Tụ điện là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đánh giá điện áp làm việc

4.2 / 5 ( 5 bầu chọn )

Tụ điện là gì? (What is capacitor?) là một trong những loại linh kiện thụ động đơn giản có thể lưu trữ được điện tích trên các bản cực của chúng khi được kết nối với nguồn điện. Vậy cấu tạo, nguyên lý hoạt động và một số ứng dụng của tụ điện là gì? Hãy cùng chúng tôi đi tìm hiểu thêm thông tin trong bài viết này. 

Tụ điện là gì? (What is capacitor?)

Tụ điện là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và điện áp làm việc của tụTụ điện là một trong những linh phụ kiện điện tử thụ động, có cấu trúc bởi 2 bản cực được đặt song song nhau và được ngăn bởi một lớp điện môi. Tụ điện có năng lực tàng trữ nguồn năng lượng dưới dạng điện tích trên những bản cực của nó, một tấm tích góp điện tích ( + ), tấm bên kia tích góp điện tích ( – ) giống như một pin sạc nhỏ .

Có rất nhiều loại tụ điện khác nhau, từ những tụ điện công suất nhỏ được sử dụng trong các mạch cộng hưởng, cho đến các tụ điện hiệu chỉnh công suất lớn nhưng tất cả đều có chung một nhiệm vụ là lưu trữ điện tích. 

Điện dung của tụ điện là lượng điện tích được tàng trữ trong điện áp 1V và đơn vị chức năng điện dung được đo bằng Farad ( F ) .Đơn vị điện dung tiêu chuẩn :

• Microfarad (μF)    1μF = 1 / 1.000.000 = 0,000001 = 10 -6 F
• Nanofarad (nF)    1nF = 1 / 1.000.000.000 = 0,000000001 = 10-9 F
• Picofarad (pF)    1pF = 1 / 1.000.000.000.000 = 0,000000000001 = 10-12 F

Cấu tạo và các loại tụ phổ biến

Cấu tạo của tụ điệnTụ điện thông thường có cấu trúc gồm 2 tấm sắt kẽm kim loại được đặt song song nhau và giữa chúng được ngăn cách bởi một lớp điện môi được làm bằng giấy sáp, mica, gốm, nhựa hoặc cũng hoàn toàn có thể là một số dạng gel mỏng dính .Các lớp điện môi này không dẫn điện và làm tăng năng lực tích trữ nguồn năng lượng điện của tụ điện. Tùy vào những lớp cách điện của những tụ điện giữa 2 bản cực mà những loại tụ sẽ được phân loại khác nhau .Các loại tụ thường được sử dụng đó là :

• Tụ hóa: Đây là một loại tụ điện có phân cực (+) và (-) và thường được làm với hình dạng là hình trụ. Trên thân sẽ được dán nhãn thông số giá trị điện dung, điện áp làm việc tối đa và ký hiệu phân cực. 
• Tụ giấy, tụ mica và tụ gốm: Là tụ không phân biệt (+) và (-) và thường có hình dẹp. Thông số được dán trên thân của tụ, điện dung của những loại tụ này thường khá nhỏ. 
• Tụ xoay: Đây là một trong những loại tụ điện có thể thay đổi được giá trị điện dung. 
• Tụ Lithium Ion: Tụ này có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều. 

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Khi được sử dụng dòng điện một chiều DC, tụ điện sẽ tích điện đến điện áp phân phối của nó nhưng chặn dòng điện đi qua nó vì điện môi của tụ điện không dẫn điện và về cơ bản, điện môi là một chất cách điện. Tuy nhiên, khi một tụ điện được liên kết với một dòng điện xoay chiều AC hoặc mạch xoay chiều, dòng chảy của dòng điện có vẻ như truyền thẳng qua tụ điện với rất ít hoặc không có điện trở .Có hai loại điện tích, điện tích ( + ) dưới dạng Proton và điện tích ( – ) dưới dạng Electron. Khi một điện áp DC được đặt trên một tụ điện, điện tích dương ( + Ve ) sẽ nhanh gọn tích tụ trên một tấm trong khi một điện tích âm ( – Ve ) tương ứng và ngược lại tích góp trên tấm kia .Sau đó, những tấm vẫn tích điện trung tính và một sự độc lạ do điện tích được thiết lập giữa hai tấm. Khi tụ điện đạt trạng thái không thay đổi, dòng điện không hề chạy qua tụ điện và xung quanh mạch do đặc tính cách điện của chất điện môi được sử dụng để tách những bản cực .Dòng chảy của những electron vào những tấm được gọi là tụ sạc hiện tại mà vẫn liên tục chảy cho đến khi điện áp trên cả hai tấm bằng với điện áp đặt Vc. Tại thời gian này, tụ điện được cho là đã tích điện khá đầy đủ với những electron .Tụ điện có năng lực tích trữ nguồn năng lượng điện bằng những lưu chữ những Electron trên những bản cực của tụ và nó hoàn toàn có thể phòng những điện tích này để tạo thành dòng điện. Đây được biết đến là đặc thù phóng nạp của tụ, nhờ đặc thù này mà tụ được cho phép dòng điện xoay chiều đi qua .

Đánh giá điện áp làm việc của một tụ điện

Tất cả những tụ điện đều có một điện áp thao tác tối đa và khi bạn triển khai chọn một tụ điện bạn phải thống kê giám sát và đưa ra được điện áp đặt lên tụ. Lượng điện áp tối đã hoàn toàn có thể vận dụng cho tụ điện mà không làm hỏng vật tư điện môi thường được đưa ra trong bảng tài liệu như : WV, ( điện áp thao tác ) hoặc như WV DC, ( điện áp thao tác DC ) .Trong trường hợp, điện áp đặt lên tụ quá lớn chất điện môi lúc này sẽ bị phá hỏng và sự phát điện giữa những bản cực sẽ xảy ra dẫn đến thực trạng ngắn mạch. Điện áp thao tác của một tụ điện thường nhờ vào vào loại vật tư điện môi được sử dụng và độ dày của nó .

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến hoạt động của tụ điện là Rò rỉ điện môi. Rò rỉ điện môi xảy ra trong tụ điện là kết quả của một dòng rò không mong muốn chạy qua vật liệu điện môi.

Thông thường, người ta cho rằng điện trở của điện môi giữa 2 bản cực của tụ điện là cực kỳ cao và là một chất cách điện tốt ngăn ngừa dòng điện một chiều qua tụ điện .Tuy nhiên, nếu vật tư điện môi bị hỏng do điện áp quá cao hoặc nhiệt độ lớn, dòng rò qua chất điện môi sẽ rất lớn dẫn đến việc mất điện tích nhanh gọn trên những tấm và quá nhiệt của tụ điện dẫn đến tụ sớm bị hỏng .Trên đây là một số ít thông tin tụ điện là gì ? Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động giải trí và điện áp thao tác của tụ mà bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm. Hy vọng, với những thông tin trên hoàn toàn có thể giúp ích cho bạn trong quy trình học tập và thao tác .