Tụ điện là một trong những thiết bị điện tử không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch dao động hay các mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều. Mặc dù giữ vai trò quan trọng như vậy nhưng không phải ai cũng giải thích được khái niệm tụ điện là gì? có những loại tụ điện nào? Để có câu trả lời chính xác và đầy đủ nhất, quý bạn đọc hãy theo dõi những thông tin trong bài viết dưới đây.

Tụ điện là gì?

Tụ điện là gì? Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động, cấu tạo bởi 2 bản đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện môi. là một linh kiện điện tử thụ động, cấu tạo bởi 2 bản đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Tụ điện có tính chất cách điện 1 chiều nhưng sẽ cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp. Chính vì thế chúng được sử dụng trong các mạch điện tử như mạch lọc nguồn, lọc nhiễu hay mạch truyền tín hiệu xoay quanh chiều mạch.

Kí hiệu tụ điện là C, đây là tên viết tắt của Capacitor.

Đơn vị của tụ điện là F (Fara), trong đó 1 Fara: 1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường. 2 bề mặt dẫn điện của tụ điện sẽ được ngăn cách bởi điện môi và không dẫn điện. Khi 2 bề mặt này có sự chênh lệch về điện thế nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua, các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo tụ điện vô cùng đơn giản gốm ít nhất là 2 dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy tẩm hóa chất, gốm hay mica,…Các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện.

Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bạn cực thì tụ điện sẽ có tên gọi tương ứng. Nếu như lớp cách điện là không khí thì sẽ gọi là tụ điện không khí, là giấy sẽ gọi là tụ giấy,..

Các loại tụ điện thông dụng hiện nay

Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều loại tụ điện nhưng có 4 loại phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất đó là:

• Tụ hóa: Là tục có phân cực (-), (+), hình trụ. Trên thân tụ thể hiện giá trị điện dung từ 0.47F đến 4700F
• Tụ giấy, tụ mica và tụ gốm: Là tụ không phân cực, có hình dẹt và không phân biệt âm, dương. Trị số được kí hiệu trên thân bằng ba số, điện dung của tự thường khá nhỏ khoảng 0.47F
• Tụ xoay: Là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp ở trong radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi bạn dò đài.
• Tụ Lithium ion: Có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều.

Nguyên lý làm việc của tụ điện

Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện giống như một ắc quy nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả của các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra các dòng điện. Điểm khác biệt lớn nhất của tụ điện với ắc quy là tụ điện không có khả năng sinh ra điện tích electron.

Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và là nguyên lý cơ bản trong hoạt động của tụ điện. Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn dòng điện xoay chiều.

Trong trường hợp cả 2 bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà bạn cắm nạp hoặc xả tụ thì rất dễ gây ra hiện tượng nổ do dòng điện tăng vọt.

Tụ điện có tác dụng gì ?

Như bạn đã biết thì tụ điện là linh kiện có khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.

Thiết bị được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyeechs đại có sự chênh lệch về điện áp một chiều, cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại.

Vời dòng điện xoay chiều (AC) tụ điện giữ vai trò dẫn điện còn với điện 1 chiều thì trở thành tụ lọc.

Công thức tính tụ điện

Công thức tính điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Điện dụng của tụ điện sẽ được xác định bằng thương số của tụ điện và hiệu điện thế giữa bản đồ của nó C=QU

Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: C=S9.109.4.d

Đơn vị của điện dung là fara, kí hiệu là F

Fara là điện dung của một tụ điện mà giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1C.

Các tụ điện thường dùng chi có điện dung từ 10-12F đến 10-16F

Công thức tính năng lượng của tụ điện

Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng đó là năng lượng điện trường. Công thức năng lượng điện trường trong tụ điện là:

W=Q.U3= C.U22= Q22C

Mọi điện trường đều mang năng lượng.

Ứng dụng của tụ điện trong thực tế

Tụ điện dùng để làm gì? Tụ điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể:

• Là linh kiện không thể thiếu trong các bo mạch điều khiển từ các thiết bị từ công nghiệp cho đến dân dụng như tivi, tủ lạnh, máy giặt,…
• Để khởi động- động cơ 1 pha thì bắt buộc người dùng phải sử dụng đến tụ điện để kích hoạt motor, gồm có 2 loại là tụ ngậm và tụ đề. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà người dùng lựa chọn loại tụ điện thích hợp.
• Tụ điện còn được sử dụng để nạp và phóng điện trong mạch khuếch đại ở các máy hàn điện tử để làm nóng chảy kim loại. Để thực hiện được thì cần sử dụng dòng điện khá lớn, máy hàn cơ tăng dòng điện bằng lõi kim loại và dây đồng.
• Ứng dụng của tụ điện lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng tích trữ năng lượng.

