Chắc chắn các bạn đã nghe nói rất nhiều đến thuật ngữ tụ điện tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ về chi tiết điện này. Trong bài viết dưới đây chúng tôi sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về tụ điện là gì; nguyên lý, cấu tạo của tụ điện cũng như các ứng dụng phổ biến nhất của tụ điện nhé.
Contents
Tụ điện là gì? Ký hiệu và đơn vị của tụ điện
Tụ điện thực chất là một linh kiện điện tử thụ động lưu trữ năng lượng điện. Tụ điện sẽ được cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song và được ngăn cách bởi lớp điện môi (dielectric) không dẫn điện có thể là: Giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm hay mica…
Theo đó, mỗi khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt trên thì tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.
Tính chất chung của tụ điện là cách điện 1 chiều nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp.
Hiện nay, tụ điện được ký hiệu là chữ C (chữ viết tắt của từ Capacitor)
Đơn vị của tụ điện: là Fara (F)
Trong đó :
- 1 pico = 1/1000.000.000.000 fara
- 1 nano= 1/1000.000.000 fara
- 1 micro =1/1000.000 fara
Các kiểu mắc tụ điện
Hiện nay, đang có 2 kiểu mắc tụ điện phổ biến được nhiều người dùng sử dụng là:
– Mắc tụ điện nối tiếp
2 tụ mắc nối tiếp : Ctđ = C1.C2 / ( C1 + C2 )
3 tụ mắc nối tiếp : 1 / Ctđ = (1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )
Khi mắc nối tiếp thì tổng điện áp của các tụ cộng lại: Utđ = U1 + U2 + U3
– Mắc tụ điện song song
Các tụ điện mắc song song sẽ có tổng điện dung của các tụ cộng lại C = C1 + C2 + C3
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tụ điện
Cấu tạo của tụ điện bao gồm:
Một tụ điện hoàn chỉnh sẽ bao gồm ít nhất hai dây dẫn điện được thiết kế dưới kim loại. Hai bề mặt này sẽ được đặt song song với nhau và sẽ được ngăn cách bởi một lớp điện môi.
Lớp điện môi được sử dụng trong tụ điện sẽ là các chất không dẫn điện như: giấy, thủy tinh, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí. Lý do tự điện sử dụng các điện môi không có khả năng dẫn điện là để tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.
Tên gọi của tụ điện sẽ phụ thuộc vào lớp điện môi mà tụ điện sử dụng
Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Tụ điện hoạt động theo 2 nguyên lý là phóng nạp và xả nap. Cụ thể là:
– Nguyên lý phóng nạp:
Tụ điện thực hiện tích điện bằng lưu trữ electron và đây cũng chính là lý do mà tụ điện được mệnh danh là một ắc quy nhỏ. Nguồn electron được tích trữ sẽ được phóng ra để tạo ra dòng điện. Tuy nhiên, người dùng nên nhớ rằng tụ điện không có khả năng sinh ra các điện tích electron
– Nguyên lý nạp xả
Nguyên lý nạp xả của tụ điện cũng là một trong những tính chất đặc trưng của tụ điện. Với tính chất này tụ điện sẽ có khả năng chăn dòng điện 1 chiều và dẫn điện xoay chiều đi qua.
Tuy nhiên, nếu điện áp của hai bản mạch biến thiên theo thời gian mà người dùng thực hiện cắm nạp hoặc xả tụ thì có thể dẫn đến tình trạng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt.
Công dụng của tụ điện
Không thể phủ nhận các công dụng của tụ điện trong hệ thống mạch điện. Dưới đây chúng tôi xin tổng kết 4 công dụng chính của tụ điện đó là:
- Lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích như một chiếc ắc-quy mini mà không làm tiêu hao năng lượng điện.
- Cho phép điện áp xoay chiều đi qua từ đó biến tụ điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt nếu tần số điện xoay chiều lớn thì dung kháng càng nhỏ hỗ trợ cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện
- Có khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều, cho phép điện áp xoay chiều lưu thông và cũng giúp truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại
- Có công dụng lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng cách loại bỏ pha âm.
Ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống
Hiện nay, tụ điện là một trong những linh kiện không thể thiếu trong các mạch điện. Do vậy, các bạn sẽ thấy tụ điện xuất hiện trong rất nhiều thiết bị sử dụng điện như: tụ điện quạt, máy lạnh , điều hòa, vợt muỗi…
- Tụ điện cũng được trên xe máy để khởi động động cơ kích hoạt motor.
- Sử dụng cho các loại máy hàn điện tử để nóng chảy kim loại. Tuy nhiên, các sản phẩm này sẽ có nhược điểm tiêu thụ điện cao, trọng lượng nặng.
- Sử dụng như một nguồn cung cấp và tích trữ năng lượng.
- Tụ điện còn được sử dụng trong các máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,…
Các loại tụ điện phổ biến hiện nay
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại tụ điện khác nhau và dưới đây là những loại tụ điện được sử dụng phổ biến nhất hiện nay:
Tụ điện gốm: đây là loại tụ điện sử dụng bản cực cách điện bằng gốm và được bao bọc bằng 1 lớp vỏ ceramic.
Tụ gốm đa lớp: đây thực chất là loại tụ gốm tuy nhiên bản cực được thiết kế có nhiều lớp gốm nhờ vậy có thể tải được các dòng điện cao tần.
Tụ giấy: Là tụ điện có bản cực được làm từ các lá nhôm hoặc thiếc và sử dụng dung môi là các lớp giấy tẩm dầu cách điện
Tụ Tantalum là các sản phẩm tụ điện được làm từ tantalum pentoxide.
Tụ Tantalum thường được thiết kế nhỏ nhẹ, ổn định và có tốc độ rò rỉ thấp. Tuy nhiên loại tụ này là có lưu trữ điện dung tối đa thấp và điện áp làm việc cũng không lớn.
Tụ mica màng mỏng: đây là loại tụ điện sử dụng dung môi là mica nhân tạo hay nhựa có cầu tạo màng mỏng
Tụ bạc – mica: đây là mẫu tụ điện mica và có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Mẫu tụ này thường sử dụng cho những mạch cao tần do có điện dung khá lớn vài pF tới vài nF và độ ồn nhiệt thấp.
Tụ hóa: đây là loại tụ hiện đại nhất được phân cực (-), (+) rõ ràng và luôn có hình trụ. Trên thân tụ còn được thể hiện giá trị điện dung và dao động từ 0,47 µF đến 4700 µF
Tụ xoay là các loại tụ có bản đặt song song, một nửa trong số đó là cố định xen kẽ là những bản gắn với 1 trục có thể xoay được.
Với những chia sẻ trên đây của chúng tôi chắc hẳn các bạn đã có thể giải đáp được thắc mắc tụ điện là gì, nguyên lý và cấu tạo như thế nào. Hy vọng với những thông tin trên sẽ cần thiết cho bạn trong các công việc hàng ngày. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết sau.
