“Tụ điện là gì? Tụ điện có tác dụng gì?” Đó là câu hỏi được nhiều khán giả gửi về cho hoccungthukhoa.vn trong thời gian qua. Và hôm nay, chúng tôi sẽ trả lời những câu hỏi này thông qua nội dung bài viết dưới đây. Hãy cùng theo dõi!
Tụ điện là gì?
– Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động, được cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song với nhau bằng giấy thiếc, kẽm hoặc nhôm và có lớp điện môi ngăn cách giữa chúng. Tụ điện được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện và phóng điện trong một điện trường.
Bạn đang xem: Tụ điện là gì? Kí hiệu, ứng dụng và nguyên lý phóng nạp của tụ điện
– Điện dung được sử dụng trong tụ điện là chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất như Farafin, gốm, màng nhựa, không khí hoặc mica. Tính không dẫn điện của điện môi giúp tăng khả năng tích điện của tụ.
Ký hiệu tụ điện là gì
Kí hiệu tụ điện được biểu thị bằng các ký tự và ký hiệu trong ngành điện tử. Có nhiều loại tụ điện kí hiệu khác nhau được sử dụng, nhưng một số kí hiệu phổ biến nhất bao gồm:
1. Các kí hiệu dung lượng:
C là ký hiệu cho dung lượng tụ điện, thông thường được biểu thị bằng các đơn vị như µF (microfarad), nF (nanofarad) hoặc pF (picofarad).
2. Ký hiệu điện áp:
V hoặc U là ký hiệu cho điện áp của tụ điện, thông thường được biểu thị bằng đơn vị volt (V).
3. Ký hiệu loại tụ điện:
Có nhiều loại tụ điện khác nhau, và mỗi loại có kí hiệu riêng. Ví dụ: tụ điện điện giữ (Capacitor Electrolytic) thường được ký hiệu bằng “CE” hoặc “EL”, tụ điện gốm (Ceramic Capacitor) thường được ký hiệu bằng “CC” hoặc “C”.
Điều quan trọng là hiểu và áp dụng đúng kí hiệu tụ điện để đảm bảo sự phân biệt và sử dụng đúng loại tụ điện trong các mạch điện tử.
Nguyên tắc cấu tạo của tụ điện
Cấu tạo tụ điện bao gồm ít nhất hai bản kim loại dẫn điện (dây dẫn) thường trong dạng tấm kim loại và hai bề mặt này được đặt song song với nhau và ngăn cách bằng một lớp điện môi.
Các chất điện môi được sử dụng trong tụ điện bao gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa… Lý do sử dụng các chất điện môi này là để tăng khả năng tích điện của tụ điện.
Điện dung. Đơn vị đo giá trị tụ điện là gì?
Điện dung: Là một đại lượng cho biết khả năng tích điện trên hai bản kim loại của tụ điện. Diện tích bề mặt, vật liệu điện môi và khoảng cách giữa hai bản kim loại quyết định điện dung của tụ điện. Điện dung được tính theo công thức:
C = ξ . S / d
Trong đó
- C: Điện dung của tụ điện (Fara).
- ξ: Hằng số điện môi của lớp điện môi của tụ.
- d: Chiều dày lớp điện môi của tụ.
- S: Diện tích bề mặt tụ điện của tụ.
Đơn vị của tụ điện là Fara. 1 Fara rất lớn, do đó trong thực tế, người ta thường sử dụng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara (pF). Cách chuyển đổi 1 Fara cụ thể như sau:
Xem thêm : Pipet Là Gì? Các Vấn Đề Phổ Biến Khi Sử Dụng Pipet Trong Phòng Thí Nghiệm
1 F = 10-6 µF = 10-9 nF = 10-12 pF
Trên thân của mỗi tụ điện có ghi các giá trị điện áp. Đây là giá trị tối đa mà tụ điện có thể chịu được. Nếu sử dụng điện áp vượt quá giá trị này, tụ có thể bị nổ.
Đặc điểm của tụ điện
Tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường bằng cách lưu trữ các electron và có thể phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện. Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, giúp tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều.
