Tụ điện là một linh kiện vô cùng quan trong trong các bảng mạch cũng như nhiều thiết bị điện. Vậy tụ điện là gì, nguyên lý phóng nạp cũng như công dụng của tụ điện ra sao? Để đi tìm lời giải cho những câu hỏi này, chúng ta hãy cùng nhau khám phá bài viết sau.
Định nghĩa tụ điện
Trong chương trình môn vật lý lớp 11 tại bậc học trung học phổ thông chúng ta đã được tiếp xúc với tụ điện, sau đó phần kiến thức về tụ điện theo ta trong suốt chương trình học.
Tụ điện được ký hiệu là C, viết tắt của từ Capacitor. Đây là một linh kiện điện tử thụ động có cấu tạo gồm 2 bề mặt dẫn điện. Hai bản cực này được ngăn cách bởi điện môi (dielectric) cho dòng điện xoay chiều đi qua và ngăn cản dòng điện một chiều đi qua.
Theo hệ đo lường quốc tế (SI), tụ điện sử dụng đơn vị đo là Fara và được ký hiệu là F. Vì 1 Fara có giá trị rất lớn nên chúng ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như µF(MicroFara), ŋF(NanoFara), pF(PicoFara).
1 Fara = 1000.000µ Fara = 1000.000.000ŋ F = 1000.000.000.000 pF
1 µ Fara = 1000 ŋFara
1 ŋFara = 1000 p Fara
Điện dung của tụ điện chính là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ và được tính theo công thức:
C = ξ . S / d
Trong đó
C: là điện dung của tụ điện (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
Nguyên lý phóng nạp của tụ điện
Tụ điện làm việc theo nguyên lý phóng nạp. Nguyên lý này thể hiện khả năng tích trữ năng lượng trên hai bản cực của tụ điện. Tụ giống như một chiếc bình ắc quy nhỏ có khả năng lưu trữ electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện. Tuy nhiên tụ chỉ có thể lưu trữ điện mà không thể sản sinh điện như ắc quy.
Nguyên lý nạp xả chính là điểm đặc trưng nhất của mỗi chiếc tụ điện. Nhờ có nguyên lý này mà tụ có thể cho dòng điện xoay chiều đi qua.
Cụ thể, theo như sơ đồ tụ điện trong mạch đơn giản ở trên ta có được nguyên lý phóng nạp như sau:
Khi công tắc K1 đóng, tụ điện tiến hành nạp điện. Dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ. Dòng nạp này làm bóng đèn sáng. Khi tụ nạp đầy, dòng nạp giảm bằng 0 và bóng đèn sẽ tắt.
Tụ phóng điện, khi tụ đã nạp đầy thì công t6ắc K1 sẽ mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương (+) từ tụ điện sẽ phóng qua bóng đèn về cực âm (-) làm bóng đèn lóe sáng. Khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn sẽ tắt.
Nếu như giá trị điện dung của tụ điện càng lớn thì quá trình phóng nạp sẽ càng lâu.
Công dụng của tụ điện
Chúng ta biết đến tụ điện với công năng chính giống như một chiếc bình ắc quy nhờ khả năng tích trữ năng lượng điện hiệu quả. Đặc biệt, những chiếc “ắc quy” này không làm tiêu hao năng lượng điện đã tích trữ.
Bên cạnh đó, tụ điện có chức năng ngăn cản tín hiệu điện một chiều, không cho dòng điện một chiều đi qua thay vào đó chỉ cho phép dòng điện xoay chiều đi qua.
Tụ điện còn có khả năng lọc điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều nhờ có thể loại bỏ pha âm.
Cụ thể chúng ta có thể thấy tụ điện được lắp đặt ở trong quạt giống như một chiếc bình ắc quy. Tại đây, tụ có chức năng làm lệch từ trường và cung cấp một hiệu điện thế lớn cho quá trình khởi động của quạt. Khi chúng ta tiến hành cắm quạt và bật công tắc, nếu không có tụ thì quạt sẽ không thể quay do điện thế không đủ làm quạt quay.
Khi đó, chúng ta cần một tụ điện như là một “bước đệm” lúc ban đầu cho quạt. Chính vì vậy khi quạt đã vận hành được bình thường thì tụ điện sẽ hết tác dụng.
Ngoài quạt thì rất nhiều các thiết bị khác cũng cần tới tụ điện như điều hòa, tủ lạnh,… Đến đây hẳn bạn đã hiểu được phần nào tầm quan trọng của tụ điện. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đề cập ở trên sẽ hữu ích với bạn.
HTSolarXanh công ty chuyên lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời cho hộ gia đinh, các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Giúp bạn giảm được hóa đơn tiền điện hàng tháng và bảo vệ môi trường xanh sạch hơn.
