Tụ điện là gì? Vai trò và ứng dụng của tụ điện

Tụ điện là thiết bị quan trọng trong nhiều loại đồ điện tử/ điện lạnh. Vậy tụ điện là gì? Vai trò của tụ điện ra sao. Cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết dưới đây.

Tụ điện là gì?

Tụ điện là gì?

Tụ điện là linh điện, có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện. Có nghĩa là tích dụ điện tích ở 2 bề mặt dẫn điện trong cùng 1 điện trường. Giữa hai bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (là những chất không dẫn điện như: giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất…)

Khi có sự chênh lệch điện thế giữa 2 bản cực, bề mặt tụ điện sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng trái dấu để tích trực năng lượng.

Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện có cấu tạo như sau:

Gồm 2 dây dẫn điện, thường ở dạng tấm kim loại. 2 bề mặt dây song song với nhu và được ngăn cách bởi lớp điện môi. Dây dẫn có thể dùng là màng mỏng, giấy bạc…

Điện môi sử dụng cho tụ điện là những chất không có tính dẫn điện, như: giấy tẩm hoá chất, mica, màng nhựa, gốm hay thuỷ tinh… Các điện môi này không dẫn điện, nhờ đó làm tăng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

Các loại tụ điện phổ biến hiện nay như là:

Tụ hoá: tụ có phân cực (+) và (-), chúng có hình trụ. Trên thân tụ thể hiện giá trị điện dung từ khoảng 0,47 µF đến 0,4700 µF.

Tụ giấy, tụ gốm, tụ mica: là loại tụ điện không phân cực, không phân biệt âm dương và thường có hình dẹt. Giá trị số được ký hiệu trên thân tụ khá nhỏ, chỉ khoảng 0,47 µF.

Tụ xoay: cấu tạo xoay giúp có thể thay đổi giá trị điện dung.

Tụ lithium ion: Có năng lượng cực cao, dùng để tích điện 1 chiều.

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Tụ điện hoạt động với 2 nguyên lý cơ bản đó là: nguyên lý phóng nạp và nguyên lý nạp xả.

Nguyên lý hoạt động của tụ điện dựa vào nguyên lý phóng nạp như sau: Chúng có khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc quy nhỏ, lưu trữ hiệu quả các electron, và sau đó có thể phóng ra các điện tích này để tạo dòng điện. Các tụ điện không có khả năng sinh ra các điện tích electron (khác với ắc quy).

Nguyên lý nạp xả: là nguyên lý cơ bản giúp tụ điện có thể dẫn điện xoay chiều. Trong trường hợp hai bản cực thay đổi biến thiên, tụ có thể bị nổ, xuất hiện các tia lửa điện.

Đơn vị đo giá trị của tụ điện

Đơn vị đo của tụ điện gọi là điện dung. Nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện. Điện dung phụ thuộc vào diện tích của bản cực và khoảng cách giữa 2 bản cực cũng như chất liệu làm chất điện môi. Được tính theo công thức như sau:

Công thức tính giá trị tụ điện:

C = ξ . S / d Trong đó:

C là điện dung tụ điện

ξ là hằng số điện môi của lớp cách điện d là chiều dày lớp cách điện

S là diện tích bản cực tụ điện

Đơn vị đo tụ điện

Đơn vị đo giá trị tụ điện được gọi là fara, kí hiệu là: F.

Trên thực tế, giá trị tụ điện rất nhỏ so với 1 fara và thường được quy đổi sang các đơn vị như: microfara (µF), nanofara (nF), picofara (pF). Trong đó được quy đổi như sau:

1 F= 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 nF = 1.000.000.000.000 pF

1 µF = 1.000 nF

1 nF= 1.000 pF

Vai trò của tụ điện

Tụ điện đóng vai trò quan trọng cho nhiều chức năng như sau:

Tụ điện để lưu trữ năng lượng

Tụ điện sử dụng cho các hệ thống bo mạch điều khiển ở các thiết bị điện tử dân dụng. Chung giúp lưu trữ năng lượng cần thiết, vừa đủ cho thiết bị điện tử khi mất điện hoặc cần thêm nguồn điện. Điển hình được dùng trong điều hoà, máy giặt, tủ lạnh, tivi…

Ngăn chặn dòng điện DC

Tụ điện được cấu tạo 2 bản cực kim loại có thể ngăn chặn dòng điện 1 chiều đi qua ở chế độ sạc. Trong khi đó, dòng điện xoay nhiều có thể hoạt động mà không gây ảnh hưởng gì.

Cảm biến

Tụ điện có thể sử dụng làm cảm biến. Nhờ vào cấu trục điện dung có thể dùng cho nhiều mục đích khác nhau. Ví dụ như đo độ ẩm không khí, độ căng cơ học, mức nhiên liệu.

Xử lý tín hiệu

Với tác dụng xử lý các tín hiệu, tủ điện được sử dụng rộng rãi cho ngành công nghệ thông tin. Trong đó, tụ điện được dùng như một linh kiện để tạo ra bộ nhớ RAM biểu diễn thông tin nhị phân dưới dạng bit. Trong nhiều trường hợp, tụ điện sử dụng cuộn cảm để điều chỉnh tần số.

Ứng dụng của tụ điện

Tụ điện được ứng dụng phổ biến hiện nay trong các thiết bị điện. Được ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại được sử dụng trong thiết bị âm thanh.

Sử dụng để xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân trong các ống điện tử. Sử dụng cho chế tạo trong quân sự, máy phát điện, radar, vũ khí hạt nhân, thí nghiệm vật lý.

Ứng dụng trong nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng. Sử dụng để xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh…

Trên đây là một số thông tin về tụ điện được System Fan tổng hợp. Hi vọng mang đến những điều hữu ích cho bạn đọc.