Tụ điện là gì? Cấu tạo, công dụng và nguyên lý hoạt động?

Khái niệm tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện? Công dụng của tụ điện? Nguyên lý hoạt động của tụ điện? Ứng dụng của tụ điện? Cách đo kiểm tra tụ điện sống chết còn tốt không?

Tụ điện là một linh phụ kiện điện tử thụ động có vai trò quan trọng được ứng dụng thoáng đãng trong nghành kỹ thuật điện. Đặc biệt trong vật lý học tụ điện được xem là một yếu tố cần nghiên cứu và điều tra sâu xa. Vậy tụ điện là gì ?

1. Tụ điện là gì?

Trong tiếng Anh tụ điện có nghĩa là Capacitor và được viết tắc là chứ “ C ” trong những công thức thống kê giám sát Vật lý. Theo những nhà khoa học định nghĩa thì tụ điện là một linh phụ kiện gồm có 2 cực thụ động lưu trữ lượng điện hay tích tụ điện tích nhờ 2 mặt phẳng dẫn điện trong cùng 1 điện trường.

Có nhiều cách phân loại tụ điện, cụ thể như sau:

Dựa vào tính chất lí hóa:

Tụ điện phân cực : Đây là tụ điện có 2 đầu, chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium. Loại tụ này thường có trị số lớn hơn và dùng trong những mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn. Tụ điện không phân cực : Đây là loại tụ không có lao lý cực tính. Tụ này có điện dung nhỏ và dùng nhiều trong mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu. Tụ điện hạ áp và cao áp Tụ lọc và tụ liên tầng Tụ điện tĩnh và tụ điện động Tụ xoay có năng lực biến hóa giá trị điện dung

Dựa vào dạng thức (chất liệu cách điện giữa bản cực):

Tụ không khí : Lớp cách điện là không khí. Tụ giấy : Bản cực là lá nhôm, vật liệu cách điện là giấy tẩm dầu cách điện. Tụ gốm : Lớp điện môi là gốm ta có tụ gốm. Loại tụ này được làm bằng ceramic, phía bên ngoài có bọc keo hoặc nhuộm màu. Tụ bạc mica : Lớp cách điện là bạc – mica Tụ giấy, tụ bạc – mica và tụ gốm là tụ không phân cực, dáng dẹt. Điện dung của chúng có giá trị khá nhỏ, khoảng chừng 0,47 µF, kí hiệu trên thân tụ bằng 3 số như 103J, 223K, 471J. Tụ hóa : là tụ điện hình tròn trụ, có phân cực ( – ), ( + ) và lớp cách điện là hóa chất. Phần thân của tụ có bộc lộ giá trị điện dung và giá trị này thường xê dịch trong khoảng chừng từ 0,47 µF đến 0,4700 µF. Tụ gốm đa lớp : Lớp cách điện là nhiều lớp bản cực bẳng gốm, phân phối cao tần và điện áp cao, tốt hơn tụ gốm đất thường thì từ 4 – 5 lần .
Tụ mica màng mỏng dính : Lớp cách điện là mica tự tạo hoặc nhựa, có cấu trúc màng mỏng dính như Mylar, Polyester, Polycarbonate, Polystyrene. Tụ xoay : Tụ này hoàn toàn có thể xoay để đổi khác giá trị điện dung Tụ tantalum : Bản cực làm bằng nhôm và dung môi là gel tantal. Trị số điện dung rất lớn với thể tích nhỏ. Tụ Lithium ion : Năng lực của tụ rất lớn nên hoàn toàn có thể dùng để tích điện 1 chiều. Tụ siêu hóa : Dung môi cách điện là đất hiếm, có khối lượng năng hơn tụ nhôm hóa học và trị số điện dung lên đến hàng F. Nhờ trị số cực lớn mà ta hoàn toàn có thể dùng nó như một nguồn pin cấp cho vi giải quyết và xử lý hoặc những mạch đồng hồ đeo tay cần phải cung ứng điện liên tục.

Vậy điện dung. Đơn vị đo giá trị tụ điện là gì?

Điện dung : Là đại lượng nói lên năng lực tích điện trên hai bản cực sắt kẽm kim loại của tụ điện. Diện tích bản cực, vật tư làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực quyết định hành động điện dung của tụ điện. Điện dung được xác lập theo công thức :

C = ξ. S / d

Trong đó :

C: Điện dung tụ điện (Fara).

ξ: Là hằng số điện môi của lớp cách điện của tụ.

d: là chiều dày của lớp cách điện của tụ.

S: là diện tích bản cực của tụ điện của tụ.

