Tụ điện xoay chiều là gì? Thiết bị này có gì khác so với tụ điện thường hay không? Đây là một trong những câu hỏi được rất nhiều người quan tâm. Chính vì vậy, để hiểu thêm về tụ điện xoay chiều cũng như nguyên lý hoạt động của nó chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu về linh kiện tiện dụng này.
Tụ điện xoay chiều là gì?
Chúng ta hay bắt gặp tụ điện trong các thiết bị điện như quạt, điều hòa, các bảng mạch,… Thậm chí, trong chương trình học môn vật lý của bậc học trung học phổ thông chúng ta đã được tiếp xúc với các kiến thức về tụ điện.
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động có cấu tạo gồm 2 mặt dẫn điện. Hai bề mặt này được ngăn cách bởi điện môi cho phép dòng điện xoay chiều đi qua, đồng thời ngăn cách dòng điện một chiều đi qua tụ.
Qua định nghĩa tụ điện ở trên ta có thể thấy tụ điện xoay chiều thực chất chính là cách gọi khác của tụ điện. Nhờ vào khả năng cho phép dòng điện xoay chiều đi qua mà nhiều người còn sử dụng tên gọi này để gọi tụ điện.
Tụ điện có tên tiếng anh là Capacitor, được ký hiệu là C. Theo hệ đo lường quốc tế (SI) tụ điện hay tụ điện xoay chiều sử dụng đơn vị đo là Fara và có ký hiệu là F. Trong thực tế, 1 Fara có giá trị rất lớn nên thay vào đó chúng ta thường sử dụng các giá trị nhỏ hơn của Fara để đo như µF(MicroFara), ŋF(NanoFara), pF(PicoFara).
Cách quy đổi ra Fara:
- 1 Fara = 1000.000µ Fara = 1000.000.000ŋ F = 1000.000.000.000 pF
- 1 µ Fara = 1000 ŋFara
- 1 ŋFara = 1000 p Fara
Để tính được khả năng tích điện của tụ điện chúng ta cần phải tính điện dung (đại lượng biểu trưng cho khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện) với công thức sau:
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 hoạt động của tụ điện xoay chiều
Vì tụ điện xoay chiều chỉ là một cách gọi khác, cụ thể hơn cho tụ điện cho nên chúng cũng hoạt động với nguyên lý phóng nạp đặc trưng của tụ điện. Nguyên lý phóng nạp của tụ điện biểu trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện trên hai bản cực nói riêng và của cả tụ điện nói chung.
Tụ điện giống như một chiếc bình ắc quy thu nhỏ với khả năng tích trữ điện và phóng ra các điện tích để tạo ra dòng điện. Tuy nhiên, khác với khả năng sản sinh ra các electron như ắc quy, tụ điện chỉ có thể lưu trữ điện.
Nguyên lý phóng nạp là điểm đặc trưng nhất của tụ điện cho khả năng đi qua của dòng điện xoay chiều.
Theo sơ đồ tụ điện trong mạch đơn giản trên ta có thể biểu thị nguyên lý phóng nạp của tụ điện cụ thể như sau:
Khi công tắc K1 đóng lại, tụ điện sẽ bắt đầu tiến hành nạp điện. Dòng điện đi từ nguồn U, qua bóng đèn để nạp vào tụ. Khi đó, bóng đèn phát sáng. Khi tụ điện được nạp đầy, dòng nạp giảm bằng 0. Không có điện đi qua nên bóng đèn tắt.
Quá trình phóng điện của tụ điện được thể hiện như sau. Khi tụ nạp đầy thì công tắc K1 sẽ mở đồng thời công tắc K2 sẽ đóng. Dòng điện khi đó sẽ từ cực dương (+) từ tụ điện sẽ phóng qua bóng đèn về cực âm (-) làm lóe sáng bóng đèn. Khi quá trình phóng kết thúc, thì đèn sẽ tắt.
Giá trị điện dung tỉ lệ thuận với thời gian của quá trình phóng nạp. Điện dung càng lớn thì quá trình phóng nạp sẽ diễn ra càng lâu.
Ví dụ cho chức năng cũng như phần nào nguyên lý phóng nạp của tụ ở trong quạt điện như sau. Điện sẽ được tích trữ trong tụ điện của quạt, khi cắm điện để khởi động quạt, chúng sẽ không thể vận hành do điện thế không đủ. Do đó, tụ điện sẽ phóng ra một lượng điện thể cho quá trình khởi động. Khi quạt khởi động xong, tụ điện kết thúc quá trình phóng và không có tác dụng cho đến lần khởi động sau.
Nhiều tụ điện có kích thước rất nhỏ, tuy nhiên vai trò của chúng ở trong mạch cũng như các thiết bị điện là vô cùng lớn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đưa tới trên đây sẽ hữu ích cho quý vị.
Tìm hiểu thêm:
- công suất là gì, công thức tính công suất tiêu thụ điện
- Điện năng là gì, công thức tính điện năng tiêu thụ