Tụ điện là gì? Nguyên lý hoạt động của tụ điện chi tiết nhất
Đối với những người thường xuyên tiếp xúc với các thiết bị điện thì chắc hẳn không ít lần nghe tới cụm từ “Tụ điện”. Tuy nhiên, tụ điện là gì? Nguyên lý hoạt động ra sao? Thì không hẳn ai cũng biết. Hôm nay, VATC sẽ giúp bạn nắm rõ những điều này qua bài viết dưới đây nhé!
Tụ điện là gì?
Tụ điện là một linh phụ kiện điện tử thụ động, được cấu trúc bởi hai bản cực đặt song song và ngăn cách bởi lớp điện môi. Khi xảy ra sự chênh lệch điện thế tại hai điểm mặt phẳng, những mặt phẳng sẽ Open điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu .
Tụ điện có tính chất cách điện 1 chiều, nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp. Chúng được sử dụng trong các mạch điện tử như: mạch lọc nguồn – lọc nhiễu, mạch tạo dao động, mạch truyền tín hiệu xoay chiều…
- Ký hiệu tụ điện: là “C”, là từ viết tắt của Capacitior.
- Đơn vị của tụ điện: Fara (F). Cụ thể, 1 Fara = 1F = 10-6MicroFara = 10-9 NanoFara = 10-12 PicoFara.
- Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu giữ điện năng. Hay tích tụ điện tích qua 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường.
- Hai bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi không dẫn điện như: gốm, giấy, giấy tẩm hóa chất, mica…
- Khi hai bề mặt xuất hiện sự chênh lệch điện thế, nó sẽ cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lương nhưng trái dấu.
Tụ điện có đặc thù cách điện 1 chiều, nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên tắc phóng nạp. Chúng được sử dụng trong những mạch điện tử như : mạch lọc nguồn – lọc nhiễu, mạch tạo giao động, mạch truyền tín hiệu xoay chiều …
Các ký hiệu tụ điện
Cấu tạo của tụ điện như thế nào?
Cấu tạo của tụ điện sẽ có tối thiểu hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm sắt kẽm kim loại. Hai mặt phẳng này sẽ được đặt song song với nhau, và được ngăn cách bởi một lớp điện môi .
Điện môi được sử dụng để ngăn cách hai mặt phẳng là những chất không dẫn điện như thủy tinh, gốm, mica, giấy, màng nhựa hoặc không khí. Các điện môi này không dẫn điện để tăng năng lực tàng trữ điện năng của tụ điện .Tùy thuộc vào vật liệu cách điện giữa những bản cực, thì tụ điện sẽ có tên gọi tương ứng. Chẳng hạn như lớp cách điện ở đây là không khí, thì ta có tụ không khí, là gốm ta gọi là tụ gốm, là giấy ta gọi tụ giấy … .
Các loại tụ điện phổ biến
- Tụ hóa: là tụ có phân cực âm (-), dương (-) và luôn có hình trụ. Trên thân tụ sẽ thể hiện giá trị điện dung tử 0.47 µF tới 4700 µF.
- Tụ xoay: là tụ có thể xoay nhằm thay đổi giá trị của điện dung. Tụ này thường được lắp đặt trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.
- Tụ Lithium ion: có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều.
- Tụ giấy, tụ gốm và tụ mica: là tụ không phân cực và có hình dẹt, không phân biệt hai cực âm dương. Trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số. Điện dung của tụ thường khá thấp, chỉ khoảng 0.47 µF.
Nguyên lý hoạt động chi tiết nhất của của tụ điện là gì?
Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được xem là năng lực tích trữ điện năng như một ắc-quy nhỏ, dưới dạng nguồn năng lượng điện trường. Nó lưu giữ hiệu suất cao những Electron và phóng ra những điện tích để tạo ra dòng điện. Nhưng điểm độc lạ lớn nhất của tụ điện và ắc-quy đó là tụ điện không có năng lực sinh ra những điện tích electron .
Nguyên lý xả nạp của tụ điện là đặc thù đặc trung, và đây cũng là nguyên tắc cơ bản trong quy trình hoạt động giải trí của tụ điện. Nhờ đặc thù này, tụ điện có năng lực dẫn điện xoay chiều .Nếu điện áp của 2 bản mạch vẫn giữ nguyên, không bất thần biến thiên theo thời hạn mà ta cắm nạp hay xả tụ thì rất dễ gây ra hiện tượng kỳ lạ nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây cũng là nguyên tắc xả nạp của tụ điện khá thông dụng .
Xem thêm:
Khóa học điện ô tô chuyên nghiệp
Khóa học chuẩn đoán ô tô hiện đại
Công dụng của tụ điện là gì?
