Điện Dung Là Gì? Công Thức Tính điện Dung Của Tụ điện

Điện dung của tụ điện là kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý 11. Vậy nên, trong bài viết sau đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về tụ điện là gì? Điện dung là gì? Đơn vị và công thức tính điện dung của tụ điện là gì? Điện dung của tụ phụ thuộc và không phụ thuộc vào yếu tố nào?

Contents

• 1 Tụ điện là gì?
  • 1.1 Các loại tụ điện phổ biến hiện nay là gì?
  • 1.2 Tụ điện được ứng dụng như thế nào trong thực tế?
• 2 Điện dung là gì?
  • 2.1 Tìm hiểu ý nghĩa của trị số điện dung là gì?
  • 2.2 Công thức tính điện dung của tụ điện
    • 2.2.1 Dạng tụ điện phẳng có công thức tính điện dung là gì?
    • 2.2.2 Công thức tính điện dung của dạng tụ điện trụ như thế nào?
    • 2.2.3 Công thức tính điện dung của kiểu tụ điện cầu là gì?
    • 2.2.4 Tìm hiểu công thức tính điện dung của bộ tụ điện

Tụ điện là gì?

Tụ điện là một linh kiện điện tử để lưu trữ năng lượng có nhiều kích thước và hình dạng. Tụ có cấu tạo gồm 2 bản cực đặt song song và ngăn cách bởi lớp điện môi ở giữa. Bản cực là những vật liệu dẫn điện và người ta thường sử dụng kim loại mỏng. Điện môi là những chất cách điện như thủy tinh, gốm hay các vật liệu khác.

Tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng lại có tính chất cách điện với dòng 1 chiều. Pin và tụ điện giống nhau ở chỗ đều lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, pin sẽ giải phóng năng lượng dần dần, còn tụ thì lại xả điện rất nhanh.

Các loại tụ điện phổ biến hiện nay là gì?

• Tụ hóa: Là loại tụ có hình trụ và được phân cực âm (-), dương (+). Bạn sẽ xem được giá trị điện dung trên thân tụ. Loại tụ này thường có điện dung từ 0,47 µF cho đến 4700 µF.
• Tụ gốm, tụ giấy và tụ mica: Là loại tụ có hình dẹt, không phân cực âm dương. Các trị số của tụ được ký hiệu trên thân bằng 3 số. Loại tụ này có chỉ số điện dung khá nhỏ và chỉ khoảng 0,47 µF.
• Tụ xoay: Đây là loại tụ có cấu tạo khá đặc biệt. Chính vì thế, nó có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung.
• Tụ Lithium ion: Loại tụ này có năng lượng rất lớn và thường dùng để tích điện 1 chiều.

Tụ điện được ứng dụng như thế nào trong thực tế?

Trong thực tế, tụ điện rất thông dụng trong kỹ thuật điện và điện tử. Cụ thể, tụ điện được ứng dụng để chế tạo:

• Hệ thống âm thanh xe ô tô: Tụ điện sẽ lưu trữ năng lượng để bộ khuếch đại sử dụng khi cần thiết.
• Máy tính nhị phân có các ống điện tử: Tụ sẽ dùng để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động.
• Chế tạo thiết bị điện tử: Tụ điện được sử dụng trong radar, máy phát điện, vũ khí hạt nhân, thí nghiệm vật lý,…
• Tụ được dùng để tích trữ năng lượng và làm nguồn cung cấp năng lượng.
• Ngoài ra, tụ điện còn được ứng dụng trong việc khởi động động cơ, xử lý tín hiệu, mạch điều chỉnh,…

Điện dung là gì?

Điện dung của tụ điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ tại một hiệu điện thế nhất định. Khi ta đặt một điện áp vào 2 bản cực dẫn điện của tụ điện thì các bản cực này sẽ tích những điện tích trái dấu. Khi đó, một điện trường sẽ được tích lũy trong khoảng không gian này. Điện trường được tích lũy sẽ phụ thuộc vào điện dung của tụ điện.

Có thể bạn quan tâm: Điện năng là gì? Chất lượng và hiệu suất sử dụng điện Phòng áp suất âm là gì? Tác dụng và nguyên lý hoạt động

Tìm hiểu ý nghĩa của trị số điện dung là gì?

Trị số điện dung sẽ cho ta biết khả năng tích lũy năng lượng điện trường của tụ điện.

Điện dung của tụ điện có đơn vị là Fara và được ký hiệu là F. Fara chính là điện dung của tụ điện mà khi ta đặt giữa 2 bản tụ hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1C. 1 Fara có trị số rất lớn. Chính vì vậy, người ta thường sử dụng những đơn vị nhỏ hơn cho những công việc trong thực tế.

• 1 microfarad (μF)= 1.10^-6 (F).
• 1 nanofarad (nF) = 1.10^-9 (F).
• 1 picofarad (pF) = 1.10^-12 (F).

Công thức tính điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện được tính bằng thương số giữa điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa 2 bản cực. Công thức là:

Trong đó:

• C là ký hiệu điện dung của tụ điện (F).
• q là điện tích của tụ điện.
• U là ký hiệu của hiệu điện thế giữa 2 bản tụ (V).

Dạng tụ điện phẳng có công thức tính điện dung là gì?

Ta có công thức như sau:

Trong đó:

• d là khoảng cách giữa 2 bản tụ hoặc chiều dày của lớp cách điện, đơn vị là m.
• S là diện tích bản tụ, đơn vị là m2.
• ε là hằng số điện môi của môi trường cách điện giữa 2 bản tụ.

Từ công thức trên, ta thấy điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào bản chất của 2 bản tụ. Mà nó sẽ phụ thuộc vào hằng số điện môi giữa 2 bản tụ, diện tích và khoảng cách của 2 bản tụ.

Công thức tính điện dung của dạng tụ điện trụ như thế nào?

Ta có công thức:

Trong  đó:

• H là chiều cao của bản tụ, đơn vị là m.
• R1 là bán kính tiết diện mặt trụ bên trong.
• R2 là bán kính tiết diện mặt trụ bên ngoài.

Công thức tính điện dung của kiểu tụ điện cầu là gì?

Ta có công thức:

Trong đó:

• R1 là bán kính mặt cầu bên trong.
• R2 là bán kính mặt cầu bên ngoài.

Tìm hiểu công thức tính điện dung của bộ tụ điện

• Tụ điện ghép song song:
• Tụ điện ghép nối tiếp:

Hy vọng bài viết trên của kienthucmaymoc.com sẽ giúp cho các bạn hiểu thêm về điện dung là gì? Công thức tính điện dung của từng loại tụ và một số kiến thức liên quan khác. Đây là chủ đề trọng tâm của môn Vật lý 11. Vì vậy, nếu bạn có thắc mắc và các ý kiến đóng góp thì hãy bình luận trong phần dưới đây nhé!

>>> Xem thêm: Điện trở của dây dẫn là gì? Công thức điện trở của dây dẫn