Dung lượng của tụ điện là gì
|
Mến chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này mình và các bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu về một loại linh kiện điện tử khá quen thuộc. Đó chính là tụ điện, là một loại linh kiện mà chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp trong hầu hết các loại board mạch điện tử hiện nay. Chúng được sử dụng và ứng dụng rất rất nhiều trong các ngành công nghiệp sản xuất và chế tạo thiết bị điện tử. Và trong các môi trường giáo dục thì chúng cũng được giới thiệu đến khá nhiều. Đó là lý do vì sao nhu cầu tìm hiểu về chúng cũng tăng cao không kém, chính vì lẽ đó mà nếu bạn đang muốn tìm hiểu thì bài viết này sẽ dành cho các bạn. Nội dung chính của bài viết bao gồm tụ điện là gì ? Lịch sử hình thành ? Cấu tạo của tụ điện ? Phân loại và ứng dụng cũng như các thông tin chi tiết liên quan khác. Show
Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn ! Tóm tắt bài viết
Tụ điện là gì ?Tụ điện là gì ? Trước khi vào nội dung chính thì chúng ta sẽ tìm hiểu sơ lược về loại linh kiện này trước nhé. Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu. Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữnăng lượngđiện trườngcủa tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt làđiện thế xoay chiều, sự tích lũy điện tích bị chậm phaso với điện áp, tạo nêntrở khángcủa tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống vớiắc qui. Mặc dù các hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electronở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu thế của nó so với ắc qui. Tụ điện có ký hiệu là C viết tắt của Capacitior. Đơn vị của tụ điện là Fara (F), có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như:1µF=10-6 F;1ηF=10-9 F;1pF=10-12 F. Các kí hiệu thường thấy trong bảng mạch là: Lịch sử hình thành và phát triển của tụ điện:Vào tháng 10 năm 1745,Ewald Georg von KleistởPomeranianước Đức, phát hiện rađiện tíchcó thể được lưu trữ bằng cách nối máy phát tĩnh điện cao áp với một đoạn dây qua một bình thủy tinh chứa nước.Tay của Von Kleist và nước đóng vai trò là chất dẫn điện, và bình thủy tinh là chất cách điện (mặc dù các chi tiết ở thời điểm đó được xác nhận là miêu tả chưa đúng). Von Kleist phát hiện thấy khi chạm tay vào dây dẫn thì phát ra một tia lửa điện lớn và sau đó ông cảm thấy rất đau, đau hơn cả khi chạm tay vào máy phát tĩnh điện. Sau đó một năm, nhà vật lý người Hà LanPieter van Musschenbroeklàm việc tại đại học Leiden, phát minh ra một bình tích điện tương tự, được đặt tên là bình Leyden. Sau đóDaniel Gralathlà người đầu tiên kết hợp nhiều bình tích điện song song với nhau thành một quả pin để tăng dung lượng lưu trữ.Benjamin Franklin điều tra chiếc bình Leyden và đi đến kết luận rằng điện tích đã được lưu trữ trên chiếc bình thủy tinh, không phải ở trong nước như những người khác đã giả định. Từ đó, thuật ngữ battery hay tiếng việt gọi là pin được thông qua.Sau đó, nước được thay bằng các dung dịch hóa điện, bên trong và bên ngoài bình layden được phủ bằng lá kim loại. Để lại một khoảng trống ở miệng để tránh tia lửa điện giữa các lá. Bình layden là bình tích điện đầu tiên có điện dung khoảng 1,11 nF (nano Fara). Cấu tạo của tụ điện là gì ?Một tụ điện thông thường sẽ có cấu tạo bao gồm:
Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi tương ứng. Ví dụ như nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, còn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa. Nguyên lý hoạt động của tụ điện là gì ?Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc quy nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện. Nhưng nó không có khả năng sinh ra các điện tích electron. Đây cũng là điểm khác biệt lớn của tụ điện với ắc qui. Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của tụ điện. Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều. Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến. Có các loại tụ điện nào ?Có rất nhiều cách thức khác nhau để chúng ta có thể phân loại được tụ điện, trong phần này mình sẽ cố gắng nêu ra chi tiết nhất để các bạn có thể tham khảo nhé. Các loại tụ điện thông dụng trên thị trường:
Các cách phân loại khác:Tụ điện phân cực:Hầu hếttụ hóalà tụ điệnphân cực, tức là nó có cực xác định. Khi đấu nối phải đúng cực âm dương.
Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF 4.700μF, thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn. Tụ điện không phân cực:Tụ điện không phân cực thì không xác định cực dương âm, như tụgiấy, tụgốm, tụmica, Các tụ có trị số điện dung nhỏ hơn 1 μF thường được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu. Các tụ cỡ lớn, từ một vài μF đến cỡ Fara thì dùng trong điện dân dụng (tụ quạt,mô tơ,) hay dàn tụ bù pha cho lưới điện. Một sốtụ hóakhông phân cực cũng được chế tạo. Tụ điện có trị số biến đổi:Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọitụ xoay(cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể thay đổi giá trị điện dung. Tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuậtRadiođể thay đổi tần sốcộng hưởngkhi ta dò đài (kênhtần số). Siêu tụ điện:Đó là các tụ có mật độ năng lượng cực cao (supercapacitor) nhưTụ điện Li ion (tụ LIC), là tụ phân cực và dùng cho tích điện một chiều. Chúng có thể trữ điện năng cho vài tháng, cấp nguồn thay các pin lưu dữ liệu trong các máy điện tử. Khả năng phóng nạp nhanh và chứa nhiều năng lượng hứa hẹn ứng dụng tụ này trong giao thông để khai thác lại năng lượng hãm phanh (thắng), cung cấp năng lượng đỉnh đột xuất cho ô tô điện, tàu điện, tàu hỏa nhanh, Các kiểu tụ điện thường gặp:Tụ điện tích hợp:
Tụ điện cố định:
Các thông số của tụ điện là gì ?Ngoài ra là cáctham số tinh tế, dành cho người thiết kế hay sửa chữa thiết bị chính xác cao: Hệ số biến đổiđiện dungtheo nhiệt độ, độ trôiđiện dungtheo thời gian, độrò điện, dảitần sốlàm việc, tổn hao điện môi, tiếng ồn, và thường được nêu trong Catalog của linh kiện. Điện dung:Vật thể nói chung đều có khả năng tích điện, và khả năng này đặc trưng bởiđiện dung Cxác định tổng quát qua điện lượng theo biểu thức: Trong đó:
Điện dung của tụ điện:Trong tụ điện thì điện dung phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức: Trong đó:
Đơn vị của đại lượng điện dung là Fara [F]. Trong thực tế đơn vị Fara là trị số rất lớn, do đó thường dùng các đơn vị đo nhỏ hơn như micro Fara (1µF=106F), nano Fara (1nF=109F), picoFara (1pF=1012F). Tụ điện phân cực, tụ hóa. Thông thường do sự lão hóa vật liệu mà nhiều loại tụ cóđiện dunggiảm theo thời gian. Các tụ hóa có mức độ giảm lớn nhất, và thường gọi là già cỗi. Nó dẫn đến sai lệch hoạt động củamạch điện tử. Điện áp làm việc:Tụ điện được đặc trưng bới thông sốđiện áplàm việc cao nhấtvà được ghi rõ trên tụ nếu có kích thước đủ lớn. Đó là giá trị điện áp thường trực rơi trên tụ điện mà nó chịu đựng được. Giá trị điện áp tức thời có thể cao hơn điện áp này một chút, nhưng nếu quá cao, ví dụ bằng 200% định mức, thì lớp điện môi có thể bị đánh thủng, gây chập tụ. Trước đây giá thành sản xuất tụ điện cao, nên tụ có khá nhiều mức điện áp làm việc: 5V, 10V, 12V, 16V, 24V, 25V, 35V, 42V, 47V, 56V, 100V, 110V, 160V, 180V, 250V, 280V, 300V, 400V Ngày nay các dây chuyền lớn sản xuất và cho ra ít cấp điện áp hơn thế:
Khi thiết kế hoặc sửa chữa mạch, phải chọn tụ có điện áp làm việc cao hơn điện áp mạch cỡ 30% trở lên. Ví dụ trong mạch lọc nguồn 12V thì chọn tụ hóa 16V, chứ không dùng tụ có điện áp làm việc đúng 12V. Nhiệt độ làm việc:Nhiệt độlàm việc của tụ điện thường được hiểu lànhiệt độở vùng đặt tụ điện khi mạch điện hoạt động. Tụ điện phải được chọn vớinhiệt độlàm việc cao nhấtcao hơnnhiệt độnày. Thông thườngnhiệt độđược thiết lập do tiêu tán điện năng biến thành nhiệt của mạch, cộng với nhiệt do môi trường ngoài truyền vào nếunhiệt độmôi trường cao hơn. Song với các tụ có mứcrò điệncao, thì xảy ra sự tiêu tán điện năng biến thành nhiệt trong tụ điện, làm chonhiệt độtrong tụ điện cao hơn xung quanh. Các hư hỏng nổ tụ thường liên quan đến hiện tượng này. Các tụ hóa thường córò điệnohmic, còn các tụ tần cao thì có dòng điện xoáy. Cách mắc tụ điện như thế nào ?Mắc tụ điện nối tiếp:
Khi mắc nối tiếp thì điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại: U tđ = U1 + U2 + U3 Lưu ý: mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ như sơ đồ dưới: Mắc tụ điện song song:Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại C = C1 + C2 + C3 Lưu ý:
Các công dụng của tụ điện là gì ?Từ phân loại và nguyên lý hoạt động của các loại tụ điện để được áp dụng vào từng công trình điện riêng, hay nói cách khác nó có nhiều công dung, nhưng có 4 công dụng chính đó là:
Hiện nay, hầu hết các sản phẩm bếp từ đều được trang bị một tụ điện. Nó không chỉ là một trong năm linh kiện quan trọng nhất trong mỗi thiết bị điện từ. Mà còn là linh kiện quan trọng bậc nhất trong bo mạch của bếp từ. Lời kết:Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản vềTụ điện là gì ?. Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu, vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn. Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn ! [Total:3 Average:5/5] |
