลต์บรรจุอยู่ด้วย สารละลายอิเล็กโตรไลต์ที่นิยมใช้บรรจุ เช่น โซเดียม บอเรต (Sodium Borate) อีไทลีน กลีโคล (Ethylene glycol) หรือกรดบอริก (Boric Acid) เป็นต้น ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก แสดงดัง รูปที่ 9.10 (ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รูปที่ 9.10 ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ขั้วของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ตอนกลางตัวเก็บประจุเป็นขั้วบวก (+) ตอนนอกที่ติดกระป๋องเป็นขั้ว ลบ (–) การผลิตจะต้องทำการปิดฝาให้สนิทเพื่อป้องกันสารละลาย อิเล็กโตรไลต์รั่วไหลออกมา ระหว่างการผลิตต้องป้อนแรงดันไฟ ตรงให้ขั้วทั้งสองของตัวเก็บประจุเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซิส เกิดการแยกตัวทางไฟฟ้าขึ้นมา ด้านขั้วบวกของตัวเก็บประจุเกิด ฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide) ขึ้นรอบแผ่นอะลูมิเนียมแผ่นบวก เป็นฉนวนบางคั่นระหว่างแผ่นอะลูมิเนียมขั้วบวก ให้แยกออกจากขั้วลบของตัวเก็บประจุ เนื่องจากฟิล์มของแผ่นอะลูมิเนียมมีขนาดบางมาก ทำให้สามารถสร้างตัวเก็บประจุชนิดนี้ ให้มีค่าความจุสูงขึ้นได้ จึงสามารถผลิตค่าความจุมาใช้งานได้โดยมีขนาดตัวเก็บประจุที่เล็กลง ตัวเก็บประจุชนิดนี้สามารถสร้างให้ มีค่าความจุได้หลากหลายค่า ตั้งแต่ค่าความจุต่ำไปถึงค่าความจุสูงๆ ถูกนำไป ใช้งานในวงจรต่างๆ มากมาย เนื่องจากตัวเก็บประจุชนิดนี้มีขั้วกำกับไว้ตายตัว การนำไปใช้งานกับแรงดันไฟตรงจำเป็นต้องต่อใช้งานกับ

309 แหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงให้ถูกต้องตามขั้วตัวเก็บประจุ หากต่อผิดขั้วตัวเก็บประจุชนิดนี้จะหมดค่าความจุทันที ยังทำให้เกิดความร้อน สูงภายในตัวเก็บประจุส่งผลให้เกิดก๊าซจำนวนมากดันออกมาภายนอก ตัวเก็บประจุเกิดการระเบิด นอกจากนั้นตัวเก็บประจุชนิดนี้ยัง มีค่ากระแสรั่วไหล (Leakage Current) สูง การใช้งานจะต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง 9.3.6 ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม ก็คือตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติกนั่นเอง ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาใช้งาน เพื่อแก้ ข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ที่ใช้สารอิเล็กโตรไลต์เป็นชนิดน้ำ มาใช้สารอิเล็กโตรไลต์เป็นของแข็งแทน และทำให้ตัว เก็บประจุมีขนาดที่เล็กลงแต่มีค่าความจุสูงมากขึ้น โครงสร้างของตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม ประกอบด้วยแผ่นโลหะบางของ แทนทาลัม เคลือบแผ่นโลหะแทนทาลัมด้วยฉนวนที่มีค่าคงตัวไดอิเล็กตริกสูง เช่น พวกสนิมแทนทาลัม (Tantalum Oxide) และ เคลือบด้วยสารอิเล็กโตรไลต์ ทำมาจากโพลีเมอร์สารกึ่งตัวนำ (Semiconducting Polymer) เพื่อคั่นกลางแผ่นโลหะแทนทาลัมอีกชั้น ขา ลวดตัวนำถูกต่อออกมาจากแผ่นโลหะแทนทาลัม ผิวด้านนอกสุดของตัวเก็บประจุถูกเคลือบด้วยสารประเภทพลาสติก ตัวเก็บ ประจุชนิดแทนทาลัม แสดงดังรูปที่ 9.11 (ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รูปที่ 9.11 ตัวเก็บประจุแทนทาลัม ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม นิยมนำไปใช้งานประเภทวงจรกรองความถี่ต่ำ วงจรส่งผ่านสัญญาณ เป็นตัวเก็บ ประจุที่ไม่ไวต่ออุณหภูมิ และมีค่าคุณสมบัติระหว่างค่าความจุต่ออุณหภูมิต่ำกว่าตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลติกแบบอื่น งานที่ไม่ เหมาะกับการนำตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัมไปใช้งาน ได้แก่ วงจรตั้งเวลาที่ใช้ RC ระบบกระตุ้นการทำงาน และวงจรเลื่อนเฟส สัญญาณ เนื่องจากตัวเก็บประจุชนิดนี้มีคุณสมบัติของสารไดอิเล็กตริกไวต่อการดูดกลืนประจุไฟฟ้าสูง ซึ่งเมื่อตัวเก็บประจุถูกคาย ประจุออกมาหมดจนเป็นศูนย์แล้วก็ตาม ฉนวนยังคงมีประจุไฟฟ้าหลงเหลืออยู่ ทำให้การกำหนดเวลาของการทำงานมีความไม่ แน่นอน ข้อดีของตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม คือ มีค่าความจุสูงในขนาดเล็กลง ขณะนำไปใช้งานไม่เกิดกระแสรั่วไหล ทนต่ออุณหภูมิและความชื้นได้ดี มีความทนทานในการใช้งาน ข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม คือ มีอัตราทนแรงดันต่ำ 9.4 ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ เป็นตัวเก็บประจุที่ค่าความจุสามารถปรับเปลี่ยนค่าให้เพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ โครงสร้าง ตัวเก็บประจุชนิดนี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะวางซ้อนกันแบ่งออก เป็น 2 ชุด ชุดแผ่นโลหะคงที่ (Stator Plate) แผ่นโลหะถูกยึดติดคงที่ ตายตัว และชุดแผ่นโลหะเคลื่อนที่ (Rotor Plate) แผ่นโลหะชุดนี้ถูกยึดบนแกนที่สามารถปรับหมุนเคลื่อนที่ได้ โดยใช้ฉนวนคั่นกลาง แผ่นโลหะทั้ง 2 ชุดไว้ ฉนวนที่ใช้แตกต่างกันหลายชนิด เช่น อากาศ แผ่นไมก้า หรือแผ่นพลาสติก เป็นต้น ตัวเก็บประจุแบบ

310 เปลี่ยนแปลงค่าได้ แสดงดังรูปที่ 9.12 แบบแกนอากาศ แบบแกนพลาสติก (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 9.12 ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ ค่าความจุของตัวเก็บประจุแบบนี้ ขึ้นอยู่กับการปรับหมุนชุดโลหะเคลื่อนที่ ถ้าชุดโลหะเคลื่อนที่ซ้อนทับชุดโลหะคงที่ ทั้งหมด ตัวเก็บประจุจะมีค่าความจุสูงสุด เมื่อค่อยๆ ปรับแกนปรับหมุนให้ชุดโลหะเคลื่อนที่เคลื่อนห่างออกจากชุดโลหะคงที่ ค่า ความจุของตัวเก็บประจุจะค่อยๆ ลดลง และเมื่อชุดโลหะเคลื่อนที่แยกออกจากชุดโลหะคงที่หมด ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมี ค่าต่ำสุด ตัวเก็บประจุแบบนี้นิยมเรียกว่า ตัวเก็บประจุวาริเอเบิล (Variable Capacitor) การใช้งานจะถูกใช้ในย่านความถี่สูง เช่น วงจร LC ปรับหาคลื่นสถานีวิทยุ สถานีโทรทัศน์ และสถานีสื่อสารย่านอื่นๆ เป็นต้น ลักษณะตัวเก็บประจุแบบนี้อาจมีชุด (Gang) ปรับเปลี่ยนค่าชุดเดียว หรือมีชุดปรับเปลี่ยนค่าหลายชุดภายในตัวเก็บประจุตัวเดียว ชุดตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้แบบ ต่างๆ แสดงดังรูปที่ 9.13 โครงสร้าง สัญลักษณ์ โครงสร้าง สัญลักษณ์ (ก) แบบ 1 ชุด (ข) แบบ 2 ชุด รูปที่ 9.13 ชุดตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้แบบชุดเดียว และสองชุด ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ นอกจากเป็นแบบวาริเอเบิลแล้ว ยังมีตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้อีกลักษณะ หนึ่งที่มีขนาดเล็กลง มีค่าความจุต่ำๆ มีแผ่นโลหะคงที่และแผ่นโลหะเคลื่อนที่ประกอบร่วมกันอย่างน้อยอย่างละ 1 แผ่น หรือมากกว่า นิยมเรียกว่า ตัวเก็บประจุ ทริมเมอร์ (Trimmer Capacitor) ฉนวนที่ใช้คั่นกลางแผ่นโลหะใช้แผ่นไมก้า หรือแผ่นพลาสติก ตัวเก็บ

311 ประจุทริมเมอร์ แสดงดังรูปที่ 9.14 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 9.14 ตัวเก็บประจุทริมเมอร์ 9.5 หน่วยความจุและค่าทนแรงดัน ตัวเก็บประจุที่ผลิตออกมาใช้งานมีหลายแบบ หลายขนาด นำไปใช้งานแตกต่างกันหลายหน้าที่ และใช้ในวงจรที่มีค่าแรงดัน แตกต่างกันไป เนื่องจากตัวเก็บประจุทำหน้าที่เก็บประจุแรงดันไว้ภายในตัว การจะเก็บประจุให้ได้ค่าตามกำหนดมากน้อยแตกต่างกัน จำเป็นต้องเลือกค่าใช้งานที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้องเหมาะสม สิ่งสำคัญที่จะนำตัวเก็บประจุมาใช้งาน จะต้องทราบค่าที่แสดง ไว้บนตัวเก็บประจุตามความต้องการ ค่าสำคัญที่ถูกกำกับไว้ข้างตัวถังตัวเก็บประจุมีอย่างน้อย 2 ค่า ได้แก่ ค่าความจุของตัวเก็บ ประจุ และค่าทนแรงดันใช้งานได้ของตัวเก็บประจุ นอกจากนั้นยังอาจบอกค่าความผิดพลาดของตัวเก็บประจุ รวมถึงบอกค่าย่าน อุณหภูมิที่ทำงานได้ไว้ด้วย ค่าความจุและค่าทนแรงดันหากใช้ไม่เหมาะสมต่อการทำงาน จะส่งผลต่อการทำงานที่ไม่ถูกต้อง หรือ ทำให้ตัวเก็บประจุชำรุดเสียหายได้ รวมถึงส่งผลต่อการทำงานของเครื่องมือ เครื่องใช้ และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเกิดความผิดปกติ หรืออาจชำรุดเสียหายได้ 9.5.1 หน่วยความจุตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่ผลิตมาใช้งานมีมากมาย ค่าความจุที่ผลิตขึ้นมาใช้งานแตกต่างกันไป ตั้งแต่ค่าต่ำไปถึงค่าสูง ความจุของตัวเก็บประจุตามปกติมีหน่วยเป็นฟารัด (Farad ; F) ซึ่งเป็นหน่วยที่ใหญ่เกินไป เพราะค่าความจุที่ผลิตออกมาใช้งานมีค่า ต่ำกว่าฟารัด จึงจำเป็นต้องแตกหน่วยค่าความจุออกให้เป็นหน่วยเล็กลง แบ่งออกเป็น หน่วยไมโครฟารัด (Microfarad ; F) นาโนฟา รัด (Nanofarad ; nF) และ พิโคฟารัด (Picofarad ; pF) หน่วยใช้งานทั้งหมด เขียนค่าความสัมพันธ์กันได้ดังนี้ 1 ฟารัด (F) = 1,000,000 ไมโครฟารัด (F) = 1 x 106 F = 1,000,000,000 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 109 nF = 1,000,000,000,000 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 1012 pF 1 ไมโครฟารัด (F) = 1 x 10-6 F = 1 x 103 nF = 1 x 106 pF 1 นาโนฟารัด (nF) = 1 x 10-9 F = 1 x 10-3 F = 1 x 103 pF 1 พิโคฟารัด (pF) = 1 x 10-12 F = 1 x 10 -6 F = 1 x 10-3 nF ตัวอย่างที่ 9.1 จงแปลงหน่วยค่าความจุต่อไปนี้ให้ถูกต้อง (ก) 47,000 nF ให้เป็นหน่วย F (ข) 330,000 pF ให้เป็นหน่วย nF (ค) 6.8 x 10-9 F ให้เป็นหน่วย pF (ง) 22 x 10-5 F ให้เป็นหน่วย F (จ) 0.15 F ให้เป็นหน่วย nF