Từ cách phân loại và nguyên lý hoạt động của các tụ điện dùng để áp dụng vào các công trình điện riêng, chúng ta thu được 4 công dụng chính đó là:
- Tác dụng được biết đến nhiều nhất đó là khả năng lưu giữ điện năng, lưu giữ điện tích hiệu quả. Nó cũng có công dụng lưu trữ tương tự ắc-quy. Tuy nhiên, ưu điểm lớn nhất của tụ điện là lưu giữ mà không làm tiêu hao điện năng.
- Cho phép điện áp xoay chiều di chuyển qua, giúp tụ điện có thể dẫn điện giống như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn), thì dung kháng càng nhỏ. Đây được xem như là hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.
- Với khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp một chiều và cho phép điện áp xoay chiều lưu thông. Điều sẽ sẽ giúp tín hiệu được truyền đi giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.
- Công dụng cuối cùng đó là tụ điện có vai trò lọc điên áp xoay chiều thành điện áp một chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.
Các kiểu mắc tụ điện phổ biến nhất
Hiện nay, những tụ điện phổ cập thường được mắc theo hai kiểu song song hoặc tiếp nối đuôi nhau. Tùy vào từng trường hợp để vận dụng những kiểu mắc khác nhau sao cho tương thích nhất. Chi tiết đơn cử dưới đây !
Mắc tụ điện song song
Các tụ điện mắc song song sẽ có điện dung tương tự bằng tổng điện dung của những tụ cộng lại : C = C1 + C2 + C3 .
Lưu ý:
- Điện áp chịu đựng của tụ điện tương tương, bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất.
- Nếu như là tụ hóa thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương với nhau.
Mắc tụ điện nối tiếp
Hai tụ mắc tiếp nối đuôi nhau : C tđ = C1. C2 / ( C1 + C2 ) .Ba tụ mắc tiếp nối đuôi nhau : 1 / C tđ = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )Khi mắc tiếp nối đuôi nhau thế này, điện áp chịu đựng của tụ tương tự bằng tổng điện áp của những tụ cộng lại : ” U tđ = U1 + U2 + U3 .Lưu ý : nếu mắc tiếp nối đuôi nhau những tụ điện là những tụ hóa, cần chú ý quan tâm chiều của tụ điện. Cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ như sơ đồ dưới đây :
Ứng dụng của tụ điện trong đời sống
Tụ điện được ứng dụng rất nhiều trong những thiết bị điện tử và đây là một linh phụ kiện gần như không hề thiếu. Mỗi mạch điện tụ đều sẽ có một tác dụng rõ ràng như : truyền dẫn tín hiệu, lọc điện nguồn, lọc nhiễu, tạo dạo động …
Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông
- Bạn có thể lắp mạch trên với các thông số đã cho sẵn trên sơ đồ.
- Hai đèn báo sáng sử dụng đèn LED dấu song song với cực CE của hai Transistor, chú ý đấu đúng các chiều âm dương.
Tụ điện trong mạch lọc nguồn
Trong mạch lọc nguồn ở hình trên, tụ điện hóa có công dụng lọc cho điện áp một chiều, sau khi đã chỉnh lưu được phẳng phiu để phân phối cho tải tiêu thụ. Ta thấy rằng nếu như không có tụ thì áp DC sau đi ốt là điện áp nhấp nhô, khi có tụ điện thì áp này được lọc tương đối phẳng phiu, tụ điện càng lớn thì điện áp DC này càng phẳng .
Những ứng dụng của tụ điện được áp dụng trong cuộc sống
Trong thực tiễn, tụ điện được ứng dụng lớn nhất vào việc cung cấp nguồn năng lượng, tích trữ năng lượng… Ngoài ra còn rất nhiều các tác dụng khác như xử lý tín hiệu, mạch điều chỉnh, khởi động động cơ… Hiện nay, các tụ điện gần như là một linh kiện không thể thiếu trong các sản phẩm bếp từ. Nó là linh kiện quan trọng bậc nhất trong bo mạch của bếp từ. Ngoài ra, còn được ứng dụng rộng rãi dưới đây!
- Tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.
- Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe ô tô: tụ điện lưu trự năng lượng cho bộ khuyếch đại âm thanh.
- Tụ điện có thể dùng để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử.
- Tụ điện được sử dụng trong những chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, radar, thí nghiệm vật lý, vũ khí hạt nhân…
Bài viết tổng hợp kiến thức về tụ điện là gì? Nguyên lý và ứng dụng thực tế của tụ điện. Hy vọng, với những chia sẻ trên giúp bạn giải đáp được những thắc mắc ở đâu bài. Nếu những bạn đam mê ô tô hoặc muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này, hãy tham khảo ngay khoá học ô tô tại VATC để nắm bắt rõ hơn. Hoặc liên hệ trực tiếp theo thông tin dưới đây để được tư vấn cụ thể nhất!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: [email protected]