Các loại tụ điện
Có nhiều phân loại tụ điện, như sau:
+> Dựa vào tính chất hóa học:
- Tụ điện phân cực: Là tụ điện có hai đầu, thường là tụ hóa học và tụ tantalum. Loại tụ này có giá trị lớn và được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc để lọc nguồn.
- Tụ điện không phân cực: Là loại tụ không có cực tính. Tụ này có điện dung nhỏ và thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc trong mạch lọc nhiễu.
- Tụ điện hạ áp và cao áp
- Tụ lọc và tụ liên tầng
- Tụ điện tĩnh và tụ điện động
- Tụ xoay có khả năng thay đổi giá trị điện dung
+> Dựa vào chất liệu cách điện giữa bản cực:
- Tụ không khí: Lớp cách điện là không khí.
- Tụ giấy: Bản cực là lá nhôm, chất liệu cách điện là giấy tẩm dầu.
- Tụ gốm: Lớp điện môi là gốm, tụ gốm được làm bằng gốm và có bọc keo hoặc nhuộm màu.
- Tụ bạc mica: Lớp cách điện là bạc – mica.
- Tụ giấy, tụ bạc-mica và tụ gốm là loại tụ không phân cực, có dạng dẹt. Giá trị điện dung của chúng nhỏ, khoảng 0,47 µF, được kí hiệu trên thân tụ bằng 3 số như 103J, 223K, 471J.
- Tụ hóa: Là tụ điện hình trụ, có phân cực (-), (+) và lớp cách điện là hóa chất. Phần thân tụ thể hiện giá trị điện dung và giá trị này thường dao động trong khoảng từ 0,47 µF đến 0,4700 µF.
- Tụ gốm đa lớp: Lớp cách điện là nhiều lớp bản cực bằng gốm, đáp ứng cao tần và điện áp cao, tốt hơn tụ gốm thông thường từ 4-5 lần.
- Tụ mica màng mỏng: Lớp cách điện là mica nhân tạo hoặc nhựa, có cấu trúc màng mỏng như Mylar, Polyester, Polycarbonate, Polystyrene.
- Tụ xoay: Tụ này có khả năng thay đổi giá trị điện dung.
- Tụ tantalum: Bản cực làm bằng nhôm và dung môi là gel tantalum. Trị số điện dung rất lớn với kích thước nhỏ.
- Tụ Lithium ion: Có năng lực lớn, có thể sử dụng để tích điện một chiều.
- Tụ siêu hóa: Dung môi cách điện là đất hiếm, có khối lượng năng hơn tụ hóa chất và giá trị điện dung lên đến hàng F. Nhờ giá trị cực lớn này, nó có thể được sử dụng như một nguồn pin cấp cho vi xử lý hoặc mạch đồng hồ cần cung cấp điện liên tục.
Mỗi tụ điện đều có một giới hạn hiệu điện thế nhất định. Nếu hiệu điện thế đặt giữa 2 bản tụ lớn hơn giới hạn hiệu điện thế thì điện môi giữa hai bản này sẽ bị đánh thủng.
Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Tụ điện hoạt động theo nguyên lý nạp – xả.
Nguyên lý phóng nạp
Là khả năng tích trữ năng lượng điện dưới dạng điện trường, tương tự như một ắc quy nhỏ. Tụ điện có thể lưu trữ hiệu quả các electron (không tự điều chỉnh electron), sau đó phóng điện và tạo thành dòng điện.
Nguyên lý nạp xả
Nhờ tính chất nạp xả, tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều. Khi điện áp giữa 2 bản mạch thay đổi theo thời gian (không thay đổi đột ngột) và bạn cắm nạp hoặc xả tụ, hiện tượng tia lửa điện sẽ xảy ra do dòng điện tăng mạnh. Đây chính là nguyên lý nạp xả của tụ điện.
Công dụng của tụ điện là gì?
– Tụ điện có tác dụng như một ắc quy, có khả năng lưu trữ năng lượng điện mà không gây mất năng lượng.