312 วิธีทำ (ก) 47,000 nF = 47,000 x 1,000 1 F = 47 F (ข) 330,000 pF = 330,000 x 1,000 1 nF = 330 nF (ค) 6.8 x 10-9 F = 6.8 x 10-9 x 1012 pF = 6.8 x 103 pF = 6,800 pF (ง) 22 x 10-5 F = 22 x 10-5 x 106 F = 220 F (จ) 0.15 F = 0.15 x 1,000 nF = 150 nF ตอบ 9.5.2 ค่าทนแรงดันตัวเก็บประจุ ค่าทนแรงดันของตัวเก็บประจุ เป็นส่วนที่สำคัญอีกค่าหนึ่งของตัวเก็บประจุ ช่วยบอกถึงค่าการทนแรงดันของตัว เก็บประจุตัวนั้นว่าทนได้มากน้อยเท่าไร การนำตัวเก็บประจุไปใช้งานจำเป็นต้องคำนึงถึงค่าความสามารถในการทนแรงดันของตัวเก็บ ประจุตัวนั้น เพราะค่าแรงดันที่แสดงไว้ เป็นการแสดงให้ทราบว่าตัวเก็บประจุตัวนั้น สามารถนำไปใช้กับแรงดันได้มากที่สุดเท่าไร แรงดันที่จ่ายมาให้ตัวเก็บประจุ จะต้องมีค่าไม่เกินกว่าค่าทนแรงดันที่แสดงไว้ หากค่า แรงดันที่ป้อนให้มากเกินกว่าค่าทนแรงดันที่ แสดงไว้ ตัวเก็บประจุตัวนั้นจะชำรุดเสียหายทันทีหมดสภาพการเป็นตัวเก็บประจุ การแสดงค่าทนแรงดันของตัวเก็บประจุจะบอกหน่วยไว้เป็นโวลต์ (V) ถูกแสดงค่าแรงดันไว้ในลักษณะแตกต่าง กันไป เช่น แสดงค่าแรงดันไฟตรง (DC Voltage ; VDC) แสดงค่าแรงดันทำงาน (Working Voltage ; WV) หรือแสดงค่าแรงดันทดสอบ (Testing Voltage ; TV) เป็นต้น ค่าเหล่านี้เป็นค่าทนแรงดันสูงสุดของตัวเก็บประจุตัวนั้น การเลือกตัวเก็บประจุมาใช้งาน ต้องเลือก ค่าทนแรงดันของตัวเก็บประจุให้มากกว่าค่าแรงดันที่ใช้งานจริงเสมอ ไม่ควรน้อยกว่า 40 % เช่น นำตัวเก็บประจุไปใช้งานกับ แรงดัน 6 VDC ควรเลือกตัวเก็บประจุทนแรงดันได้ไม่น้อยกว่า 10 VDC มาใช้งาน เพื่อความปลอดภัยของตัวเก็บประจุ และส่งผลต่อ ความทนทานในการใช้งานมากขึ้น กรณีที่ค่าทนแรงดันของตัวเก็บประจุบอกค่าไว้เป็นแรงดันไฟตรง (VDC) เมื่อนำ ไปใช้งานกับแรงดันไฟสลับ (VAC) จะต้องเพิ่มค่าทนแรงดันให้มากขึ้นอย่างน้อย 50 % เช่น นำตัวเก็บประจุไปใช้งานกับแรงดันไฟสลับ 100 VAC ควรเลือกตัวเก็บประจุ ทนแรงดันไฟตรงได้ไม่น้อยกว่า 200 VDC มาใช้งาน เพราะแรงดันไฟสลับที่ 100 VAC จะมีค่าแรงดันไฟสลับสูงสุดที่จ่ายเข้ามาถึง 141 VAC ดังนั้นการเลือกค่าทนแรงดันของตัวเก็บประจุมาใช้งานมีส่วนสำคัญต่อการทำงานของวงจร ซึ่งจะส่งผลต่อการทำงานที่ถูกต้อง และทำให้วงจรมีความทนทานในการทำงานมากขึ้น 9.6 การอ่านค่าความจุตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่ผลิตมาใช้งานแต่ละตัวมีคุณสมบัติในการทำงานแตกต่างกัน ทั้งค่าความจุค่าทนแรงดัน และค่าความ ผิดพลาดของความจุ จึงจำเป็นต้องแสดงค่าเหล่านี้กำกับไว้ที่ตัวถัง เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถเลือกใช้งานได้ถูกต้อง เหมาะสม การ บอกค่าเหล่านี้สามารถบอกค่าได้หลายรูปแบบ เช่น บอกค่าออกมาโดยตรง และบอกค่าในรูปรหัสตัวเลขตัวอักษร เป็นต้น 9.6.1 บอกค่าออกมาโดยตรง ตัวเก็บประจุที่บอกค่าออกมาโดยตรง จะพิมพ์ค่าความจุอ่านได้โดยตรงค่านั้นไว้ที่ตัวถังตัวเก็บประจุ ค่าความจุ ที่บอกไว้นิยมบอกค่าในหน่วย พิโคฟารัด (pF) และไมโครฟารัด (F) ซึ่งจะมีหน่วยกำกับไว้หรือไม่มีก็ได้ ขึ้นอยู่กับพื้นที่ไว้บอกค่าของ ตัวเก็บประจุแต่ละตัว ตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่มีค่าความจุต่ำๆ ไม่นิยมแสดงหน่วยไว้ การจะทราบว่าตัวเก็บประจุขนาดเล็ก เช่น ชนิดเซรามิก หรือชนิดฟิล์มพลาสติกต่างๆ นิยมบอกค่าไว้ในหน่วย pF หรือ F ให้สังเกตจากตัวเลขที่บอกไว้ ถ้าตัวเลขที่บอกไว้

313 มีค่าตั้งแต่เลข 1 ขึ้นไป เช่น 1, 1.2, 3.3, 10, 18, 33, 56, 120 และ 680 เป็นต้น จะมีหน่วยเป็น pF และถ้าตัวเลขที่บอกไว้มีค่า น้อยกว่าเลข 1 ลงมา เช่น 0.01, 0.022, 0.047, 0.12, 0.39, 0.68 และ 0.82 เป็นต้น จะมีหน่วยเป็น F ส่วนตัวเก็บประจุชนิดอิเล็ก โตรไลติกแบบแปะติด SMD ที่มีขนาดเล็ก นิยมบอกค่าไม่บอกหน่วยไว้เช่นกัน ปกติบอกค่าไว้ในหน่วย F เพราะมีค่าความจุสูง การอ่านค่าต้องพิจารณาให้รอบคอบ เปอร์เซ็นต์ค่าผิดพลาดของความจุ นิยมบอกค่าไว้เป็น 2 แบบ คือ แบบบอกค่าเป็นเปอร์เซ็นต์ผิดพลาดโดยตรง เช่น 1%, 2%, 10% และ 20% เป็นต้น อีกแบบหนึ่งบอกค่าเป็นตัวอักษรภาษาอังกฤษ เช่น A, B, C, D, E, F, G, J, L และ M เป็นต้น ตัวอักษรแต่ละตัวมีค่าความผิดพลาดแสดงดังตารางที่ 9.2 ตารางที่ 9.2 ตัวอักษรแสดงค่าเปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดของความจุ ตัวอักษร ค่าความผิดพลาด (%) ตัวอักษร ค่าความผิดพลาด (%) A 0.05 pF H 3% B 1 pF J 5% C 0.25 pF K 10% D 0.5 pF L 15% E 0.5% M 20% F 1% N 30% G 2% Z –20 ถึง +80% ตัวอย่างที่ 9.2 จงอ่านค่าความจุของตัวเก็บประจุที่บอกค่าไว้โดยตรงตามค่าต่อไปนี้ = ความจุ 0.1 F ทนแรงดันได้ 63 VDC = ทนแรงดันได้ 450 V ความจุ 470 F = ทนแรงดันได้ 3 kV ความจุ 470 pF ค่าผิดพลาด K = 10% = ความจุ 10 F ทนแรงดันได้ 35 V

314 = ความจุ 0.33 F ทนแรงดันได้ 250 VAC ย่านอุณหภูมิที่ทำงานได้ -40 ถึง +110o C = ความจุ 0.5 F ค่าผิดพลาด = 5% ทนแรงดันได้ 450 VAC ใช้กับความถี่ 50 / 60 เฮิรตซ์(Hz) 9.6.2 บอกค่าในรูปรหัสตัวเลขตัวอักษร ตัวเก็บประจุบางแบบตัวเลขและตัวอักษรที่กำกับไว้บนตัวเก็บประจุ บอกค่าไว้ในรูปรหัส ไม่สามารถอ่านค่า ออกมาได้โดยตรง การอ่านค่าจำเป็นต้องแปลงรหัสให้กลับมาเป็นค่าความจุเสียก่อน จึงสามารถอ่านค่าออกมาได้ รหัสค่าความจุ มักเป็นตัวเลข 3 ตัว เขียนเรียงกันไป และอาจตามด้วยตัวอักษร 1 ตัว เพื่อแสดงค่าความผิดพลาดของความจุ ตัวเลขที่แสดงไว้ ต้องไม่เป็นทศนิยม ไม่ขึ้นต้นด้วยเลขศูนย์ การอ่านค่ารหัสความจุ อ่านจากตัวเลขซ้ายมือไปขวามือ ตัวเลข 2 ตัวแรกด้าน ซ้ายอ่านค่าออกมาได้โดยตรง ตัวเลขตัวที่ 3 แสดงจำนวนเลขศูนย์ที่ต้องเติมเข้าไป อ่านค่าความจุออกมาเป็นหน่วย pF ส่วนตัวอักษรที่แสดงค่าไว้เป็นค่าความ ผิดพลาดของความจุ สามารถใช้ค่าในตารางที่ 9.2 มาใช้อ่านค่า ตัวอย่างที่ 9.3 จงอ่านค่าความจุของตัวเก็บประจุที่บอกค่าไว้ด้วยรหัสตามค่าต่อไปนี้ 155K/250V 1 = 1 2 = 5 5 = 00,000 K = 10% = 250 V - + = ความจุ 15 100,000 pF = 1,500,000 pF = 1,000,000 1,500,000 F = 1.5 F ค่าผิดพลาด K = 10% ทนแรงดันได้ 250 V = ความจุ10 x 10,000 pF = 100,000 pF = 100,000 x 1,000 1 nF = 100 nF = 0.1 F

315 = ความจุ 47 100 pF = 4,700 pF ทนแรงดันได้ 1 kV 2A15J = ความจุ 15 pF, ค่าผิดพลาด J = 5% = ความจุ 20 100 pF = 2,000 pF ค่าผิดพลาด M = 20%, ทนแรงดันได้ 12 kV = ความจุ 10 100,000 pF = 1,000,000 pF = 1,000,000 1,000,000 F = 1 F ค่าผิดพลาด K = 10%, ทนแรงดันได้ 250 V 9.7 การต่อตัวเก็บประจุ การต่อตัวเก็บประจุ คือการนำตัวเก็บประจุมาต่อรวมกัน เพื่อปรับเปลี่ยนค่าความจุให้ได้ตามต้องการ การต่อตัวเก็บ ประจุแบ่งออกได้เป็น 3 แบบ คือ ต่อแบบอนุกรม ต่อแบบขนาน และต่อแบบผสม การต่อตัวเก็บประจุแต่ละแบบมีผลทำให้ค่า ความจุผลรวมที่ได้ออกมาเกิดการเปลี่ยนแปลงไป สามารถกำหนดค่าหรือเลือกค่าได้ตามต้องการ 9.7.1 การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม (Series Capacitor) เป็นการต่อตัวเก็บประจุเข้าด้วยกันแบบเรียงลำดับต่อเนื่องกัน ไป ในลักษณะท้ายของตัวเก็บประจุตัวแรกต่อเข้าหัวตัวเก็บประจุตัวที่สอง และท้ายของตัวเก็บประจุตัวที่สองต่อเข้าหัวตัวเก็บประจุตัวที่ สาม ต่อเช่นนี้เรื่อยไป การต่อวงจรตัวเก็บประจุแบบอนุกรม แสดงดังรูปที่ 9.15 C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 (ก) รูปวงจร (ข) สัญลักษณ์วงจร รูปที่ 9.15 การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม การต่อตัวเก็บประจุแบบนี้ ทำให้ค่าความจุรวมของวงจรลดลง ได้ค่าความจุรวมในวงจรน้อยกว่าค่าความจุของตัวเก็บ ประจุตัวที่มีค่าน้อยที่สุดในวงจร การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม เขียนสมการได้ดังนี้