Đơn vị của tụ điện là Fara. 1F ara là rất lớn do đó trong thực tiễn, người ta thường dùng những đơn vị chức năng nhỏ hơn như MicroFara ( µF ), NanoFara ( nF ), PicoFara ( pF ). Cách quy đổi 1 Fara đơn cử như sau :

1F = 10-6 µF = 10-9 nF = 10-12 pF

Trên thân của mỗi tụ điện đều có ghi các trị số điện áp. Đây là giá trị điện áp tối đa mà các tụ điện có thể chịu được. Nếu sử dụng vượt quá giá trị này thì tụ sẽ bị nổ.

2. Cấu tạo của tụ điện:

Cấu tạo của tụ điện gồm có : – Hai bản mặt được đặt song song với nhau. Chúng được ngăn cách bởi một lớp điện môi. – Điện môi sử dụng trong tụ điện : những chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí ….

3. Công dụng của tụ điện:

Tụ điện là thiết bị được biết đến nhiều nhất với năng lực tàng trữ nguồn năng lượng điện, tàng trữ điện tích hiệu suất cao. Nó được so sánh với năng lực tàng trữ như ắc quy. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là tàng trữ mà không làm tiêu tốn nguồn năng lượng điện. Đây cũng là công dụng chính của tụ điện. Ngoài ra, công dụng tụ điện còn được cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện hoàn toàn có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều ( điện dung của tụ càng lớn ) thì dung kháng càng nhỏ. Vì vậy hoàn toàn có thể nói đây là trợ thủ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện. Thêm nữa đó là, tụ điện hoạt động giải trí trên nguyên tắc nạp xả mưu trí, ngăn điện áp 1 chiều. Cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền đi tín hiệu giữa những tầng khuếch đại có chênh lệch điện thế. Một công dụng nữa đó là tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều phẳng phiu bằng cách vô hiệu pha âm …

4. Nguyên lý hoạt động của tụ điện:

Nguyên lý thao tác của tụ điện sẽ được phân thành hai quá trình phóng nạp và nạp xả của tụ điện. Dưới đây là nguyên tắc của tụ điện đơn thuần .

Nguyên lý phóng nạp

Đây là nguyên tắc của tụ điện với công dụng tích trữ nguồn năng lượng điện theo dạng điện trường. Trong đó, tụ sẽ tàng trữ hiệu suất cao những electron và phóng điện tích để tạo nên dòng điện. Tuy nhiên, tụ sẽ không có năng lực sản xuất những điện tích electron.

Nguyên lý nạp xả

Trong nguyên tắc thao tác của tụ điện thì quá trình nạp xả cũng là một nguyên tắc đặc trưng của tụ điện để dẫn điện xoay chiều. Trong trường hợp mức điện áp của hai bạc mạch biến thiên theo thời hạn mà nạp hoặc xả tụ sẽ Open sự cố tia lửa điện bởi dòng điện tăng vọt không bình thường.

5. Ứng dụng của tụ điện:

Trong nghành nghề dịch vụ kỹ thuật điện và điện tử tụ điện được sử dụng rất thông dụng. Tụ điện được cấu trúc sử dụng trong mạng lưới hệ thống âm thanh của những loại xe hơi hạng sang. Bởi vì tụ có công dụng tích tụ nguồn năng lượng điện cho bộ khuếch đại hoạt động giải trí được không thay đổi. Ngoài ra tụ điện hoàn toàn có thể sử dụng để kiến thiết xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số cho những máy tính nhị phân .
Tụ điện còn được ứng dụng trong sản xuất những loại : máy phát điện công nghiệp, máy hút bụi công nghiệp … Đặc biệt ứng dụng thiết thực nhất của máy hút bụi chính là tích trữ nguồn năng lượng điện. Trong yếu tố giải quyết và xử lý thông tin, tín hiệu, khởi động động cơ và mạch kiểm soát và điều chỉnh tụ điện cũng đóng một vai trò quan trọng.

6. Cách đo kiểm tra tụ điện sống chết còn tốt không? 

Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm.

Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị rò rỉ hoặc bị chập, để phát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta quan sát hình ảnh sau đây.

Đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm 

phép đo kiểm tra tụ gốm, có ba tụ C1, C2 và C3 có điện dung bằng nhau, trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò và C3 là tụ bị chập. Khi đo tụ C1 ( Tụ tốt ) kim phóng lên 1 chút rồi quay trở lại vị trí cũ. ( Lưu ý những tụ nhỏ quá Đo kiểm tra tụ hoá

Tụ hóa ít khi bị dò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô ( khô hóa chất bên trong lớp điện môi ) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ hóa, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùng điện dung, hình ảnh dưới đây minh họa những bước kiểm tra tụ hóa. Để kiểm tra tụ hóa C2 có trị số 100 µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng tụ C1 còn mới có cùng điện dung và đo so sánh.

Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung càng lớn thì để thang càng thấp )

Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp, khi đo ta hòn đảo chiều que đo vài lần .
Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụ C2 phóng nạp kém hơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô. Trường hợp kim lên mà không quay trở lại là tụ bị dò.