Tụ điện là gì? Tụ điện có cấu tạo ra sao và công dụng của thiết bị này trong đời sống như thế nào? Hãy cùng Blog Thiết Bị Điện tìm hiểu chi tiết ngay tại bài viết sau đây.
Trong đời sống sản xuất hiện nay, tụ điện là loại linh kiện đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là đối với ngành chế tạo công nghiệp, lĩnh vực điện và điện công nghiệp. Theo đó, để có thể hiểu rõ hơn về tụ điện là gì và cách thức hoạt động của tụ điện, Blog Thiết Bị Điện sẽ giải đáp giúp bạn chi tiết ngay tại bài viết sau.
Tụ điện là gì?
Tụ điện (Capacitor) là một loại linh kiện điện tử được sử dụng để lưu trữ điện năng, được cấu tạo từ hai bản cực đặt song song và ngăn cách nhau bởi lớp điện môi, tụ điện có tính chất cách điện 1 chiều nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ vào nguyên lý phóng nạp. Bên cạnh đó, tụ điện có 2 hình dáng cơ bản như sau: tụ gốm và tụ hóa.
=> Ký hiệu: C
Cấu tạo của tụ điện
Về cấu tạo của tụ điện thì được cấu thành nên từ ít nhất 2 dây dẫn điện ở dạng tấm kim loại, bề mặt của tấm dẫn điện này được đặt song song với nhau và ngăn cách bởi một lớp điện môi.
Điện môi sử dụng trong tụ điện là các chất không có tính dẫn điện hoặc dẫn điện kém, (thường là thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, mica, gốm,…), có điện trở suất cao từ 107 ÷ 1017 Ω.m, khi ở nhiệt độ bình thường tác dụng của chất điện môi làm tăng khả năng tích trữ điện năng cho tụ điện.
Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Tụ điện hoạt động dựa trên nguyên lý nạp – xả:
- Nguyên lý phóng nạp: được xem là khả năng tích trữ điện năng dưới dạng điện trường, tức là tụ điện có thể lưu trữ các electron, sau đó phóng điện và tạo ra dòng điện;
- Nguyên lý nạp xả: tính chất nạp xả của tụ điện cho phép dòng điện xoay chiều đi qua, trong khi điện áp của 2 bản mạch biến thiên mà bạn cắm nạp hoặc xả tụ, hiện tượng tia lửa điện sẽ xảy ra do dòng điện bị tăng đột ngột.
Công dụng của tụ điện
Tụ điện mang đến rất công dụng hữu ích cho cuộc sống, bao gồm:
- Tụ điện có khả năng lưu trữ một lượng lớn điện năng từ nguồn cung bên ngoài mà không gây tiêu hao năng lượng điện;
- Cho phép dòng điện áp xoay chiều chiều đi qua, có thể dùng để dẫn điện cho các thiết bị khác như một điện trở đa năng. Khi tần số điện xoay chiều càng lớn thì dung kháng càng nhỏ, điện trở càng thấp làm điện áp lưu thông qua tụ điện dễ dàng;
- Nhờ vào nguyên lý hoạt động nạp xả thông minh, ngăn dòng điện 1 chiều mà tụ điện giúp cho dòng điện xoay chiều đi qua, giúp ích cho việc truyền tải tín hiệu giữa các tầng khuếch đại chênh lệch điện thế;
- Lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng cách loại bỏ pha âm.
Ứng dụng của tụ điện trong thực tế
Một số ứng dụng nổi bật của tụ điện có thể kể đến như sau:
- Sử dụng phổ biến trong các ngành liên quan đến kỹ thuật điện và điện tử;
- Sử dụng cho hệ thống âm thanh xe hơi do tụ điện có thể lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại;
- Xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho máy tính nhị phân sử dụng cho các ống điện tử;
- Ứng dụng mạnh mẽ trong các thiết bị, thí nghiệm quân sự như radar, vũ khí hạt nhân và các thí nghiệm vật lý khác;
- Là nguồn cung cấp điện năng, năng lượng và tích trữ năng lượng cho nhiều thiết bị;
- Xử lý tín hiệu, khởi động động cơ và mạch điều chỉnh.