316 T C 1 = 1 C 1 + 2 C 1 + 3 C 1 + 4 C 1 + .... .....(9-1) เมื่อ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F C1 , C2 , C3 , C4 = ความจุของตัวเก็บประจุตัวที่ 1, 2, 3 และ 4 ตามลำดับ หน่วย F ตัวอย่างที่ 9.4 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที่9.16 C1 C2 C3 10F 12F 15F รูปที่ 9.16 วงจรตัวเก็บประจุแบบอนุกรม วิธีทำ จากสูตร T C 1 = 1 C 1 + 2 C 1 + 3 C 1 แทนค่า T C 1 = 10 F 1 + 12 F 1 + 15 F 1 T C 1 = 180 F 18 15 12 + + = 180 F 45 CT = 45 180F = 4 F ตอบ 9.7.2 การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน (Parallel Capacitor) เป็นการต่อตัวเก็บประจุแต่ละตัวในลักษณะคร่อมขนาน ร่วมกันทุกตัว มีจุดร่วมกัน 2 จุด คือจุดรวมขาแต่ละด้านของตัวเก็บประจุแต่ละตัว กรณีที่เป็นตัวเก็บประจุชนิดมีขั้ว ให้ต่อ ขั้วบวก (+) ทั้งหมดรวมเข้าด้วยกัน และต่อขั้วลบ (–) ทั้งหมดรวมเข้าด้วยกัน ลักษณะการต่อวงจร แสดงดังรูปที่ 9.17 C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 (ก) รูปวงจร (ข) สัญลักษณ์วงจร รูปที่ 9.17 การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบนี้ ทำให้ค่าความจุรวมของวงจรเพิ่มขึ้นตามจำนวนตัวเก็บประจุที่นำมาต่อเพิ่ม การหา ค่าความจุรวมในวงจรแบบขนาน สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

317 CT = C1 + C2 + C3 + C4 + .... .....(9-2) เมื่อ CT = ความจุรวมของวงจร หน่วย F C1 , C2 , C3 , C4 = ความจุของตัวเก็บประจุตัวที่ 1, 2, 3 และ 4 ตามลำดับ หน่วย F ตัวอย่างที่ 9.5 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 9.18 C1 = 10 F C2 = 12 F C3 = 18 Fรูปที่ 9.18 วงจรตัวเก็บประจุแบบขนาน วิธีทำ จากสูตร CT = C1 + C2 + C3 แทนค่า CT = 10 F + 12 F + 18 F CT = 40 F ตอบ 9.7.3 การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม (Compound Capacitor) เป็นการต่อตัวเก็บประจุผสมรวมกัน ระหว่างการต่อแบบ อนุกรมและการต่อแบบขนานอยู่ในวงจรเดียวกัน การต่อตัวเก็บประจุแบบผสมไม่มีวงจรตายตัว สามารถเปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะ การต่อวงจรที่ต้องการ การหาค่าความจุรวมของวงจร ให้ใช้วิธีหาแบบอนุกรมและวิธีหาแบบขนานร่วมกัน โดยพิจารณาการต่อทีละ ส่วน ลักษณะการต่อวงจรตัวเก็บประจุแบบผสมลักษณะหนึ่ง แสดงดังรูปที่ 9.19 C1 C2 C3 C4 C5 C1 C2 C3 C4 C5 (ก) รูปวงจร (ข) สัญลักษณ์วงจร รูปที่ 9.19 การต่อตัวเก็บประจุแบบผสม

318 ตัวอย่างที่ 9.6 จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 9.20 C1 = 10 F C2 = 12 F C3 = 15 F C4 = 12 F C5 = 12 F รูปที่ 9.20 วงจรตัวเก็บประจุแบบผสม วิธีทำ สูตรอนุกรม 123 C 1 = 1 C 1 + 2 C 1 + 3 C 1 แทนค่า 123 C 1 = 10 F 1 + 12 F 1 + 15 F 1 123 C 1 = 180 F 18 15 12 + + = 180 F 45 C123 = 45 180F = 4 F สูตรอนุกรม 45 C 1 = 4 C 1 + 5 C 1 แทนค่า 45 C 1 = 12 F 1 + 12 F 1 45 C 1 = 12 F 1 1 + = 12 F 2 C45 = 2 12F = 6 F สูตรขนาน CT = C123 + C45 แทนค่า CT = 4 F + 6 F CT = 10 F ตอบ 9.8 บทสรุป ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บประจุแรงดันไว้ภายในตัวได้ โครงสร้างของตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะ บาง 2 แผ่น วางขนานชิดกัน มีฉนวนไฟฟ้าคั่นกลาง การประจุแรงดันทำได้โดยจ่ายแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงให้ตัวเก็บประจุ ตัวเก็บ ประจุจะเก็บแรงดันไว้ได้ ค่าความจุของตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปได้ ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบ 3 ส่วน คือ ระยะ ห่างของแผ่นโลหะทั้งสอง ขนาด พื้นที่ผิวของแผ่นโลหะ และชนิดของวัสดุที่ใช้ทำฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะ ทำให้ตัวเก็บประจุที่ผลิตขึ้นมาใช้งานมีค่าความจุแตกต่าง กันไป ชนิดตัวเก็บประจุ แบ่งตามลักษณะการใช้งานมี 2 แบบ คือ แบบค่าคงที่แบ่งตามฉนวนที่ใช้ผลิต เช่น ชนิดกระดาษ ชนิดเซรามิก ชนิดไมก้า ชนิดพลาสติก ชนิดอิเล็กโตรไลติก และชนิดแทนทาลัม เป็นต้น และแบบปรับค่าได้ เช่น ชนิดวาริเอเบิล และชนิดทริมเมอร์ เป็นต้น

319 • ด้านทักษะ(ปฏิบัติ) (จุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 5-6) 6. ใบปฏิบัติงานที่ 9.1การตรวจสอบตัวเก็บประจุ 7. แบบประเมินผลการเรียนรู้ • ด้านคุณธรรม/จริยธรรม/จรรยาบรรณ/บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง (จุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 7-8) 3. การเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ อุปกรณ์นักศึกษาจะต้องกระจายงานได้ทั่วถึง และ ตรงตาม ความสามารถของสมาชิกทุกคนมีการจัดเตรียมสถานที่ สื่อ วัสดุ อุปกรณ์ไว้อย่างพร้อมเพรียง 4. ความมีเหตุมีผลในการปฏิบัติงาน ตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง นักศึกษาจะต้องมีการใช้เทคนิคที่แปลกใหม่ ใช้สื่อและเทคโนโลยี ประกอบการ นำเสนอที่น่าสนใจ นำวัสดุในท้องถิ่นมาประยุกต์ใช้อย่างคุ้มค่าและประหยัด

320 กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ขั้นตอนการสอนหรือกิจกรรมของครู ขั้นตอนการเรียนรู้หรือกิจกรรมของนักเรียน 1. ขั้นนำเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที ) 1. จัดเตรียมเอกสารประกอบการสอนและให้ผู้เรียน อ่านหนังสือบทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ 2. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนของบทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ 3. ผู้สอนให้ผู้เรียนอธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างตัวเก็บ ประจุ โดยอธิบายหน้าชั้นเรียน 4. ผู้สอนให้ผู้เรียนเตรียมตัวทำแบบฝึกหัดบทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ 5. เมื่อผู้เรียนพร้อม ผู้สอนให้ผู้เรียนทำแบบฝึกหัดบท ที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ แล้วให้นักศึกษาสลับกันตรวจ คำตอบ และให้คะแนน 2. ขั้นให้ความรู้( 120 นาที ) 1. ผู้สอนฉายแผ่นใส บทที่แจกเอกสารประกอบการ สอน บทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ และให้ผู้เรียนศึกษา รายละเอียดด้วยตนเอง 2. ผู้สอนอธิบายกับผู้เรียนการจำแนกตัวเก็บประจุ แบบค่าคงที่ 3. ขั้นประยุกต์ใช้ ( 285 นาที) 1. ผู้สอนแบ่งกลุ่ม ๆ 4-5 คน ทำกิจกรรมเสนอแนะ บทที่ 9 1. ขั้นนำเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที ) 1. ผู้เรียนอ่านหนังสื่อ เรื่อง ตัวเก็บประจุ และทำความ เข้าใจ 2. ผู้เรียนทำความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การเรียนของ บทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ และการให้ความร่วมมือในการทำ กิจกรรม 3. ผู้เรียนอธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างตัวเก็บประจุ ตาม ความเข้าใจของตนเอง 4. ผู้เรียนเตรียมตัวทำแบบฝึกหัดบทที่ 9 โครงสร้างตัว เก็บประจุ ตามความเข้าใจของตนเอง 5. ผู้เรียนทำแบบฝึกหัด เรื่อง ตัวเก็บประจุแล้วสลับกัน ตรวจคำตอบด้วยความซื่อสัตย์ 2. ขั้นให้ความรู้( 120 นาที ) 1. ผู้เรียนดูบทเรียนจากแผ่นใส บทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บ ประจุ พร้อมกับจดบันทึกเนื้อที่สำคัญ และถามข้อสงสัยที่ เกิดขึ้น 2. ผู้เรียนร่วมมือกับผู้สอนจำแนกตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ 3. ขั้นประยุกต์ใช้( 285 นาที ) 1. ผู้เรียนเข้ากลุ่ม ทำกิจกรรมเสนอแนะ บทที่ 9

321 กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ขั้นตอนการสอนหรือกิจกรรมของครู ขั้นตอนการเรียนรู้หรือกิจกรรมของนักเรียน 2. ผู้สอนให้ผู้เรียนทำใบปฏิบัติงานที่ 9.1 ผู้สอนเป็นผู้คอย แนะนำ เป็นที่ปรึกษา แก้ไขปัญหา และตรวจสอบความผิดพลาด 3. ผู้สอนให้ผู้เรียนนำเสนอผลการทดลองและช่วยกัน สรุปผลการทดลอง 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 60 นาที) 1. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียนให้มี ความเข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้สอนให้ผู้เรียนทำแบบฝึกหัดการเรียนรู้ บทที่ 9 อีกครั้ง 3. แจกแบบฝึกหัดที่ 9 4. ผู้สอนตรวจแบบฝึกหัดหลังเรียนพร้อมกับบันทึก คะแนน (บรรลุจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 1-8) (รวม 480 นาที หรือ 8 คาบเรียน) 2. ผู้เรียนทำใบปฏิบัติงานที่ 9.1 3. ผู้เรียนนำเสนอผลการทดลองและสรุปผลการ ทดลองจดบันทึกสรุปผลการทดลองที่ถูกต้อง 4. ขั้นสรุปและประเมินผล( 60 นาที) 1. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียนให้มี ความเข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้เรียนทำแบบฝึกหัดการเรียนรู้บทที่ 9 3. ผู้เรียนทำแบบฝึกหัดที่ 9 ความซื่อสัตย์ 4. ผู้เรียนนำคะแนนจากแบบฝึกหัดทั้งสองครั้งมา เปรียบเทียบกันว่าเป็นอย่างไรมีผลต่างกันอย่างไร เพื่อดู ความก้าวหน้าของตนเอง (บรรลุจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 1-8)

