Tụ điện là thành phần tiêu chuẩn không thể thiếu trong các mạch điện tử, trong đó tụ điện cực kì quan trọng mà bạn nên biết đó là ” Tụ điện mắc nối tiếp và Tụ điện mắc song song “. Các kết hợp khác nhau của tụ điện được sử dụng trong các mạch điện đều có một chức năng khác nhau. Hãy cùng Hocwiki tìm hiểu sâu hơn về Tụ điện và chức năng của chúng nhé !
Tụ điện mắc nối tiếp
Làm thế nào để kết nối các tụ điện song song?
Tụ điện mắc nối tiếp có nghĩa là hai hoặc nhiều tụ điện mắc nối tiếp trên một đường dây. Bản dương của tụ điện này được nối với bản cực âm của tụ điện kế tiếp.
Ở đây ,
QT = Q1 = Q2 = Q3 = ———- = Q
IC = I1 = I2 = I3 = — — — = IN
Khi các tụ điện mắc nối tiếp Điện tích và cường độ dòng điện trên tất cả các tụ điện là như nhau.
Tại sao điện tích của các tụ điện mắc nối tiếp lại giống nhau?
Đối với tụ điện nối tiếp, cùng một lượng electron sẽ chạy qua mỗi tụ điện vì điện tích trên mỗi bản là đến từ bản bên cạnh. Vì vậy, điện tích coulomb là giống nhau, vì dòng điện không là gì khác ngoài dòng electron, nên dòng điện cũng giống nhau.
Điện dung tương đương là gì?
Điện dung tương đương là điện dung tổng thể của các tụ điện. Hãy cùng chúng tôi xem cách tính điện dung khi chúng mắc nối tiếp.
Hình ảnh dưới cho thấy ba tụ điện mắc nối tiếp với pin. Khi mắc nối tiếp các tụ điện thì các bản bên cạnh bị nhiễm điện do hiện tượng cảm ứng tĩnh điện.
Mỗi tấm sẽ có điện thế khác nhau, nhưng độ lớn của điện tích trên các tấm là như nhau.
Tấm thứ nhất của C1 sẽ có điện thế V1 bằng hiệu điện thế của pin và tấm thứ hai sẽ có thế năng nhỏ hơn V1. Hãy để nó là V2 .Bây giờ tấm thứ nhất của C2 sẽ có thế năng bằng V2 và tấm thứ hai sẽ có thế năng nhỏ hơn V3 để nó là V4 .Tấm thứ nhất của C3 sẽ có thế năng V5 ( V5 = V4 ) và thế năng của tấm thứ hai nhỏ hơn V5. Hãy để nó là V6 .Vậy VT = V1 + V2 + V3Nhưng chúng tôi biết rằng, Q = CVC = Q. / VCeq = Q. / V1 + Q. / V2 + Q. / V3 ( Vì điện tích giống nhau )1 / Ceq = ( V1 + V2 + V3 ) / Q.VT = Q. / Ceq = Q. / C1 + Q. / C2 + Q. / C3Do đó, 1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3Nếu mắc nối tiếp N tụ điện thì hoàn toàn có thể cho điện dung tương tự như sau .1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2 + … … … + 1 / CN
Như vậy khi các tụ điện mắc nối tiếp thì nghịch đảo của điện dung tương đương bằng tổng nghịch đảo của điện dung riêng của các tụ điện trong mạch.
Tụ điện nối tiếp ví dụ
Tính điện dung tương đương và hiệu điện thế riêng giảm trên bộ hai tụ điện mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 0,1uF và 0,2uF khi mắc vào nguồn điện xoay chiều 12V.
Điện dung tương tự ,1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2Cec = ( C1C2 ) / ( C1 + C2 )Ceq = ( 0,1 uF * 0,2 uF ) / ( 0,1 uF + 0,2 uF )Ceq = 0,066 uF = 66 nFĐiện áp giảm trên hai bản tụ đã cho mắc nối tiếp là ,V1 = ( C2 * VT ) / ( C1 + C2 ) = ( 0,2 uF * 12V ) / ( 0,1 uF + 0,2 uF ) = 8V oltsV2 = ( C1 * VT ) / ( C1 + C2 ) = ( 0,1 uF * 12V ) / ( 0,1 uF + 0,2 uF ) = 4V oltsTừ hiệu quả này, chúng tôi nhận thấy rằng điện dung tương tự 66 nF nhỏ hơn điện dung nhỏ nhất 0,1 uF của hai tụ điện đã cho. Hiệu điện thế riêng rẽ qua hai bản tụ điện đã cho là khác nhau .Nhưng tổng số lần giảm điện áp riêng của cả hai bản tụ bằng tổng hiệu điện thế. tức là 8V + 4V = 12V .
Bây giờ chúng tôi tính toán điện tích được lưu trữ trong từng tụ điện,
Q1 = V1 * C1 = 8V * 0,1 uF = 0,8 uCQ2 = V2 * C2 = 4V * 0,2 uF = 0,8 uCỞ đây chúng tôi quan sát thấy rằng điện tích bằng nhau 0,8 uC được tàng trữ trong cả hai tụ điện C1 và C2 mắc nối tiếp .
