Tụ điện Là Gì? Tổng Quan Về Tụ điện - Tháp Giải Nhiệt LiangChi

Tụ điện là một trong số các linh kiện điện tử được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Vậy tụ điện là gì? Ngoài ra, bạn có biết cấu tạo, phân loại hay nguyên lý hoạt động của tụ điện? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về những thông tin này.

Tụ điện là gì?

Khái niệm tụ điện

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được tạo bởi hai bề mặt dẫn điện và ngăn cách bởi điện môi. Ký hiệu tụ điện là C viết tắt của từ Capacitor. 

Khi có sự chênh lệch điện thế ở hai bề mặt thì sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng lại trái dấu. Sự tích tụ điện tích trên hai bề mặt đã tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi có sự chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều thì sự tích lũy điện tích sẽ bị chậm pha so với điện áp, tạo ra trở kháng của tụ điện trong mạch xoay chiều.

Điện dung của tụ điện – đơn vị- kí hiệu tụ điện

* Điện dung của tụ điện là đại lượng đại diện cho khả năng tích điện trên 2 bản cực của tụ điện. Điện dung phụ thuộc vào diện tích bản cực, nguyên liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực.

Công thức tụ điện: C = ξ . S / d

Với C: là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara (F)

ξ : Hằng số điện môi (phụ thuộc vào chất liệu lớp cách điện)

d: Bề dày của lớp cách điện

S: Diện tích bản cực của tụ điện

* Điện dung có đơn vị đo là Fara (F)

1F rất lớn, vì vậy người ta thường dùng đơn vị nhỏ hơn như PicoFara (pF), Nano Fara (nF), MicroFara (µF).

1 Fara = 1000.000µ Fara = 1000.000.000 n F = 1000.000.000.000 pF

1 µ Fara = 1000 n Fara

1 n Fara = 1000 p Fara

Ngoài ra, tụ còn sử dụng đơn vị tụ điện mfd:  1uF/MFD=1000nF=1000.000pF(MMFD)

Cấu tạo tụ điện

Hiện nay, tụ điện thường có cấu tạo hai bản cực kim loại song song. Tùy vào chất liệu cách điện ở giữa cực mà tụ điện có tên gọi tương ứng. Ví dụ lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy thì ta có tụ giấy, là gốm ta có tụ gốm và lớp hóa chất thì ta có tụ hóa. Lớp cách điện này tạo ra điện môi, đây là môi trường không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện cho tụ điện.

Các loại tụ điện

Phân loại theo tính chất lý hóa

Tụ điện phân cực

– Là loại tụ điện có 2 đầu âm (-) và dương (+) rõ ràng. Do đó, chúng ta không thể mắc ngược đầu trong các mạng điện DC. Tụ điện phân cực thông thường sẽ là tụ hóa học và tụ tantalum. 

Tụ điện không phân cực

– Là tụ điện không phân cực tính và có thể đấu nối tự do vào cả mạng AC lẫn DC. Tụ điện ngậm có cấu tạo từ polypropylene là một ví dụ điển hình của loại tụ điện không phân cực này. 

Phân loại theo cấu tạo

– Tụ gốm đa lớp: Là tụ sử dụng gốm làm môi trường cách điện, có nhiều lớp bản cực bằng gốm. Tụ này sử dụng với điện cao tần và có điện áp cao hơn loại tụ gốm một lớp khoảng 4 – 5 lần.

– Tụ mica màng mỏng: cùng lớp điện môi là mica nhân tạo hoặc nhựa có cấu tạo màng mỏng như Polyester, Mylar, Polystyrene, Polycarbonate (ổn định nhiệt ở 150 ppm/C).

– Tụ bạc – Mica: tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, tương đối nặng. Điện dung nằm trong khoảng vài pF đến vài nF, độ ổn nhiệt rất thấp. Tụ này thường dùng cho cao tần. 

– Tụ siêu hóa hay siêu tụ điện là gì? Dung môi là đất hiếm, nặng hơn tụ nhôm hóa học và có trị số vô cùng lớn. Tụ dùng như nguồn pin cấp cho vi xử lý hoặc các mạch đồng hồ cần cấp điện liên tục.

– Tụ hóa sinh: là siêu tụ điện thay cho pin nhằm lưu trữ điện năng trong những thiết bị điện tử di động. Tụ dùng Alginate trong tảo biển nâu làm nền dung môi, lượng điện tích trữ cực lớn và giảm chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc.

Xem thêm: Điện trở suất là gì? Khái niệm điện trở suất

22- Tụ tantalum: Có bản cực nhôm và gel tantal làm dung môi, có trị số lớn với thể tích nhỏ.

– Tụ vi chỉnh và tụ xoay: Có loại gốm, loại mica và kim loại.

Đây Là loại tụ có giá trị rất nhỏ, từ 100 pF đến 500 pF. Để thay đổi giá trị điện dung thì tụ xoay có thể tự xoay. Do đó, nó được ứng dụng trong các mạch điều chỉnh radio để thay đổi tần số cộng hưởng.

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Bằng cách lưu trữ các electron, tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường. Tụ điện có thể phóng ra các điện tích, từ đó có thể tạo thành dòng điện. Đây là nguyên lý phóng nạp của tụ điện, nhờ có tính chất này mà tụ có thể dẫn điện xoay chiều.

Nếu điện áp của hai bản mạch đang không có sự thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta lại cắm nạp hoặc xả thì tụ rất dễ xuất hiện hiện tượng nổ do có dòng điện tăng vọt. Đây được gọi là nguyên lý nạp xả của tụ điện.

Ý nghĩa các thông số ghi trên tụ điện 

* Với tụ hoá : Giá trị điện dung sẽ được ghi trực tiếp trên thân tụ. Tụ hoá là tụ có phân cực âm (-) và dương (+) và luôn có hình trụ .

* Với tụ giấy , tụ gốm : Hai loại tụ này có trị số ghi bằng ký hiệu

Khi đọc thì ta nhân 2 chữ số đầu tiên với 10(Mũ số thứ 3 ) . Trên tụ thường có chữ K hoặc J ở cuối. Đây thường là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện giấy và tụ gốm.

Ứng dụng của tụ điện

Hiện nay, một số loại tụ điện phổ biến được ứng dụng phổ biến như tụ điện MKP, tụ CBB, tụ điện cd60,…đặc biệt là những ứng dụng của tụ điện phẳng. 

Rất nhiều người thắc mắc tụ điện phẳng là gì? Tụ điện phẳng gồm có hai bản kim loại phẳng (thường là kẽm, nhôm hoặc thiếc) được đặt song song với nhau và được ngăn bằng lớp điện môi (là lớp giấy tẩm chất cách điện). Hai bản kim loại này được gọi là hai bản của tụ điện. Nó cùng lớp cách điện được cuộn lại và đặt bên trong vỏ bằng kim loại.

– Dòng điện qua tụ điện được ứng dụng ở các bo mạch điều khiển như tủ lạnh, tivi, máy giặt,…

– Để khởi động động cơ 1 pha thì phải dùng tụ điện để kích hoạt mô tơ. Tùy vào mục đích sử dụng mà ta có thể lựa chọn tụ ngậm hoặc tụ đề.

– Trong các máy hàn điện tử dùng tụ điện để nạp và phóng điện trong mạch khuếch đại.

– Ứng dụng lớn nhất của tụ điện là áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.

Bài viết đã chia sẻ thông tin cơ bản về tụ điện là gì cũng như giải thích công dụng của tụ điện trong thực tế. Hy vọng những kiến thức trên sẽ giúp ích cho bạn đọc trong quá trình làm việc và học tập của mình.