322 งานที่มอบหมายหรือกิจกรรมการวัดผลและประเมินผล ก่อนเรียน 1. จัดเตรียมเอกสาร สื่อการเรียนการสอนตามที่อาจารย์ผู้สอนและบทเรียนกำหนด 2. ทำความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การเรียนของบทที่ 9 และการให้ความร่วมมือในการทำกิจกรรมในบทที่ 9 ขณะเรียน 1. ศึกษาเนื้อหา ในบทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ 2. รายงานผลหน้าชั้นเรียน 3. ปฏิบัติใบปฏิบัติงานที่ 9.1 เรื่อง การตรวจสอบตัวเก็บประจุ 4. ฝึกการคำนวณแก้ปัญหาวงจรไฟฟ้าด้วยกฎของโอห์มและการคำนวณหาค่ากำลังไฟฟ้า ตอบข้อสงสัย หลังเรียน 1. ทำแบบฝึกหัดหลังเรียน 2. ทำแบบประเมินการเรียนรู้ ผลงาน/ชิ้นงาน/ความสำเร็จของผู้เรียน 1. แปลงหน่วยค่าความจุของตัวเก็บประจุ 2. อ่านค่าความจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษรใบปฏิบัติงานที่ 4.1 3. ใบปฏิบัติงานที่ 9.1 4. แบบฝึกหัดบทที่ 9 สื่อการเรียนการสอน/การเรียนรู้ สื่อสิ่งพิมพ์ 1. หนังสือเรียนวิชา งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น (ใช้ประกอบการเรียนการสอนจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 1- 8) 2. แผ่นใส บทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ (ใช้ประกอบการเรียนการสอนขั้นสอน เพื่อให้บรรลุจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่ 1-6) 3. ใบปฏิบัติงานที่ 9.1เรื่อง การตรวจสอบตัวเก็บประจุ(ใช้ประกอบการเรียนการสอนจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมข้อที่5-6) 4. แบบฝึกหัดบทที่ 9 ใช้ประกอบการสอนขั้นเตรียม ข้อ 2 5. แบบประเมินผลงานตามใบปฏิบัติงาน ใช้ประกอบการสอนขั้นการเรียนการสอน ข้อ 2

323 6. แบบประเมินพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม ใช้ประกอบการสอนขั้นการเรียนการสอน ข้อ 2 สื่อโสตทัศน์(ถ้ามี) 1. เครื่องฉาย ภาพ โปรเจคเตอร์(PROJECTOR) 2. เครื่องฉายแผ่นใส (OVERHEAD) สื่อของจริง 1. มัลติมิเตอร์ชนิดเข็ม 1 เครื่อง 2. มิลลิมิเตอร์ 0 – 10mA 1 เครื่อง 3. แหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงปรับค่าได้ 0 – 30V 1 เครื่อง 4. นาฬิกาจับเวลา 1 เรือน 5. ตัวเก็บประจุ 1000µF ; 25V 2 ตัว 6. ตัวเก็บประจุ 470µF ; 25V 1 ตัว 7. ตัวต้านทาน 3.9KΩ ; 0.5W 1 ตัว 8. สวิตช์ 1 ขั้ว 2 ทาง (SPDT) 1 ตัว 9. แผงประกอบวงจรและสายต่อวงจร 1 ชุด แหล่งการเรียนรู้ ในสถานศึกษา 1. ห้องสมุด 2. ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ ศึกษาหาข้อมูลทาง INTERNET นอกสถานศึกษา ผู้ประกอบการ สถานประกอบการ ในท้องถิ่น การบูรณาการ/ความสัมพันธ์กับวิชาอื่น 1. บูรณาการกับวิชาชีวิตและวัฒนธรรมไทย ด้านการพูด การอ่าน การเขียน และการฝึกปฏิบัติตนทางสังคมด้านการ เตรียมความพร้อม ความรับผิดชอบ และความสนใจใฝ่รู้ 2. บูรณาการกับวิชาการบริหารการจัดซื้อ ด้านการซื้อ การแสวงหาผลิตภัณฑ์ 3. บูรณาการกับวิชากีฬาเพื่อพัฒนาสุขภาพและบุคลิกภาพ ด้านบุคลิกภาพในการนำเสนอหน้าชั้นเรียน การประเมินผลการเรียนรู้ หลักการประเมินผลการเรียนรู้

324 ขณะเรียน 5. ตรวจผลงานตามใบปฏิบัติงานที่ 9.1 6. สังเกตการทำงานกลุ่ม หลังเรียน 5. ตรวจแบบฝึกหัดหลังเรียน 6. ตรวจแบบแบบประเมินผลการเรียนรู้ คำถาม อธิบายให้ได้ใจความสมบูรณ์และแสดงวิธีทำให้สมบูรณ์ถูกต้อง 1. บอกรายละเอียดของลักษณะและโครงสร้างของตัวเก็บประจุต่อไปนี้ 1.1 ชนิดเซรามิก 1.2 ชนิดไมก้า 1.3 ชนิดฟิล์มพลาสติก 2. ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติกมีลักษณะ ส่วนประกอบ และโครงสร้างอย่างไร 3. ตัวเก็บประจุวาริเอเบิลและตัวเก็บประจุทริมเมอร์ เหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไร 4. อ่านค่าความจุของตัวเก็บประจุที่บอกไว้ 4.1 แบบอ่านค่าโดยตรง ที่ ค่าที่แสดง ค่าที่อ่านได้ 1 10K100 2 33MF25V 3 0.18J600V 4.2 แบบแสดงค่าเป็นรหัสตัวเลขตัวอักษร ที่ ค่าที่แสดง ค่าที่อ่านได้ 1 273K 50 2 101 20% 3 394J 160V 5. จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูป C1 = 18 F C2 = 12 F C3 = 22 F

325 รายละเอียดการประเมินผลการเรียนรู้ • จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 1 อธิบายความหมายตัวเก็บประจุในวัสดุต่าง ๆ ได้ 4. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 5. เครื่องมือ : แบบทดสอบ 6. เกณฑ์การให้คะแนน : อธิบายความหมายตัวเก็บประจุในวัสดุต่าง ๆ ได้จะได้ 2 คะแนน a. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 2 จำแนกชนิดตัวเก็บประจุตามวัสดุที่ใช้ผลิตได้ 4. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 5. เครื่องมือ : แบบทดสอบ 6. เกณฑ์การให้คะแนน : จำแนกชนิดตัวเก็บประจุตามวัสดุที่ใช้ผลิตได้ จะได้ 3 คะแนน a. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 3 วิเคราะห์ตัวเก็บประจุตามรูปแบบที่ผลิตได้ 4. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 5. เครื่องมือ : แบบทดสอบ b. เกณฑ์การให้คะแนน : วิเคราะห์ตัวเก็บประจุตามรูปแบบที่ผลิตได้ จะได้ 3 คะแนน a. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 4 แปลงหน่วยตัวเก็บประจุได้ 4. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 5. เครื่องมือ : แบบทดสอบ 6. เกณฑ์การให้คะแนน : แปลงหน่วยตัวเก็บประจุได้ จะได้ 6 คะแนน a. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 5 อ่านค่าตัวเก็บประจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษรได้ 11. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 12. เครื่องมือ : แบบทดสอบ 13. เกณฑ์การให้คะแนน : อ่านค่าตัวเก็บประจุแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษรได้ จะได้ 8 คะแนน b. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 6 อ่านค่าตัวเก็บประจุแสดงเป็นแถบสีได้ 1. วิธีการประเมิน : ทดสอบ 2. เครื่องมือ : แบบทดสอบ 3. เกณฑ์การให้คะแนน : อ่านค่าตัวเก็บประจุแสดงเป็นแถบสีได้ จะได้ 8 คะแนน

326 • จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 7 เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่างถูกต้อง 4. วิธีการประเมิน : ตรวจผลงาน 5. เครื่องมือ : แบบประเมินกระบวนการทำงานกลุ่ม 6. เกณฑ์การให้คะแนน : เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่าง ถูกต้อง จะได้ 5 คะแนน a. จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ข้อที่ 8 ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายใน เวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุ และผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง 4. วิธีการประเมิน : ตรวจผลงาน 5. เครื่องมือ : แบบประเมินกระบวนการทำงานกลุ่ม 6. เกณฑ์การให้คะแนน : ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายใน เวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุ และผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง จะได้ 5 คะแนน

327 แบบฝึกหัดบทที่ 9 เรื่อง ตัวเก็บประจุ วัตถุประสงค์ เพื่อประเมินความรู้เดิมของนักศึกษาเกี่ยวกับเรื่อง แหล่งกำเนิดไฟฟ้าและประเภทของไฟฟ้า เขียนเครื่องหมายกากบาท (X) ลงในข้อที่ถูกต้องที่สุด 1. ตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติในการทำงานอย่างไร ก. ให้กำเนิดประจุไฟฟ้าออกมา ข. ทำหน้าที่ผลิตประจุไฟฟ้าขึ้นมา ค. ทำหน้าที่เก็บประจุไฟฟ้าไว้ภายในตัว ง. ทำหน้าที่รักษาระดับประจุไฟฟ้าให้คงที่ 2. ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นตามคุณสมบัติในข้อใด ก. เพิ่มพื้นที่แผ่นโลหะทั้งสองให้มากขึ้น ข. วางแนวแผ่นโลหะทั้งสองให้ขนานกัน ค. เพิ่มระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองให้มากขึ้น ง. ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองมีค่าคงตัวความเป็นฉนวนต่ำ 3. ฉนวนชนิดใดมีค่าคงตัวความเป็นฉนวนดีที่สุด ก. ยาง ข. เซรามิก ค. กระดาษ ง. สุญญากาศ 4. ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ชนิดใดที่ผลิตมาใช้งานให้ค่าความจุได้สูงที่สุด ก. เซรามิก ข. แทนทาลัม ค. ฟิล์มพลาสติก ง. อิเล็กโตรไลติก 5. ตัวเก็บประจุชนิดใดที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติเช่นเดียวกับตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ก. ไมก้า ข. เซรามิก ค. แทนทาลัม ง. ฟิล์มพลาสติก 6. ตัวเก็บประจุแบบปรับเปลี่ยนค่าได้การปรับค่าลักษณะใดให้ค่าความจุน้อยที่สุด ก. แผ่นโลหะ 2 ชุดวางชิดปรับแยกกันหมด ข. แผ่นโลหะ 2 ชุดวางห่างปรับแยกกันหมด ค. แผ่นโลหะ 2 ชุดวางชิดปรับซ้อนทับกันหมด ง. แผ่นโลหะ 2 ชุดวางห่างปรับซ้อนทับกันหมด 7. ตัวเก็บประจุแบบไมล่าร์คือตัวเก็บประจุชนิดใด ก. โพลีสไตรีน ข. โพลีโพรพิลีน ค. โพลีเอสเตอร์ ง. โพลีคาร์บอเนต 8. ตัวเก็บประจุตามรูปข้อใดบอกไว้ถูกต้อง ก. ชนิดเซรามิก ความจุ 25 F ข. ชนิดเซรามิก ความจุ 2.2 F ค. ชนิดแทนทาลัม ความจุ 25 F ง. ชนิดแทนทาลัม ความจุ 2.2 F 9. ค่าความจุ 56 10-8 F ตรงกับข้อใด ก. 56,000 pF ข. 560 nF ค. 5,600 nF ง. 560 F 10. ตัวเก็บประจุบอกค่าไว้ดังนี้ 470 F, 500 VDC เมื่อนำไปใช้กับแรงดันไฟสลับ จะใช้แรงดัน ไฟสลับได้สูงสุดเท่าไร ก. 250 VAC ข. 500 VAC ค. 750 VAC ง. 1,000 VAC

328 ใบปฏิบัติงาน 9.1 การตรวจสอบตัวเก็บประจุ จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. ตั้งย่านวัดมัลติมิเตอร์ใช้วัดตัวเก็บประจุได้ถูกต้องเหมาะสม 2. แสดงการใช้โอห์มมิเตอร์วัดตัวเก็บประจุค่าต่างๆ ได้ 3. มีระเบียบวินัยในการทำงาน เครื่องมือและอุปกรณ์ 1. ตัวเก็บประจุค่า 0.068F,0.1F,0.47F,0.68F,1F, 4.7F,10F,22F, 47F,100F,470F,1,000Fและ 2,200F (หรือค่าใกล้เคียง) ค่าละ 1 ตัว 2. มัลติมิเตอร์ชนิดเข็มชี้ 1 เครื่อง 3. แผงประกอบวงจรและสายต่อวงจร 1 ชุด ลำดับขั้นการทดลอง 1. ตั้งมัลติมิเตอร์ไปที่ย่านวัดโอห์ม 10k ปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ให้พร้อมใช้งาน 2. นำโอห์มมิเตอร์ไปวัดตัวเก็บประจุค่าความจุต่ำ ชนิดไม่แสดงขั้วบวก – ลบ วัด 2 ครั้งโดยสลับขั้วสายวัด การวัดแสดง ดังรูปที่ 9.1 (ก) การวัดครั้งที่ 1 (ข) การวัดครั้งที่ 2 รูปที่ 9.1 การวัดตัวเก็บประจุไม่แสดงขั้วบวก – ลบด้วยโอห์มมิเตอร์ 3. ขณะวัดตัวเก็บประจุห้ามจับปลายขั้ววัดของโอห์มมิเตอร์ 2 เส้นด้วยมือ 2 ข้าง เพราะจะทำให้การวัดค่าเกิดความ ผิดพลาด 4. วัดตัวเก็บประจุทีละค่าตามลำดับ อ่านค่าความต้านทานขณะที่เข็มมิเตอร์กระดิกขึ้นสูงสุด ตามค่าความจุที่กำหนดไว้ ในตารางที่ 9.1 ทุกค่า บันทึกค่าที่อ่านได้ลงในช่องวัดครั้งที่ 1 เข็มมิเตอร์สูงสุด และบันทึกผลเข็มมิเตอร์บ่ายเบนขณะวัด (ไม่ขึ้น,

