Tụ điện là gì ? Cấu tạo nguyên lý làm việc và cách đo tụ điện

05/01/2023 - Dịch Vụ Bách Khoa - 165

Tụ điện : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv…

1. Cấu tạo của tụ điện .

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi .

Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.

Bạn đang đọc: Tụ điện là gì ? Cấu tạo nguyên lý làm việc và cách đo tụ điện

cautaotugom cautaotuhoa

Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hóa

2. Hình dáng thực tế của tụ điện.

tugom

Hình dạng của tụ gốm .

tuhoa2

Hình dạng của tụ hóa

3. Điện dung, đơn vị và ký hiệu của tụ điện.

* Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức

C = ξ. S / d

- Trong đó C : là điện dung tụ điện, đơn vị chức năng là Fara ( F )

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

- d : là chiều dày của lớp cách điện .

- S : là diện tích quy hoạnh bản cực của tụ điện .

* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F), 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara (pF).

* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

tunoitiep

Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý .

4 . Sự phóng nạp của tụ điện .

Một đặc thù quan trọng của tụ điện là đặc thù phóng nạp của tụ, nhờ đặc thù này mà tụ có năng lực dẫn điện xoay chiều .

tuphongnap

Minh họa về đặc thù phóng nạp của tụ điện .

* Tụ nạp điện : Như hình ảnh trên ta thấy rằng, khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.

* Tụ phóng điện : Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt.

=> Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn lóe sáng càng lâu hay thời hạn phóng nạp càng lâu .

5. Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.

* Với tụ hoá : Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ

=> Tụ hóa là tụ có phân cực ( – ), ( + ) và luôn luôn có hình tròn trụ .

Tụ hóa ghi điện dung là 185 µF / 320 V

* Với tụ giấy, tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu .

- Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10 ( Mũ số thứ 3 )

- Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là
  Giá trị = 47 x 10 4 = 470000 p ( Lấy đơn vị chức năng là picô Fara )
  = 470 n Fara = 0,47 µF

- Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5 % hay 10 % của tụ điện .

* Thực hành đọc trị số của tụ điện.

Cách đọc trị số tụ giất và tụ gốm .
Chú ý : chữ K là sai số của tụ .
50V là điện áp cực lớn mà tụ chịu được .
* Tụ giấy và tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn vị chức năng là MicroFara

Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm .

6. Ý nghĩ của giá trị điện áp ghi trên thân tụ :

- Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực lớn mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ .

- Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì khi nào người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng chừng 1,4 lần .

- Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv ..
  —

7 – Phân loại tụ điện

7.1) Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica. (Tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt âm khí và dương khí và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, những tụ này thường được sử dụng trong những mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu .

Tụ gốm – là tụ không phân cực .

7.2) Tụ hoá ( Tụ có phân cực )

Tụ hóa là tụ có phân cực âm khí và dương khí, tụ hóa có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47 µF đến khoảng chừng 4.700 µF, tụ hóa thường được sử dụng trong những mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hóa luôn luôn có hình tròn trụ ..

Xem thêm: Linh Kiện Máy Tính | Linh Kiện PC Chính Hãng, Xây Dựng Mọi Cấu Hình

Tụ hóa – Là tụ có phân cực âm khí và dương khí .

7.3) Tụ xoay.

Tụ xoay là tụ hoàn toàn có thể xoay để biến hóa giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong Radio để biến hóa tần số cộng hưởng khi ta dò đài .

Tụ xoay sử dụng trong Radio

8 – Phương pháp kiểm tra tụ điện

8.1) Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm.

Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò 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 .

- hình ảnh trên là 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 trở lại vị trí cũ. ( Lưu ý những tụ nhỏ quá < 1 nF thì kim sẽ không phóng nạp )

- Khi đo tụ C2 ( Tụ bị dò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không quay trở lại vị trí cũ .

- Khi đo tụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không quay trở lại .

- Lưu ý : Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ đeo tay ở thang x1KΩ hoặc x10KΩ, và phải hòn đảo chiều kim đồng hồ đeo tay vài lần khi đo .

8.2) 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 .

Đo 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 đeo tay 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 trở lại là tụ bị dò .

Chú ý : Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch, ta cần phải hút rỗng một chân tụ khỏi mạch in, sau đó kiểm tra như trên.

9 – Các kiểu mắc và ứng dụng

9.1. Tụ điện mắc nối tiếp .

- Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương C tđ được tính bởi công thức: 1 / C tđ = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )

- Trường hợp chỉ có 2 tụ mắc tiếp nối đuôi nhau thì C tđ = C1. C2 / ( C1 + C2 )

- Khi mắc tiếp nối đuôi nhau thì điện áp chịu đựng của tụ tương tự bằng tổng điện áp của những tụ cộng lại. U tđ = U1 + U2 + U3

- Khi mắc tiếp nối đuôi nhau những tụ điện, nếu là những tụ hóa ta cần quan tâm chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ sau :

Tụ điện mắc tiếp nối đuôi nhau Tụ điện mắc song song

9.2 – Tụ điện mắc song song.

- Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương tự bằng tổng điện dung của những tụ cộng lại. C = C1 + C2 + C3

- Điện áp chịu đựng của tụ điện tương tương bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất .

- Nếu là tụ hóa thì những tụ phải được đấu cùng chiều âm khí và dương khí .

9.3 – Ứng dụng của tụ điện .

Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong những thiết bị điện tử, tụ điện là một linh phụ kiện không hề thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một tác dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo giao động .. vv …
Dưới đây là 1 số ít những hình ảnh minh họa về ứng dụng của tụ điện .

* Tụ điện trong mạch lọc nguồn.

tacdungcuatu

Tụ hóa trong mạch lọc nguồn .

- Trong mạch lọc nguồn như hình trên, tụ hóa có tính năng lọc cho điện áp một chiều sau khi đã chỉnh lưu được phẳng phiu để phân phối cho tải tiêu thụ, ta thấy nếu không có tụ thì áp DC sau đi ốt là điên áp nhấp nhô, khi có tụ điện áp này được lọc tương đối phẳng, tụ điện càng lớn thì điện áp DC này càng phẳng .

* Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông.

machdddahai