Điện dung và thông số của tụ điện
Điện dung là một đại lượng nói đến khả năng tích điện của tụ điện trên 2 bản cực, theo đó điện dung bị phụ thuộc vào diện tích của 2 tấm bản vực, vật liệu của chất điện môi và khoảng cách giữa 2 bản cực
Công thức của điện dung được tính như sau: C = ξ . S / d
Trong đó
- C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)
- ξ : là hằng số điện môi của lớp cách điện;
- d : là chiều dày của lớp cách điện;
- S : là diện tích bản cực của tụ điện;
Ngoài ra, đơn vị của điện dung có thể được quy đổi thành MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara (pF), nhằm dễ dàng hơn trong việc tính toán:
- 1F = 1.000.000 µF = 1.000.000.000 nF = 1.000.000.000.000 pF;
- 1 µF = 1.000 nF;
- 1 nF = 1.000 pF.
Về đơn vị của tụ điện C là Fara (F), tương tự với điện dung, tụ điện cũng được quy đổi thành các trị số nhỏ hơn để dễ tính toán như
- 1 µF = 10-6 F;
- 1 ηF = 10-9 F;
- 1 pF = 10-12 F.
Công thức tính điện dung của tụ điện
Thường thì để tính được điện dung trên tụ điện, ta cần làm rõ 2 kiểu nối mạch như sau: mắc nối tiếp và mắc song song. Với kiểu mắc nối tiếp
Tụ điện mắc nối tiếp
Với kiểu mắc nối tiếp, điện dung của tụ điện sẽ được tính bởi công thức:
1 / C tđ = (1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )
Trường hợp chỉ có 2 tụ điện mắc nối tiếp nhau thì công thức sẽ là:
C tđ = C1.C2 / ( C1 + C2 )
Điện áp của tụ sẽ bằng tổng điện áp của toàn bộ tụ cộng lại khi mắc nối tiếp:
U tđ = U1 + U2 + U3
Trong đó: U là hiệu điện thế của tụ điện.
Tụ điện mắc song song
Với tụ điện mắc song song thì điện dụng sẽ được tính tương đường bằng tổng tất cả điện dung của các tụ cộng lại:
C = C1 + C2 + C3
Điện áp chịu đựng của tụ điện bằng với điện áp của tụ có điện áp thấp nhất, đồng thời nếu tụ hóa thì các tụ phải cùng đấu theo chiều âm.
Hướng dẫn cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện
Giá trị điện dung của tụ hóa sẽ được ghi trực tiếp ngay trên thân tụ, cụ thể là tụ hóa là tụ được phân chia thành 2 cực âm dương (-), (+) và luôn có hình trụ.
Về phần tụ giấy và tụ gốm sẽ có trị số được ghi bằng ghi hiệu
=> Cách đọc: lấy 2 chữ số đầu x với 10 (Mũ số thứ 3 )
Ví dụ: trên tụ gốm bên phải có ghi 474K, tức là giá trị = 47 x 10 4 = 470000 pF = 470 nF = 0.47 µF
Chữ số K hoặc J ở cuối là sai số từ 5 – 10% của tụ điện
Ý nghĩa giá trị điện áp ghi trên tụ điện
Các trị số được ghi trên điện áp ngay sau giá trị của điện dung là giá trị điện áp cực đại mà tụ điện của thể chịu được, nếu vượt quá trị số này, tụ sẽ bị nổ. Hơn hết, khi lắp tụ vào trong mạch điện có điện áp U thì tụ điện bao giờ cũng được lắp có giá trị điện áp Max cao gấp 1.4 điện áp U.
=> Ví dụ: mạch có U = 12V thì cần lắp tụ 16V hoặc U = 24V thì lắp tụ 35V.
Các loại tụ điện phổ biến
Có 4 loại tụ điện phổ biến và cơ bản như sau, bạn có thể tham khảo ngay đây:
- Tụ điện phân cực: là loại tụ điện có phân cực (-), (+), hình trụ và giá trị điện dung thường rơi vào khoảng 0.47 µF đến 4700 µF;
- Tụ điện không phân cực: bao gồm các loại tụ giấy, tụ gốm, tụ mica, tụ cao áp và tụ xứ, thường có hình dẹp, không phân biệt ra cực âm dương, các trị số được ký hiệu trên thân bằng 3 số, điện dung khá nhỏ, chỉ vào khoảng 0.47 µF;
- Tụ xoay: là loại tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, thường lắp trong Radio nhằm thay đổi tần số cộng hưởng khi dò đài;
- Tụ Lithium Ion: dùng để tích điện 1 chiều và có năng lượng tích cực cao.
Mong rằng qua bài viết vừa được https://blogthietbidien.com/ chia sẻ, chúng tôi hy vọng bạn có thể hiểu được tụ điện là gì và những thông tin liên quan. Nếu cảm thấy bài viết này thật sự bổ ích, hãy lan tỏa nội dung đến với nhiều người hơn bạn nhé.