329 ขึ้น – ตก, ขึ้นค้าง) ด้วยการทำเครื่องหมาย ✓ 5. สลับขั้วสายวัดและวัดตัวเก็บประจุอีกครั้ง บันทึกค่าที่อ่านได้ลงในช่องวัดครั้งที่ 2 เข็มมิเตอร์สูงสุด และบันทึกผลเข็ม มิเตอร์บ่ายเบนขณะวัด (ไม่ขึ้น, ขึ้น – ตก, ขึ้นค้าง) ด้วยการทำเครื่องหมาย ✓ ตารางที่ 9.1การวัดค่าความต้านทานและสภาพของตัวเก็บประจุ ย่าน ตั้งวัด ความจุ ตัวเก็บประจุ (F) วัดครั้งที่ 1 เข็มมิเตอร์ สูงสุด () ผลเข็มมิเตอร์บ่ายเบน วัดครั้งที่ 2 เข็มมิเตอร์ สูงสุด () ผลเข็มมิเตอร์บ่ายเบน ไม่ขึ้น ขึ้น-ตก ขึ้นค้าง ไม่ขึ้น ขึ้น-ตก ขึ้นค้าง 10k 0.068 0.1 0.47 0.68 1k 1 4.7 10 22 10 47 100 470 1 1,000 2,200 7. ปรับเปลี่ยนย่านวัดโอห์มมิเตอร์ไปที่ย่าน 1k, 10, 1ตามลำดับ ตามค่าตัวเก็บประจุที่กำหนดให้ในตารางที่ 9.1 พร้อม ทั้งปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ให้พร้อมใช้งานทุกย่านวัด ก่อนวัดทดสอบ ทดลองซ้ำตามขั้นตอนที่ 2 – 5 อีกครั้ง

330 บทที่ 9 ตัวเก็บประจุ ตอนที่ 1 1. ค 2. ก 3. ข 4. ง 5. ค 6. ข 7. ค 8. ง 9. ข 10. ก ตอนที่ 2 1. บอกรายละเอียดของลักษณะและโครงสร้างของตัวเก็บประจุต่อไปนี้ 1.1 ชนิดเซรามิก ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองเป็นวัสดุประเภทเซรามิก เซรามิกทำมาจากดินเหนียวผสมด้วยสารแบเรียมไททาเนต (Barium Titanate) มาจากการผสมกันของสารแบเรียมคาร์บอเนต (Barium Carbonate) และไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium Dioxide) นำไปเผาที่ความร้อนสูง ทำให้ได้เซรามิกที่มีค่าคงตัวความ เป็นฉนวนสูงมากออกมา แผ่นโลหะตัวนำจะใช้เงินเคลือบบนผิวเซรามิก ทำให้ตัวเก็บประจุชนิดนี้มีค่าความจุสูงขึ้นแต่มีขนาด เล็กลง นอกจากนั้นยังสามารถเพิ่มค่าความจุได้ โดยใช้แผ่นโลหะซ้อนกันหลายชั้นมีฉนวนเซรามิกขวางซ้อนหลายชั้น (Multilayer Ceramic) ตัวเก็บประจุชนิดนี้มีค่าผิดพลาดต่ำประมาณ 1 % ผิวด้านนอกหุ้มด้วยพลาสติกหรือซิลิโคน นิยมนำไปใช้งานใน วงจรกำจัดสัญญาณรบกวน และวงจรกรองสัญญาณความถี่สูงลงกราวด์ไม่นิยมใช้ในวงจรทำงานกับสัญญาณชนิดแอนะลอก (Analog Signal) เพราะจะทำให้สัญญาณเกิดความผิดเพี้ยน ลักษณะตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก แสดงดังรูปที่ 1 แบบขา แบบแปะติด SMD (ก) ชนิดชั้นเดียว (ข) ชนิดหลายชั้น รูปที่ 1 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก 1.2 ชนิดไมก้า ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้แผ่นโลหะบางหลายๆ แผ่นวางซ้อนกัน แต่ละแผ่นโลหะบางถูกคั่น ด้วยฉนวนไมก้า ต่อเชื่อมแผ่นโลหะออกเป็น 2 ชุด พร้อมต่อขาด้วยลวดตัวนำออกมาใช้งาน แผ่นโลหะที่ใช้ผลิตตัวเก็บประจุชนิด ไมก้าแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ แผ่นโลหะบางแบบอะลูมิเนียม (Aluminum Foil) และแผ่นโลหะบางแบบฟิล์มเงิน (Silver Films Foil) ไมก้าจัดเป็นฉนวนมีคุณภาพดี ทำให้ตัวเก็บประจุชนิดนี้สามารถสร้างให้ทนแรงดันได้สูง ขึ้น มีความคงที่ต่ออุณหภูมิดี นิยม นำไปใช้งานในวงจรเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟสูง ใช้ในวงจรกรองความถี่สูง และในวงจรตอบสนองความถี่ ลักษณะตัวเก็บประจุชนิด ไมก้า แสดงดังรูปที่ 2

331 รูปที่ 2 ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า 1.3 ชนิดฟิล์มพลาสติก ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้งสองเป็นวัสดุประเภท พลาสติกแผ่นบาง ซึ่งมีหลายชนิดแตกต่างกัน มีโครงสร้างคล้ายกับตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ เพียงแต่เปลี่ยนฉนวนเป็นฟิล์ม พลาสติกชนิดต่างๆ ฟิล์มพลาสติกที่นำมา ใช้ทำฉนวน ทำมาจากวัสดุหลายประเภท เช่น โพลีเอสเตอร์ (Polyester) เรียกได้อีกชื่อว่า ไมล่าร์ (Mylar) โพลีโพรพิลีน (Polypropylene) โพลีสไตรีน (Polystyrene) โพลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) และเมตัลไลซ์พลาสติก (Metalized Plastic) เป็นต้น การเรียกชื่อตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก มักเรียกชื่อตามชนิดฉนวนพลาสติกที่ใช้ผลิตตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานมากมายหลายชนิด หลายรูปแบบ เพราะด้วย คุณสมบัติของฉนวนที่ดีกว่ากระดาษมาก ทำให้สามารถผลิตตัวเก็บประจุให้มีค่าความจุสูงขึ้นได้ มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ค่า อุณหภูมิมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงค่าความจุน้อยลง การนำไปใช้งาน นิยมนำไปใช้ในวงจรที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง มีความ แน่นอนสูง ใช้งานได้ดีในย่านความถี่สูง ตัวอย่างตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก แสดงดังรูปที่ 3 (ก) ชนิดฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (ข) ชนิดฟิล์มโพลีโพรพิลีน (ค) ชนิดฟิล์มโพลีสไตรีน (ง) ชนิดฟิล์มโพลีคาร์บอเนต รูปที่ 3 ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก 2. ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติกมีลักษณะ ส่วนประกอบ และโครงสร้างอย่างไร ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก เป็นตัวเก็บประจุมีโครงสร้างประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมบางทำเป็นแผ่นโลหะเก็บประจุ ไฟฟ้า มีขั้วไฟฟ้าบวก (+) ลบ (–) กำกับไว้ที่ตัวเก็บประจุคงที่ตายตัว ใช้แผ่นกระดาษจุ่มอยู่ในสารอิเล็กโตรไลต์(Electrolyte) ให้

332 เปียกชุ่ม ทำเป็นฉนวนคั่นกลาง นำทั้งหมดม้วนเข้าด้วยกันให้เป็นทรงกระบอก และบรรจุลงในกระป๋องอะลูมิเนียม หรือกระป๋อง โลหะ ที่มีสารละลายอิเล็กโตรไลต์บรรจุอยู่ด้วย สารละลายอิเล็กโตรไลต์ที่นิยมใช้บรรจุ เช่น โซเดียม บอเรต (Sodium Borate) อีไทลีน กลีโคล (Ethylene glycol) หรือกรดบอริก (Boric Acid) เป็นต้น ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก แสดงดังรูปที่ 4 (ก) แบบขา (ข) แบบแปะติด SMD รูปที่ 4 ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ขั้วของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ตอนกลางตัวเก็บประจุเป็นขั้วบวก (+) ตอนนอกติดกระป๋องเป็นขั้วลบ (–) การ ผลิตจะต้องทำการปิดฝาให้สนิทเพื่อป้องกันสารละลายอิเล็กโตรไลต์รั่วไหลออกมา ระหว่างการผลิตต้องป้อนแรงดันไฟตรงให้ขั้วทั้ง สองของตัวเก็บประจุ เพื่อให้เกิด ปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซิส เกิดการแยกตัวทางไฟฟ้าขึ้นมา ด้านขั้วบวกของตัวเก็บประจุเกิดฟิล์ม อะลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide) ขึ้นรอบแผ่นอะลูมิเนียมแผ่นบวก เป็นฉนวนบางคั่นระหว่างแผ่นอะลูมิเนียมขั้วบวก ให้ แยกออกจากขั้วลบของตัวเก็บประจุ เนื่องจากฟิล์มของแผ่นอะลูมิเนียมมีขนาดบางมาก ทำให้สามารถสร้างตัวเก็บประจุชนิดนี้ ให้มีค่าความจุสูงขึ้นได้ จึงสามารถผลิตค่าความจุมาใช้งานได้โดยมีขนาดตัวเก็บประจุที่เล็กลง ตัวเก็บประจุชนิดนี้สามารถสร้าง ให้มีค่าความจุได้หลากหลายค่า ตั้งแต่ค่าความจุต่ำไปถึงค่าความจุสูงๆ เนื่องจากตัวเก็บประจุชนิดนี้มีขั้วกำกับไว้ตายตัว การนำไปใช้งานกับแรงดันไฟตรงจำเป็น ต้องต่อใช้งานกับแหล่งจ่าย แรงดันไฟตรงให้ถูกต้องตามขั้วตัวเก็บประจุ หากต่อผิดขั้วตัวเก็บประจุชนิดนี้จะหมดค่าความจุทันที ยังทำให้เกิดความร้อนสูง ภายในตัวเก็บประจุ ส่งผลให้เกิดก๊าซจำนวนมากดันออกมาภายนอก ตัวเก็บประจุเกิดการระเบิด นอกจากนั้นตัวเก็บประจุชนิด นี้ยังมีค่ากระแสรั่วไหล (Leakage Current) สูง การใช้งานจะต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง 3. ตัวเก็บประจุวาริเอเบิลและตัวเก็บประจุทริมเมอร์เหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไร ตัวเก็บประจุวาริเอเบิล (Variable Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่ค่าความจุสามารถปรับ เปลี่ยนแปลงค่าให้เพิ่มขึ้นหรือ ลดลงได้ โครงสร้างตัวเก็บประจุชนิดนี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะวางซ้อนกันแบ่งออก เป็น 2 ชุด ชุดแผ่นโลหะคงที่ (Stator Plate) แผ่นโลหะถูกยึดติดคงที่ตายตัว และชุดแผ่นโลหะเคลื่อนที่ (Rotor Plate) แผ่นโลหะชุดนี้ถูกยึดบนแกนที่สามารถปรับหมุนเคลื่อนที่ได้ โดยใช้ฉนวนคั่นกลางแผ่นโลหะทั้ง 2 ชุดไว้ฉนวนที่ใช้แตกต่างกันหลายชนิด เช่น อากาศ แผ่นไมก้า หรือแผ่นพลาสติก เป็นต้น ตัวเก็บประจุวาริเอเบิล แสดงดังรูปที่ 5 แบบแกนอากาศ แบบแกนพลาสติก