Điện dung tương đương tụ điện nối tiếp
• Sạc trên các tụ điện giống nhau khi mắc nối tiếp.
• Điện dung tương tự của các tụ nhỏ hơn điện dung nhỏ nhất mắc nối tiếp .
• Điện dung tương đương của n tụ điện mắc nối tiếp được cho là:
1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2 + … … … + 1 / CN
Tụ điện mắc song song
Tại sao chúng ta nối các tụ điện song song?
Có một ưu điểm khi kết nối các tụ điện song song đa phần tốt hơn là mắc nối tiếp. Khi mắc song song các tụ điện thì tổng giá trị điện dung tăng lên. Có một số ứng dụng yêu cầu giá trị điện dung cao hơn.
Làm thế nào để kết nối các tụ điện trong song song?
Hình dưới đây cho thấy kết nối của các tụ điện song song. Tất cả các cực dương được kết nối với một điểm và các cực âm được kết nối với một điểm khác.
Điện dung tương đương của các tụ điện mắc song song là gì?
- Tất cả các tụ điện được mắc song song có cùng hiệu điện thế và bằng VT đặt giữa các cực đầu vào và đầu ra của mạch.
- Khi đó, các tụ điện song song có nguồn cung cấp ‘điện áp chung’ qua chúng .ie VT = V1 = V2, v.v.
- Điện dung tương đương, Ceq của đoạn mạch mà các tụ điện mắc song song bằng tổng tất cả các điện dung riêng của các tụ điện ghép lại với nhau.
- Điều này là do bản trên cùng của mỗi tụ điện trong mạch được nối với bản trên của các tụ điện liền kề, theo cách tương tự, bản dưới cùng của mỗi tụ điện trong mạch được nối với bản dưới cùng của các tụ điện liền kề.
Chúng ta hãy xem cách tính điện dung tương đương của các tụ điện khi mắc song song.
Tổng điện tích (Q) trên toàn mạch được chia giữa hai bản tụ điện, nghĩa là điện tích Q tự phân bố giữa các bản tụ điện mắc song song. Điện tích Q bằng tổng tất cả các điện tích riêng của tụ điện.
Như vậy Q = Q1 + Q2Trong đó Q1, Q2 là các điện tích ở tụ điện C1 và C2 .Chúng ta biết rằng ,Q. = Ceq VTỞ đây, Q = Q1 + Q2Ceq VT = C1xV1 + C2xV2Vì VT = V1 = V2 = VCeq VT = C1xV + C2xVCeq VT = ( C1 + C2 ) VDo đó Ceq = C1 + c2
Nếu N tụ điện được mắc song song thì Ceq = C1 + C2 + C3 + —— Cn
Do đó điện dung tương đương của các tụ điện mắc song song bằng tổng điện dung riêng của các tụ điện trong đoạn mạch.
Tụ điện mắc song song, ví dụ:
Xét giá trị điện dung của hai tụ C1 = 0,2 uF và C2 = 0,3 uF được màn biểu diễn trên hình 4. Bây giờ hãy tính điện dung tương tự của đoạn mạch .Chúng ta biết rằng điện dung tương tự ,Ceq = C1 + C2Ceq = 0,2 uF + 0,3 uFCeq = 0,5 uF
Một điểm quan trọng cần nhớ về các mạch tụ điện được kết nối song song, điện dung tương đương (Ceq) của bất kỳ hai hoặc nhiều tụ điện được kết nối song song với nhau sẽ luôn lớn hơn giá trị của tụ điện lớn nhất trong mạch khi chúng ta cộng các giá trị với nhau. Vì vậy, trong ví dụ của chúng tôi ở trên Ceq = 0,5uF trong khi tụ điện có giá trị lớn nhất trong mạch chỉ là 0,3uF.
Khi các tụ điện được mắc song song?
Dưới đây là một số ứng dụng mà các tụ điện được mắc song song.
- Trong một số nguồn cung cấp DC để lọc tốt hơn, các tụ điện nhỏ với hệ số gợn sóng vượt trội được sử dụng. Chúng được kết nối song song để tăng giá trị điện dung.
- Điều này có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô trên các phương tiện lớn như xe điện để phanh tái sinh. Ứng dụng này có thể yêu cầu giá trị điện dung lớn hơn điện dung thường có trên thị trường.
Dựa vào bài viết ở trên mà Hocwiki đã cung cấp một cách đầy đủ nhất thì chắc rằng bạn cũng đã biết được một phần nào kiến thức về Tụ điện mắc nối tiếp và Tụ điện mắc song song rồi đúng không nào. Hẹn gặp lại mọi người trong những bài viết tiếp theo hấp dẫn hơn nhé !
Video xem thêm về tụ điện mắc nối tiếp và tụ điện mắc song song !