– Tụ điện cho phép dòng điện xoay chiều đi qua nên có khả năng dẫn điện như một điện trở đa năng, hỗ trợ tốt cho việc duy trì điện áp qua tụ. Khi điện dung của tụ nhỏ, kháng điện càng lớn.
– Nhờ nguyên lý nạp xả thông minh, tụ điện ngăn mạch chỉ có điện áp một chiều và cho phép dòng điện xoay chiều đi qua, giúp truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch điện thế.
– Tụ điện có khả năng lọc điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều nhờ loại bỏ pha âm.
Năng lượng điện trường chính là năng lượng tích tụ trong tụ điện.
W = Q*U/3 = C*U2/2 = Q2/(2*C)
Hiện nay, tụ điện chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật và điện tử, hệ thống âm thanh ô tô. Ngoài ra, tụ điện còn được sử dụng trong máy phát điện, thí nghiệm vật lý, vũ khí hạt nhân, radar, xử lý tín hiệu, động cơ khởi động,… và là linh kiện quan trọng nhất của bo mạch bếp từ.
Cách mắc tụ điện
Xem thêm : Xóa Bỏ Sơn Tĩnh Điện Dễ Dàng Với Hoá Chất Tẩy Sơn Tĩnh Điện!
Có 2 cách mắc tụ điện, bao gồm:
+> Mắc tụ điện nối tiếp
Các tụ điện nối tiếp có điện dung tương đương Ctđ được tính bằng công thức:
1/Ctđ = (1/C1 ) + ( 1/C2 ) + ( 1/C3 )
Trường hợp chỉ có 2 tụ nối tiếp thì Ctđ = C1.C2 / ( C1 + C2 )
Khi mắc nối tiếp, tụ tương đương chịu điện áp bằng tổng điện áp của các tụ.
Utđ = U1 + U2 + U3
Đối với các tụ phân cực khi mắc nối tiếp, cần nhớ chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ sau.
+> Mắc tụ điện song song
Các tụ điện mắc song song có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ. Ctđ = C1 + C2 + C3
Điện áp chịu đựng của tụ điện tương đương xác định bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất.
Đối với tụ phân cực, các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương.
FAQ – Câu hỏi thường gặp về Tụ điện là gì
Câu hỏi 1: Tụ điện là gì và chúng được sử dụng vào mục đích gì trong các thiết bị điện tử?
Câu trả lời: Tụ điện là một thành phần điện tử lưu trữ và cấp điện cho các thiết bị điện tử khác. Chúng được sử dụng để lưu trữ và cung cấp điện nhanh chóng khi cần thiết, đồng thời giúp ổn định nguồn điện trong một hệ thống.
Câu hỏi 2: Liệu tụ điện có thể gây hỏng hóc hoặc nổ trong quá trình sử dụng?
Câu trả lời: Có, tụ điện có thể gây hỏng hóc hoặc nổ nếu không được sử dụng đúng cách hoặc nếu bị hỏng. Điều quan trọng là tuân thủ hướng dẫn sử dụng và tránh làm rơi hoặc gây va đập mạnh lên tụ điện.
Câu hỏi 3: Tại sao tụ điện thường có các giá trị dung lượng khác nhau?
Câu trả lời: Các tụ điện được sản xuất với nhiều giá trị dung lượng khác nhau để phù hợp với các yêu cầu và mục đích sử dụng khác nhau. Khi chọn tụ điện, chúng ta cần xem xét cách mà tụ điện sẽ được sử dụng trong hệ thống và chọn giá trị dung lượng tương ứng để đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị điện tử.
Hãy chia sẻ ý kiến của bạn về bài viết Tụ điện là gì này và đặt câu hỏi nếu bạn cần thêm thông tin. Các câu hỏi thú vị và bình luận giúp hoccungthukhoa.vn hiểu rõ hơn về nhu cầu và quan tâm của người đọc. Đừng ngần ngại gửi chia sẻ của bạn và chia sẻ bài viết này với mọi người để tăng cơ hội nhận được thêm phản hồi và câu trả lời cho các câu hỏi của bạn.
Nguồn: https://hoccungthukhoa.vn
Danh mục: Giáo Dục
Leave a Reply