333 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 5 ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนแปลงค่าได้ ตัวเก็บประจุ ทริมเมอร์ (Trimmer Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุแบบปรับเปลี่ยนแปลงค่าได้อีกแบบหนึ่ง คล้ายกับแบบ ตัวเก็บประจุวาริเอเบิล แต่มีขนาดเล็กลง มีค่าความจุต่ำๆ มีแผ่นโลหะคงที่และแผ่นโลหะเคลื่อนที่ประกอบร่วมกันอย่างน้อยอย่าง ละ 1 แผ่น หรือมากกว่า ฉนวนที่ใช้คั่นกลางแผ่นโลหะใช้แผ่นไมก้า หรือแผ่นพลาสติก ตัวเก็บประจุทริมเมอร์ แสดงดังรูปที่ 6 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 6 ตัวเก็บประจุทริมเมอร์ 4. อ่านค่าความจุของตัวเก็บประจุที่บอกไว้ 4.1 แบบอ่านค่าโดยตรง ที่ ค่าที่แสดง ค่าที่อ่านได้ 1 10K100 ความจุ 10 pF ค่าผิดพลาด K = 10% ทนแรงดันได้100 V 2 33MF25V ความจุ 33 F ทนแรงดันได้ 25 V 3 0.18J600V ความจุ 0.18 F ค่าผิดพลาด J = 5% ทนแรงดันได้ 600 V 4.2 แบบแสดงค่าเป็นรหัสตัวเลขตัวอักษร ที่ ค่าที่แสดง ค่าที่อ่านได้ 1 273K 50 ความจุ 27 x 1,000 pF = 27,000 pF = 27 nF ทนแรงดันได้ 50 V 2 101 20% ความจุ 10 x 10 pF = 100 pF ค่าผิดพลาด 20% 3 394J 160V ความจุ 39 x 10,000 pF = 390,000 pF = 390 nF ค่าผิดพลาด J = 5% ทน แรงดันได้ 160 V 5. จงหาค่าความจุรวมของวงจรตามรูปที่ 7 C1 = 18 F C2 = 12 F C3 = 22 F รูปที่ 7

334 วิธีทำ จากสูตร T C 1 = 1 C 1 + 2 C 1 + 3 C 1 แทนค่า T C 1 = 18 F 1 + 12 F 1 + 22 F 1 T C 1 = 396 F 22 33 18 + + = 396 F 73 CT = 73 396F = 5.43 F ตอบ

335 วิทยาลัยการอาชีพเสนา สื่อการจัดการเรียนรู้ สื่อสิ่งพิมพ์/สื่อโสตทัศน์ 1. หนังสือเรียน 2. หนังสือใบปฏิบัติงาน 3. สื่อเพาเวอร์ พอยต์ 4. อุปกรณ์ทดลอง 5. แบบทดสอบก่อนเรียนที่ 1 6. แบบสังเกตพฤติกรรมการเรียน 7. แบบประเมินคุณธรรม จริยธรรม หุ่นจำลองหรือของจริง แหล่งการเรียนรู้ / สถานที่ (แสดงเครื่องหมาย ลงในช่อง ตามแหล่งการเรียนรู้ที่ครูผู้สอนกำหนด) ในสถานศึกษา 1. ห้องสมุด ห้องปฏิบัติการ โรงฝึกงาน ศูนย์จำลองธุรกิจ 2. ครูผู้สอน Internet บทเรียนอิเล็กทรอนิกส์ E – book นอกสถานที่ 1. สถานประกอบการ แหล่งเรียนรู้ในชุมชน หน่วยงานของข้าราชการ หน่วยงานรัฐวิสาหกิจ แหล่งภูมิปัญญาท้องถิ่น 2. บุคคล ครอบครัว เครือญาติ ชุมชน ท้องถิ่น อื่น ๆ ................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................

336 วิทยาลัยการอาชีพเสนา บันทึกหลังการสอน ผลการใช้แผนการจัดการเรียนรู้ .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... ผลการเรียนของผู้เรียน .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... ปัญหาที่พบ .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... แนวทางแก้ปัญหา .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... ผลการสอนของครู .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................... แผนการสอน/แผนการเรียนรู้ภาคทฤษฏี

337 แผนการสอน/การเรียนรู้ภาคทฤษฎี บทที่ 10 ชื่อวิชา งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น สอนสัปดาห์ที่ 14-15 ชื่อหน่วย ตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลงไฟฟ้า คาบรวม 8 ชื่อเรื่อง. ตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลงไฟฟ้า จำนวนคาบ 8 หัวข้อเรื่อง ด้านความรู้ • คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำ • ตัวเหนี่ยวนำแบบขดเดียว • ตัวเหนี่ยวนำแบบหลายขด • หม้อแปลงกำลัง • หน่วยความเหนี่ยวนำ • บทสรุป ด้านทักษะ 1. มีทักษะในการแปลงหน่วยค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ 2. อ่านค่าความเหนี่ยวนำแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร ด้านคุณธรรม จริยธรรม 1. เพื่อให้มีเจตคติที่ดีต่อการเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ อุปกรณ์ และการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง สำเร็จภายในเวลาที่กำหนด มีเหตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง 2. เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่างถูกต้อง 3. มีความรับผิดชอบ ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้องในเรื่องตัวเหนี่ยวนำและหม้อแปลง สำเร็จภายในเวลาที่กำหนด อย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง สาระสำคัญ ตัวเหนี่ยวนำเป็นเส้นลวดตัวนำจำพวกทองแดงขดเป็นวงเรียงกันหลายๆรอบ ลักษณะการพันเส้นลวดตัวนำแตกต่าง กัน จึงถูกเรียกชื่อแตกต่างกัน แต่คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำมีความเหมือนกันคือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวดตัวนำ จะเกิด เส้นแรงแม่เหล็กขึ้นรอบเส้นลวด หม้อแปลงไฟฟ้าแกนเหล็ก ฐานรองขดลวดทำด้วยแผ่นเหล็กบางเคลือบฉนวนวางซ้อนกัน ช่วยเพิ่มค่าความ เหนี่ยวนำให้มากขึ้น ลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน การเรียกชื่อหม้อแปลงแกนเหล็กเรียกตามลักษณะการพันขดลวด และ ตามลักษณะโครงสร้างของหม้อแปลง

338 สมรรถนะอาชีพประจำหน่วย (สิ่งที่ต้องการให้เกิดการประยุกต์ใช้ความรู้ ทักษะ คุณธรรม เข้าด้วยกัน) 5. แปลงหน่วยค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ 6. อ่านค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำแสดงเป็นตัวเลขตัวอักษร จุดประสงค์การสอน/การเรียนรู้ • จุดประสงค์ทั่วไป / บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง 1. เพื่อให้มีความรู้เกี่ยวกับตัวเหนี่ยวนำและสนามแม่เหล็ก, ตัวเหนี่ยวนำชนิดขดเดียว,ตัวเหนี่ยวนำชนิดหลายขดและชนิด ของหม้อแปลงไฟฟ้าแกนเหล็ก(ด้านความรู้) 2. เพื่อให้มีทักษะในการแปลงหน่วยค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ (ด้านทักษะ) 3. เพื่อให้มีเจตคติที่ดีต่อการเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ อุปกรณ์ และการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง สำเร็จ ภายในเวลาที่กำหนด มีเหตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม) • จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม / บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง 1. บอกลักษณะตัวเหนี่ยวนำและการเกิดสนามแม่เหล็กได้ (ด้านความรู้) 2. เปรียบเทียบลักษณะตัวเหนี่ยวนำชนิดขดเดียวแต่ละชนิดได้(ด้านความรู้) 3. วิเคราะห์ตัวเหนี่ยวนำชนิดหลายขดได้(ด้านความรู้) 4. จำแนกชนิดของหม้อแปลงไฟฟ้าแกนเหล็กได้ (ด้านความรู้) 5. แปลงหน่วยค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำได้(ด้านทักษะ) 6. เตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ อุปกรณ์สอดคล้องกับงานได้อย่างถูกต้อง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจ พอเพียง) 7. ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายใน เวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง) เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ด้านความรู้(ทฤษฎี) 10.1 คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกนำไปใช้งานทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์อย่างแพร่หลายในหลายงานและ หลายหน้าที่ คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำมี 2 สภาวะ คือ จะให้กำเนิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field) ขึ้นมา เมื่อมี กระแสไหลผ่านในตัวเหนี่ยวนำ และจะให้กำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Induce Electro Motive Force ; EMF) ขึ้นมา เมื่อมี สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดผ่านตัวเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำที่ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานมีหลายขนาดและหลายรูปแบบแตกต่างกัน ตัว เหนี่ยวนำแบบต่างๆ แสดงดังรูปที่ 10.1

339 รูปที่ 10.1 ตัวเหนี่ยวนำแบบต่างๆ ตัวเหนี่ยวนำสามารถเรียกได้หลายชื่อ เช่น ขดลวด (Coil) หรือ โช้ก (Choke) เป็นต้น สร้างขึ้นจากการนำ เส้นลวดทองแดงอาบน้ำยาฉนวน พันเป็นขดวงกลมหลายๆ วงเรียงซ้อนกัน จำนวนรอบของการพันขดลวดตัวเหนี่ยวนำมีผลทำให้ค่า ความเหนี่ยวนำ (Inductance) ที่เกิดขึ้นในตัวเหนี่ยวนำแตกต่างกันไปมีค่าดังนี้ พันขดลวดจำนวนรอบน้อยเกิดความเหนี่ยวนำค่า น้อย พันขดลวดจำนวนรอบมากเกิดความเหนี่ยวนำค่ามาก จำนวนรอบที่พันยังมีผลต่อปริมาณสนาม แม่เหล็กที่เกิดขึ้นด้วย พัน ขดลวดจำนวนรอบน้อยสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นน้อย พันขดลวดจำนวนรอบมากสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นมาก ค่าทั้งสองมีความสัมพันธ์ ซึ่งกันและกัน เส้นลวดตัวนำเมื่อนำมาพันเป็นขดลวด จะส่งผลให้เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นรอบเส้นลวด ตัวนำเกิดการเสริมแรงกัน เกิด เป็นสนามแม่เหล็กขึ้นรอบขดลวด และสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีความเข้มเพิ่มมากขึ้นตามจำนวนรอบที่พัน ลักษณะการเกิด สนามแม่เหล็ก แสดงดังรูปที่ 10.2 S N รูปที่ 10.2 การเกิดสนามแม่เหล็กเสริมแรงในตัวเหนี่ยวนำ ความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดขึ้นอยู่กับส่วนประกอบต่างๆ ดังนี้ 1. จำนวนรอบของการพันเส้นลวดตัวนำ พันรอบน้อยเกิดสนามแม่เหล็กน้อย พันรอบมากเกิดสนามแม่เหล็กมาก 2. ปริมาณการไหลของกระแสผ่านเส้นลวดตัวนำ กระแสไหลน้อยสนามแม่เหล็กเกิดน้อย กระแสไหลมากสนามแม่เหล็ก

