ตัวเก็บประจุและแบตเตอรี่ - ความแตกต่างคืออะไร

ดูเหมือนว่าแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุจะทำสิ่งเดียวกันโดยพื้นฐานแล้ว ทั้งคู่เก็บพลังงานไฟฟ้าแล้วถ่ายโอนไปยังโหลด ดูเหมือนว่าในบางกรณีตัวเก็บประจุมักจะทำงานเหมือนแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยเป็นต้น ในวงจรเอาต์พุตของตัวแปลงต่างๆ.

แต่เราสามารถพูดได้บ่อยแค่ไหนว่าแบตเตอรี่ทำงานเหมือนตัวเก็บประจุ? ไม่เลย. หน้าที่หลักของแบตเตอรี่ในการใช้งานส่วนใหญ่คือการสะสมและเก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบเคมีเป็นเวลานาน เพื่อยึดไว้ เพื่อให้แบตเตอรี่ส่งไปยังโหลดอย่างรวดเร็วหรือช้า ในทันทีหรือหลายๆ ครั้ง งานหลักของตัวเก็บประจุภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกันคือการเก็บพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ และถ่ายโอนไปยังโหลดด้วยกระแสที่ต้องการ

นั่นคือ สำหรับการใช้งานคาปาซิเตอร์ทั่วไป โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องเก็บพลังงานไว้นานเท่าที่แบตเตอรี่มักจะต้องใช้ สาระสำคัญของความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุนั้นอยู่ในอุปกรณ์ของทั้งคู่รวมถึงหลักการของการทำงานแม้ว่าจากภายนอกผู้สังเกตการณ์ที่ไม่คุ้นเคยอาจดูเหมือนว่าพวกเขาควรจัดในลักษณะเดียวกัน

คอนเดนเซอร์ (จากภาษาละติน condensatio - "การสะสม") ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด - แผ่นนำไฟฟ้าคู่หนึ่งที่มีพื้นที่สำคัญคั่นด้วยไดอิเล็กตริก

ไดอิเล็กตริกที่อยู่ระหว่างเพลตสามารถสะสมพลังงานไฟฟ้าในรูปของสนามไฟฟ้าได้: หากมีการสร้าง EMF บนเพลตโดยใช้แหล่งภายนอก ความต่างศักย์, จากนั้นไดอิเล็กตริกระหว่างเพลตจะถูกโพลาไรซ์เนื่องจากประจุบนเพลตที่มีสนามไฟฟ้าของพวกมันจะทำหน้าที่กับประจุที่ถูกผูกไว้ภายในไดอิเล็กตริก และไดโพลไฟฟ้าเหล่านี้ (ประจุคู่ที่จับกันภายในไดอิเล็กตริก) จะพยายามชดเชยด้วยผลรวมของพวกมัน สนามไฟฟ้า สนามของประจุไฟฟ้าที่มีอยู่บนจานเนื่องจากแหล่งภายนอกของ EMF

หากตอนนี้ปิดแหล่งภายนอกของ EMF จากเพลตแล้วโพลาไรเซชันของไดอิเล็กตริกจะยังคงอยู่ - ตัวเก็บประจุจะยังคงถูกชาร์จอยู่ระยะหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับคุณภาพและลักษณะของไดอิเล็กตริก)

สนามไฟฟ้าของไดอิเล็กตริกที่มีโพลาไรซ์ (มีประจุ) สามารถทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในตัวนำได้หากพวกมันปิดแผ่น ด้วยวิธีนี้ตัวเก็บประจุสามารถถ่ายโอนพลังงานที่เก็บไว้ในไดอิเล็กตริกไปยังโหลดได้อย่างรวดเร็ว

ความจุของตัวเก็บประจุคือพื้นที่ของแผ่นที่ใหญ่ขึ้นและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของไดอิเล็กตริกก็จะยิ่งสูงขึ้น พารามิเตอร์เดียวกันนี้เกี่ยวข้องกับกระแสสูงสุดที่ตัวเก็บประจุสามารถรับหรือจ่ายระหว่างการชาร์จหรือการคายประจุ

แบตเตอรี่ (จาก lat. acumulo สะสม, สะสม) ทำงานในลักษณะที่แตกต่างไปจากตัวเก็บประจุโดยสิ้นเชิงหลักการของการกระทำไม่ได้อยู่ในโพลาไรเซชันของไดอิเล็กตริกอีกต่อไป แต่อยู่ในกระบวนการทางเคมีที่ผันกลับได้ซึ่งเกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลต์และที่ขั้วไฟฟ้า (แคโทดและแอโนด)

ตัวอย่างเช่น ระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ลิเธียมไอออนภายใต้การทำงานของ EMF ภายนอกจากเครื่องชาร์จที่ใช้กับอิเล็กโทรดจะฝังอยู่ในกริดกราไฟต์ของขั้วบวก (บนแผ่นทองแดง) และเมื่อปล่อยประจุกลับเข้าไป แคโทดอะลูมิเนียม (เช่น จากโคบอลต์ออกไซด์) เกิดการเชื่อมโยง ความจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมจะยิ่งมากขึ้น ไอออนลิเธียมจะฝังอยู่ในอิเล็กโทรดระหว่างการชาร์จและปล่อยทิ้งไว้ระหว่างการคายประจุ

มีความแตกต่างบางประการซึ่งแตกต่างจากตัวเก็บประจุ: หากแบตเตอรี่ลิเธียมถูกชาร์จเร็วเกินไป ไอออนจะไม่มีเวลาฝังตัวในอิเล็กโทรดและวงจรของลิเธียมโลหะจะเกิดขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การลัดวงจรใน แบตเตอรี่ และถ้าคุณระบายแบตเตอรี่เร็วเกินไป แคโทดจะยุบลงอย่างรวดเร็วและแบตเตอรี่จะไม่สามารถใช้งานได้ แบตเตอรี่ต้องมีการปฏิบัติตามขั้วอย่างเข้มงวดระหว่างการชาร์จรวมถึงการควบคุมค่าของกระแสการชาร์จและการคายประจุ