Công dụng của tụ điện

Tụ điện có tác dụng như một ắc quy, có khả năng lưu trữ điện năng mà không làm tiêu hao năng lượng. Tụ điện cho phép dòng điện xoay chiều đi qua có khả năng dẫn điện giống như một điện trở đa năng, hỗ trợ đắc lực cho việc lưu thông điện áp qua tụ. Khi điện dung của tụ càng nhỏ thì dung kháng càng lớn và ngược lại.

Nhờ vào nguyên lý nạp xả thông minh, ngăn điện áp một chiều và cho phép điện áp xoay chiều đi qua mà việc truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch điện thế. Tụ điện giúp loại bỏ pha âm nên có khả năng lọc điện áp xoay chiều thành áp một chiều. Năng lượng của điện trường chính là điện trường tích tụ trong tụ điện:

W = Q*U/3 = C*U2/2 = Q2/(2*C)

Hiện nay, tụ điện được sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật và điện tử, hệ thống âm thanh hay máy phát điện, thí nghiệm vật lý, vũ khí hạt nhân,…và các linh kiện quan trọng nhất của bo mạch điện từ.

Cách mắc tụ điện

Có 2 cách mắc tụ điện đó là:

Tụ điện mắc nối tiếp

Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương Ctd được tính bằng công thức: 1/Ctd=(1/C1) + (1/C2) + (1/C3)

Trường hợp chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp thì Ctd= C1.C2/ (C1+C2)

Khi mắc nối trực tiếp thì điện áp chịu đựng của tụ sẽ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại: Utd=U1+U2+U3.

Đối với các tụ hóa khi mắc nối trực tiếp cần chú ý chiều của tụ điện, phải nối cực âm trước sau đó mới nối cực dương vào tụ.

Tụ điện mắc song song

Các tụ điện song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại Ctd=C1+C2+C3

Điện áp chịu đựng của tụ điện tương đương được xác định bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất. Đối với tụ hóa thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương

Cách xả tụ điện an toàn

Cách xả tụ điện an toàn nhất mà nhiều người áp dụng đó là sử dụng tua vít cách điện nhưng với các thiết bị máy móc có tụ điện lớn thì cần phải có thiết bị xả tụ riêng biệt. Trước hết bạn cần sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra trước, chọn chức năng kiểm tra điện áp DC của đồng hồ, khi đo sẽ có 3 trường hợp sau:

• Nếu điện áp sau khi đo dưới 10V thì không cần sạc
• Nếu giá trị đo từ 10V-99V thì có thể xả bằng tua vít
• Nếu điện áp đo được tời hàng trăm V thì bạn phải sử dụng dụng cụ xả chuyên dụng.

Trong trường hợp giá trị bạn đo được từ 10-99V thì quy trình xả bằng tua vít sẽ thực hiện như sau:

• Chọn tua vít có tay cầm cách điện
• Cầm phần của tụ bằng 1 tay, tay còn lại cầm tua vít chạm cùng lúc vào 2 chân của tụ. Lúc này bạn sẽ thấy tia lửa điện bắn ra tức là tụ đang được xả. Sau khi xả xong bạn hãy kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng cho chắc chắn.

Nếu như điện áp lên tới hàng trăm V thì quy trình xả bằng dụng cụ chuyên dụng cũng rất đơn giản. Bạn lấy một điện trở 20K Ohm và nối 2 dây dẫn có đầu kẹp cá sấu, kẹp 2 đầu kẹp vào 2 chân của tụ để xả. Để chắc chắn bạn cũng nên sử dụng đồng hồ vạn năng đo lại sau khi xả nhé.

Lưu ý cho bạn khi thực hiện thao tác với tụ cần phải thực hiện cẩn thận để tránh chạm vào chân có thể bị giật, rất nguy hiểm.

Với những thông tin trên đây, hy vọng sẽ giúp bạn giải đáp được thắc mắc tụ điện là gì, kí hiệu và công thức của tụ điện rồi chứ. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào cần được giải đáp, quý khách hàng hãy comment phí dưới bài viết, nhân viên mobitool.net sẽ giải đáp bạn nhanh chóng và miễn phí hoàn toàn!