340 เกิดมาก 3. ชนิดของวัสดุที่ใช้ทำแกนแม่เหล็กไฟฟ้า แกนอากาศให้ความเข้มสนามแม่เหล็กน้อย แกนที่ทำมาจากโลหะให้ความเข้ม ของสนามแม่เหล็กมาก 4. ขนาดของแกนที่นำมาใช้งาน แกนขนาดเล็กเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นน้อย แกนขนาดใหญ่เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นมาก ตัวเหนี่ยวนำที่ผลิตมาใช้งาน แบ่งตามลักษณะการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ แบบตัว เหนี่ยวนำขดเดียว หรือแบบการเหนี่ยวนำตัวเอง (Self Induction) และแบบตัวเหนี่ยวนำหลายขด หรือแบบการเหนี่ยวนำข้ามขด (Mutual Induction) 10.2 ตัวเหนี่ยวนำแบบขดเดียว ตัวเหนี่ยวนำแบบขดเดียว เป็นตัวเหนี่ยวนำที่มีขดลวดพันไว้เพียงขดเดียว การเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นภายในขดลวดเป็นการ เหนี่ยวนำตัวเอง จึงเรียกตัวเหนี่ยวนำแบบนี้ว่า ขดลวด หรือโช้ก ซึ่งการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นภายในตัวเองเท่านั้น ค่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (EMF) ที่เกิดขึ้น มีทั้งเสริมและหักล้างกับแรงดันที่ป้อนเข้ามา นิยมนำไปใช้งานเกี่ยวกับความถี่ต่างๆ และ การกำจัดสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้น ตัวเหนี่ยวนำแบบนี้แบ่งออกได้ตามชนิดของแกนที่ใช้รองรับขดลวด ได้แก่ ชนิดแกนอากาศ (Air Core Type) ชนิดแกนสารเฟอร์โรแมกเนติก (Ferromagnetic Core Type) และชนิดแกนปรับค่าได้ (Variable Core Type) 10.2.1 ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนอากาศ (Air Core Inductor) ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนอากาศ เป็นตัวเหนี่ยวนำชนิดที่พันขดลวดไว้ลอยๆ โดยไม่มีฐานรอง หรือใช้แกนฐานรอง ขดลวดทำมาจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ไฟเบอร์ พลาสติก หรือคาร์บอน เป็นต้น ตัวเหนี่ยวนำชนิดนี้นิยมนำไปใช้งานกับความถี่ สูง (High Frequency) หรือความถี่วิทยุ (Radio Frequency ; RF) จึงมักเรียกตัวเหนี่ยวนำชนิดนี้ว่า RF โช้ก ตัวเหนี่ยวนำแกนอากาศ เป็นตัวเหนี่ยวนำที่มีค่าความเหนี่ยวนำต่ำ เพราะแกนไม่สามารถช่วยเสริมค่าความเหนี่ยวนำได้ การจะทำให้ค่าความเหนี่ยวนำเพิ่ม มากขึ้น ต้องใช้วิธีพันจำนวนรอบของขดลวดมากขึ้น ลักษณะตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนอากาศ แสดงดังรูปที่ 10.3 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.3 ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนอากาศ

341 10.2.2 ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนสารเฟอร์โรแมกเนติก (Ferromagnetic Core Inductor) ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนสารเฟอร์โรแมกเนติก เป็นตัวเหนี่ยวนำที่พันขดลวดบนแกนหรือฐานรองทำมาจากวัสดุ ประเภทสารเฟอร์โรแมกเนติก สามารถเกิดอำนาจแม่เหล็กขึ้นในตัวเองได้ และช่วยเสริมอำนาจแม่เหล็กให้กำเนิดได้มากขึ้น วัสดุที่ นิยมนำมาใช้ผลิตทำแกน เช่น เฟอร์ไรต์ ผงเหล็กอัด ทอรอยด์ และเหล็กแผ่นบาง เป็นต้น ตัวเหนี่ยวนำชนิดนี้นำไปใช้งานได้กับทั้ง ความถี่ต่ำและความถี่สูง เป็นตัวเหนี่ยวนำชนิดที่ผลิตให้มีค่าความเหนี่ยวนำจำนวนมากๆ ได้ ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนสารเฟอร์โรแมก เนติกแบ่งย่อยออกได้หลายชนิด ดังนี้ 1. ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ (Ferrite Core Inductor) เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ใช้แกนรองขดลวดทำมาจากวัสดุ ประเภทเฟอร์ไรต์อัดขึ้นรูปในลักษณะต่างๆ ซึ่งสารเฟอร์ไรต์มีส่วนผสมที่แตกต่างกันไป โดยมีส่วนผสมหลักเป็นสนิมเหล็ก และผสม ร่วมกับสารอื่นๆ อีกหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม นิกเกิล โคบอลต์ และสังกะสี เป็นต้น การใช้ส่วนผสมแตกต่างกันมีผลต่อ ค่าความเหนี่ยวนำที่ได้ออกมามีค่ามากน้อยแตกต่างกัน ข้อดีของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ คือสามารถสร้างให้แกนมีรูปร่างหลากหลายลักษณะแตกต่างกันไปตามความ ต้องการ นำไปใช้งานได้ดีทั้งย่านความถี่ต่ำและย่านความถี่สูง ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานมากมายหลากหลายรูปแบบ และถูกนำไปใช้งาน อย่างแพร่หลาย ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์แสดงดังรูปที่ 10.4 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.4 ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ 2. ตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด (Iron Powder Core Inductor) เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ใช้แกนรองขดลวดทำมา จากวัสดุประเภทผงเหล็กชนิดอัดแน่น โดยนำผงเหล็กผสมกับกาวอัดแน่นเป็นรูปร่างต่างๆ ตามต้องการ สามารถกำหนดรูปแบบได้ อย่างหลากหลาย ข้อดีของตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด คือสามารถช่วยลดการสูญเสียการไหลของกระแสสัญญาณภายในขดลวด จากกระแสไหลวน (Eddy Current) ลงได้ ทำให้กระแสสัญญาณส่งผ่านตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัดได้สูงขึ้น เกิดการสูญเสียสัญญาณ ภายในตัวเหนี่ยวนำลดลง ใช้งานได้ดีในย่านความถี่สูง สามารถสร้างให้มีค่าความเหนี่ยวนำสูงขึ้นได้ แต่มีขนาดตัวเหนี่ยวนำเล็กลง ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด แสดงดังรูปที่ 10.5

342 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.5 ตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด 3. ตัวเหนี่ยวนำแกนทอรอยด์ (Toroidal Core Inductor) เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ใช้แกนรองขดลวดทำมาจากวัสดุ ประเภทเฟอร์ไรต์ หรือทำจากผงเหล็กชนิดอัดแน่น โดยสร้างแกนขึ้นเป็นวงกลมรูปวงแหวน นำขดลวดพันโดยรอบแกนวงแหวน ข้อดีของตัวเหนี่ยวนำแกนทอรอยด์ คือเส้นแรงแม่เหล็กจะไม่แพร่กระจายออกไปภายนอก และสนามแม่เหล็ก จากภายนอกก็ไม่เข้ามารบกวน สามารถทำให้ตัวเหนี่ยวนำมีความเหนี่ยวนำสูงขึ้น โดยมีขนาดตัวเหนี่ยวนำเล็กลง และใช้จำนวน รอบในการพันขดลวดน้อยลง นิยมนำไปใช้งานกับย่านความถี่สูง ที่ต้องการค่าความเหนี่ยวนำสูง และมีสนามแม่เหล็กรบกวนต่ำ ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนทอรอยด์ แสดงดังรูปที่ 10.6 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.6 ตัวเหนี่ยวนำแกนทอรอยด์ 4. ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กแผ่นบาง (Laminated Iron Core Inductor) เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ใช้แกนรองขดลวดทำ มาจากวัสดุประเภทเหล็กรีดให้เป็นแผ่นบาง (Lamination) ตัดขึ้นรูปเหล็กแต่ละแผ่นเป็นรูปร่างต่างๆ นำมาวางซ้อนกันเป็นแกน รองขดลวด โดยที่เหล็กแผ่นบางแต่ละแผ่นถูกเคลือบฉนวนไว้เพื่อให้เหล็กแต่ละแผ่นถูกแยกตัวออกจากกัน ข้อดีของตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กแผ่นบาง คือช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน ช่วยลดความร้อนจาก การเหนี่ยวนำ และช่วยทำให้ค่าความเหนี่ยวนำเพิ่มมากขึ้น การใช้งานนิยมนำไปใช้งานในย่านความถี่ต่ำ และย่านความถี่เสียง

343 (Audio Frequency ; AF) จึงมักเรียกตัวเหนี่ยวนำชนิดนี้ว่า AF โช้ก นำไปใช้งานได้หลายชนิด เช่น ใช้เป็นตัวกรองสัญญาณไฟฟ้า (Filter) ใช้ได้ทั้งแรงดันไฟสลับ และเป็นแรงดันไฟตรง เป็นต้น ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กแผ่นบาง แสดงดังรูปที่ 10.7 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.7 ตัวเหนี่ยวนำแกนเหล็กแผ่นบาง 9.2.3 ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนปรับเปลี่ยนค่าได้ (Variable Core Inductor) ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนปรับเปลี่ยนค่าได้ เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ขดลวดถูกพันรอบฐานรองโดยถูกยึดติดคงที่ ฐานรองเป็นฉนวนมีร่องเกลียวอยู่ภายใน ตอนกลางของฐานรองขดลวดมีแกนเฟอร์ไรต์มีร่องเกลียวสัมผัสอยู่กับตอนกลางของฐานรอง แกนเฟอร์ไรต์สามารถปรับเคลื่อนที่ ได้การปรับแกนเฟอร์ไรต์เป็นการปรับเปลี่ยนค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำให้มากขึ้นหรือ น้อยลงได้ตามต้องการ นำไปใช้งานกับความถี่สูงย่านความถี่วิทยุ (RF) เช่น ในวงจรเครื่องรับวิทยุ วงจรเครื่องรับโทรทัศน์ และวงจร เครื่องรับส่งวิทยุ เป็นต้น ลักษณะตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนปรับ เปลี่ยนค่าได้ แสดงดังรูปที่ 10.8 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.8 ตัวเหนี่ยวนำแกนปรับค่าได้

344 10.3 ตัวเหนี่ยวนำแบบหลายขด ตัวเหนี่ยวนำแบบหลายขด เป็นตัวเหนี่ยวนำ ที่มี ขดลวดพันไว้ใช้งานรวมกันมากกว่าหนึ่งขดขึ้นไป การเหนี่ยวนำที่ เกิดขึ้นเป็นการเหนี่ยวนำแบบข้ามขด มีขั้วต่อขดลวดออกมาใช้งาน หลายขั้ว เช่น 4 ขั้ว 6 ขั้ว และ 8 ขั้ว เป็นต้น ขดลวดทั้งหมดที่ต่อ ออกมาใช้งานถูกแบ่งออกเป็น 2 ด้าน คือ ด้านทางเข้าหรืออินพุต (Input) ใช้สำหรับป้อนแรงดันเข้า หรือสัญญาณไฟฟ้าเข้าขดลวด ถูก เรียกว่า ขดปฐมภูมิ (Primary) และด้านทางออกหรือเอาต์พุต (Output) ใช้สำหรับป้อนแรงดันออก หรือ รูปที่ 10.9 การทำงานเบื้องต้นของหม้อแปลง สัญญาณไฟฟ้าออกจากขดลวด ถูกเรียกว่า ขดทุติยภูมิ (Secondary) ตัวเหนี่ยวนำแบบหลายขดนี้มีชื่อเรียกว่า หม้อแปลง หรือทรานส ฟอร์เมอร์ (Transformer) การทำงานเบื้องต้นของหม้อแปลง แสดงดังรูปที่ 10.9 การทำงานของหม้อแปลง เมื่อมีแรงดันไฟสลับป้อนเข้าที่ขดปฐมภูมิ ทำให้เกิดการยุบตัวและพองตัวของสนามแม่เหล็กทาง ขดปฐมภูมิ เกิดฟลักซ์แม่เหล็กวิ่งเคลื่อนที่รอบแกนรองขดลวด เหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กไปให้ขดทุติยภูมิ สนามแม่เหล็กตัดผ่านขดทุติย ภูมิส่งผลให้เกิดแรงเคลื่อน ไฟฟ้าชักนำ (EMF) ขึ้นมา ค่าที่เกิดขึ้นนี้คือแรงดันไฟสลับที่จ่ายออกมาทางขดทุติยภูมิ จ่ายเป็นแรงดัน ออกไปใช้งาน แรงดันไฟสลับที่ได้ออกมาทางขดทุติยภูมิ ขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของขดลวดที่พันไว้ พันจำนวน รอบขดลวดน้อยได้ แรงดันไฟสลับออกมาน้อย พันจำนวนรอบขดลวดมากได้แรงดันไฟสลับออกมามาก นำหลักการนี้ไปใช้แปลงแรงดันไฟสลับที่จ่าย ออกมา ให้มากขึ้นหรือน้อยลงได้ตามต้องการ ลักษณะหม้อแปลงแบบต่างๆ แสดงดังรูปที่ 10.10 รูปที่ 10.10 หม้อแปลงแบบต่างๆ หม้อแปลงที่ผลิตมาใช้งานมีมากมายหลายแบบ หลายชนิด และหลายลักษณะ ขึ้นอยู่กับงานที่ต้องการนำหม้อแปลงไปใช้ ทั้งค่าแรงดันที่ต้องการใช้ ค่าการจ่ายกระแสที่หม้อแปลงสามารถจ่ายออกมาได้ รวมถึงหน้าที่ในการทำงานของหม้อแปลง ถ้าแบ่งหม้อ แปลงออกตามลักษณะแกนที่ใช้รองขดลวด แบ่งออกได้หลายชนิด ดังนี้ ชนิดแกนอากาศ ชนิดแกนเฟอร์ไรต์ ชนิดแกนเหล็กแผ่นบาง และชนิดแกนทอรอยด์

