เหตุใดตัวเก็บประจุจึงกั้นกระแสตรงแต่ยอมให้กระแสสลับผ่านได้?

ตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะคู่ขนานสองแผ่นที่ไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าใดๆ ระหว่างกัน มีลวดต่ออยู่กับแต่ละแผ่น แผ่นโลหะเหล่านี้อาจมีพื้นที่ขนาดใหญ่มากและมีช่องว่างระหว่างกันเล็กน้อย อาจทำจากแผ่นฟอยล์สองแผ่นโดยมีกระดาษคั่นอยู่ตรงกลาง แล้วม้วนทั้งหมดเพื่อให้มีขนาดกะทัดรัด แต่โดยรวมแล้วก็ยังคงเป็นเพียงแผ่นโลหะขนาดใหญ่สองแผ่นที่มีช่องว่างระหว่างกัน

ถ้าคุณต่อแบตเตอรี่เข้ากับสายไฟสองเส้น กระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อยจะไหลในช่วงเวลาสั้นๆ มันจะผลักอิเล็กตรอนไปที่แผ่นหนึ่งและดูดอิเล็กตรอนออกจากอีกแผ่นหนึ่ง ในไม่ช้าก็จะเกิดความต่างศักย์ระหว่างแผ่นทั้งสอง (เท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่) และกระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลอีกต่อไป มันหยุดนิ่งแล้ว นั่นคือส่วนที่ขัดขวางการไหลของกระแสตรง กระแสตรงไม่สามารถไหลต่อไปได้เพราะไม่มีเส้นทางให้มันเชื่อมช่องว่างระหว่างแผ่นทั้งสอง

สมมติว่าเราต่อแบตเตอรี่เข้ากับขั้วไฟฟ้าเพียงไม่กี่นาโนวินาที ในช่วงเวลาสั้นๆ นั้น อิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งจะถูกดูดออกจากขั้วหนึ่ง และอิเล็กตรอนจำนวนใกล้เคียงกันจะถูกผลักไปยังอีกขั้วหนึ่ง เกิดสนามไฟฟ้าขึ้นระหว่างสองขั้วเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอยู่ด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง แต่แรงดันไฟฟ้ายังไม่ถึงระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เพราะเราต่อมันเข้ากับขั้วไฟฟ้าเพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น

ทีนี้ ลองสลับขั้วแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว ตอนนี้เรากำลังดูดอิเล็กตรอนกลับเข้าไปในจุดที่เราเคยผลักมันออกไปก่อนหน้านี้ และผลักอิเล็กตรอนอื่นๆ ออกไปอีกด้านหนึ่งในจุดที่เราเคยดึงอิเล็กตรอนออกไปก่อนหน้านี้ ทำแบบนี้เป็นเวลา 2 นาโนวินาที ดังนั้นตอนนี้เราได้กลับสถานการณ์แล้ว และเรามีสนามไฟฟ้าตรงข้ามระหว่างแผ่นโลหะ แต่เราปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น ไม่นานพอที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าให้ถึงระดับแบตเตอรี่ได้

ทำซ้ำแบบนั้นไปเรื่อยๆ โดยสลับทิศทางของกระแส แต่ทำอย่างรวดเร็วจนไม่ถึงจุดอิ่มตัว นั่นคือกระแสสลับ วงจรจะทำงานราวกับว่ามีกระแสไหลผ่านแผ่นตัวนำ จริงๆ แล้วกระแสไม่ได้ไหล แต่วงจรทำงานราวกับว่ากระแสสลับกำลังไหลผ่านตัวเก็บประจุ

บทความจาก: https://qr.ae/pCcOXh