345 10.3.1 หม้อแปลงชนิดแกนอากาศ (Air Core Transformer) หม้อแปลงชนิดแกนอากาศ เป็นหม้อแปลงชนิดที่พันขดลวดไว้ลอยๆ โดยไม่มีฐานรอง หรือใช้แกนฐานรอง ขดลวดทำมาจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ไฟเบอร์ พลาสติก หรือคาร์บอน เป็นต้น หม้อแปลงชนิดนี้นิยมนำไปใช้งานกับความถี่ สูงย่านความถี่วิทยุ (RF) เพราะมีค่าความเหนี่ยวนำต่ำ แกนไม่สามารถช่วยเสริมค่าความเหนี่ยวนำได้ การจะเพิ่มให้ค่าความ เหนี่ยวนำมากขึ้น ทำได้โดยใช้วิธีพันจำนวนรอบของขดลวดเพิ่มขึ้น ลักษณะหม้อแปลงชนิดแกนอากาศ แสดงดังรูปที่ 10.11 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.11 หม้อแปลงชนิดแกนอากาศ 10.3.2 หม้อแปลงชนิดแกนเฟอร์ไรต์ (Ferrite Core Transformer) หม้อแปลงชนิดแกนเฟอร์ไรต์ เป็นหม้อแปลงที่ใช้แกนรองขดลวดทำมาจากวัสดุประเภทเฟอร์ไรต์อัดขึ้น รูปลักษณะต่างๆ ที่มีส่วนผสมของเฟอร์ไรต์แตกต่างกันไป แต่มีส่วนผสมหลักเป็นสนิมเหล็ก และผสมร่วมกับสารอื่นๆ เช่น อะลูมิเนียม โคบอลต์ แมกนีเซียม นิกเกิล และสังกะสี เป็นต้น ส่วนผสมที่ใช้แตกต่างกันมีผลทำให้ค่าความเหนี่ยวนำที่ได้แตกต่าง กัน นิยมนำไปใช้งานในย่านความถี่สูง เช่น ภาครับความถี่วิทยุ (Tuner) ภาคกำเนิดความถี่ (Oscillator ; Osc.) และภาคกำหนด ความถี่ปานกลาง (Intermediate Frequency ; IF) เป็นต้น โดยทำงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ ลักษณะหม้อแปลงแกนเฟอร์ไรต์แสดง ดังรูปที่ 10.12 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.12 หม้อแปลงแกนเฟอร์ไรต์ 10.3.3 หม้อแปลงชนิดแกนเหล็กแผ่นบาง (Laminated Iron Core Transformer)

346 หม้อแปลงชนิดแกนเหล็กแผ่นบาง เป็นหม้อแปลงที่ใช้แกนรองขดลวดทำมาจากวัสดุประเภทเหล็กรีดให้เป็นแผ่น บาง ตัดขึ้นรูปเหล็กแต่ละแผ่นเป็นรูปตัว E และตัว I นำมาวางซ้อนกันเป็นแกนรองขดลวด โดยที่เหล็กแผ่นบางแต่ละแผ่นถูก เคลือบฉนวนไว้ ทำให้เหล็กแต่ละแผ่นถูกแยกตัวออกจากกัน เพื่อช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน ช่วยลดความร้อน จากการเหนี่ยวนำ และช่วยทำให้ค่าความเหนี่ยวนำเพิ่มมากขึ้น การใช้งานนิยมนำไปใช้งานในย่านความถี่ต่ำ และย่านความถี่เสียง (AF) ใช้งานได้ทั้งแรงดันไฟตรงและแรงดันไฟสลับ ลักษณะหม้อแปลงแกนเหล็กแผ่น แสดงดังรูปที่ 10.13 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.13 หม้อแปลงแกนเหล็กแผ่นบาง 10.3.4 หม้อแปลงชนิดแกนทอรอยด์ (Toroidal Core Transformer) หม้อแปลงชนิดแกนทอรอยด์ เป็นหม้อแปลงที่ใช้แกนรองขดลวดทำมาจากวัสดุหลายประเภท เช่น เหล็กแผ่น บางเคลือบฉนวน ผงเหล็กชนิดอัดแน่น หรือเฟอร์ไรต์ โดยสร้างแกนขึ้นเป็นรูปวงแหวน ขดลวดถูกพันรอบแกนวงแหวนโดยรอบ ทำ ให้เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นภายในขดลวดไม่แพร่กระจายออกไปภายนอก และสนามแม่เหล็กจากภายนอกก็ไม่เข้ามารบกวน ทำให้ หม้อแปลงชนิดนี้มีค่าความเหนี่ยวนำสูงขึ้น โดยสร้างขนาดหม้อแปลงได้เล็กลง และใช้จำนวนรอบในการพันขดลวดน้อยลง นิยม นำไปใช้งานทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูง ที่ต้องการค่าความเหนี่ยวนำสูง และมีสนามแม่เหล็กรบกวนต่ำ ลักษณะหม้อแปลงแกนทอ รอยด์แสดงดังรูปที่ 10.14 แกนผงเหล็กอัด หรือเฟอร์ไรต์ แกนเหล็กแผ่นบาง (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.14 หม้อแปลงแกนทอรอยด์

347 10.4 หม้อแปลงกำลัง หม้อแปลงกำลัง (Power Transformer) เป็นหม้อแปลงชนิดที่สามารถจ่ายแรงดัน จ่ายกระแส หรือจ่ายทั้งแรงดันและ กระแสออกมาใช้งานได้มากขึ้น ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย ในหลายหน้าที่และหลายลักษณะการทำงาน ทั้งงานในด้าน อิเล็กทรอนิกส์ ด้านไฟฟ้ากำลัง และด้านอุตสาหกรรม หม้อแปลงกำลังที่ผลิตมาใช้งาน มีตั้งแต่ทนกระแสได้ต่ำ ไปจนถึงทน กระแสได้สูงๆ และจ่ายแรงดันออกมาได้หลายค่าจากต่ำไปถึงค่าสูง หม้อแปลงกำลังมีหลายลักษณะ หลายคุณสมบัติ และหลายหน้าที่ การทำงาน แต่สิ่งที่เหมือนกันของหม้อแปลงกำลัง คือจะต้องสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าออกมาในรูปแรงดันและกระแสมีค่ามากหรือ น้อยได้ตามความต้องการของภาระที่ต้องการใช้งาน ลักษณะหม้อแปลงกำลังชนิดต่างๆ แสดงดังรูปที่ 10.15 (ก) ใช้งานระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า (ข) ใช้งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป รูปที่ 10.15 หม้อแปลงกำลังชนิดต่างๆ แกนรองขดลวดหม้อแปลงกำลังนิยมใช้ชนิดเหล็กแผ่นบางเคลือบฉนวนซ้อนทับกัน ด้วยเหตุที่หม้อแปลงกำลังขณะทำงาน ใช้กำลังไฟฟ้าสูง ทำให้เกิดความร้อนสูงมาก จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนที่ดี ซึ่งแผ่นเหล็กบางสามารถระบายความร้อนได้ดี และด้วยขนาดที่ใหญ่ของหม้อแปลงกำลัง รวมทั้งรูปร่างของหม้อแปลงกำลังที่มีความแตกต่างกัน การใช้เหล็กแผ่นบางเคลือบ ฉนวนขึ้นรูปแกนรองขดลวดทำได้ง่าย รวมถึงสามารถสร้างให้มีระบบการระบายความร้อนที่แตกต่างกันได้ ช่วยให้เกิดการสูญเสีย กำลังไฟฟ้าขณะทำงานต่ำ เกิดประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มมากขึ้น หม้อแปลงกำลังที่ผลิตมาใช้งานมีด้วยกันหลายรูปแบบ หลาย ลักษณะ และหลายชนิด แบ่งออกตามคุณลักษณะของการพันขดลวดได้ดังนี้ ชนิดลดแรงดัน (Step Down Voltage) ชนิดเพิ่มแรงดัน (Step Up Voltage) ชนิดเพิ่ม – ลดแรงดัน (Step Up – Step Down Voltage) ชนิดออโต (Auto) และชนิดปรับเปลี่ยนแรงดันได้ (Variable Voltage) 10.4.1 หม้อแปลงกำลังชนิดลดแรงดัน (Step Down Transformer) 220V 0V 60V 0V 24V 60V 24Vรูปที่ 10.16 หม้อแปลงกำลังชนิดลดแรงดัน หม้อแปลงกำลังชนิดลดแรงดัน เป็นหม้อแปลงที่ทำ หน้าที่ลดแรงดันไฟสลับทางด้านขดทุติยภูมิ หรือด้านส่งออก เอาต์พุต ให้มีค่าแรงดันไฟสลับน้อยกว่าค่าแรงดันไฟสลับที่ ป้อนเข้าทางด้านขดปฐมภูมิ รูปแบบการพันขดลวดในหม้อแปลง ชนิดนี้ โดยพันจำนวนรอบของขดลวดทางขดปฐมภูมิ มากกว่าการ พันจำนวนรอบของขดลวดทางขดทุติยภูมิ สัญลักษณ์หม้อแปลง กำลังชนิดลดแรงดัน แสดงดังรูปที่ 10.16

348 10.4.2 หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่มแรงดัน (Step Up Transformer) 220V 0V 450V 450V 0V 250V 250Vรูปที่ 10.17 หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่มแรงดัน หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่มแรงดัน เป็นหม้อแปลงที่ทำหน้าที่ เพิ่มแรงดันไฟสลับทางด้านขดทุติยภูมิ หรือด้านส่งออกเอาต์พุต ให้มีค่าแรงดันไฟสลับมากกว่าค่าแรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้าทางด้าน ขดปฐมภูมิ รูปแบบการพันขดลวดในหม้อแปลงชนิดนี้ โดยพัน จำนวนรอบของขดลวดทางขดปฐมภูมิ น้อยกว่าการพันจำนวนรอบ ของขดลวดทางขดทุติยภูมิสัญลักษณ์หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่ม แรงดัน แสดงดังรูปที่ 10.17 10.4.3 หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่ม – ลดแรงดัน (Step Up – Step Down Transformer) 450V 0V 450V 0V 24V 24V 220V 0V 0V 6Vรูปที่ 10.18 หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่ม – ลด แรงดัน หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่ม – ลดแรงดัน เป็นหม้อ แปลงที่มีจำนวนรอบของขดลวดทางขดทุติยภูมิมากกว่า 1 ขด โดยแยกเป็นขดเพิ่มแรงดัน และขดลดแรงดัน ทำหน้าที่เพิ่ม และลดแรงดันไฟสลับทาง ด้านขดทุติยภูมิที่จ่ายแรงดันออก เอาต์พุต ให้มีค่าแรงดันมากกว่าหรือน้อยกว่าค่าแรงดันที่ ป้อนเข้าทางขดปฐมภูมิ การพันขดลวดในหม้อแปลงชนิดนี้ โดย แยกจำนวนขดลวดที่พันไว้ทางขดทุติยภูมิออกจากกันเป็นแต่ ละชุดไม่รวมกัน สัญลักษณ์หม้อแปลงกำลังชนิดเพิ่ม – ลด แรงดัน แสดงดังรูปที่ 10.18 10.4.4 หม้อแปลงกำลังชนิดออโต (Auto Transformer) หม้อแปลงกำลังชนิดออโต เป็นหม้อแปลงที่มีลักษณะการพันขดลวดแตกต่างไปจากหม้อแปลงกำลังชนิดอื่นที่ กล่าวมา โดยการพันขดลวดทั้งชุดในหม้อแปลงเป็นขดเดียว จึงทำให้ขดปฐมภูมิและขดทุติยภูมิอยู่ในขดเดียวกัน การจ่ายแรงดัน เข้าและออกใช้การแยกจุดต่อ (Taps) ขดลวดออกมาใช้งานเป็นจุดๆ ตามต้องการ บนขดลวดเพียงชุดเดียว จุดใดใช้เป็นจุดจ่ายแรงดัน เข้าเรียกว่า ขดปฐมภูมิ และจุดใดเป็นจุดจ่ายแรงดันออกเรียกว่า ขดทุติยภูมิ ลักษณะหม้อแปลงกำลังชนิดออโต แสดงดังรูปที่ 10.19