Buzz
Khái niệm tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện ra sao? Công thức điện dung là gì? Tác dụng của tụ điện là gì? Đơn vị đo tụ điện là gì? Trong bài viết này, chúng tôi muốn chia sẻ với các bạn những kiến thức về vấn đề này.
Hy vọng rằng với những kiến thức cơ bản về tụ điện, các bạn học sinh lớp 11 sẽ có thêm nhiều ý tưởng tham khảo, làm giàu kiến thức để giải quyết các bài toán Vật lí nhanh chóng. Đồng thời, biết cách áp dụng vào thực tế. Để biết thêm thông tin chi tiết, mời các bạn đọc tiếp.
1. Tụ điện là gì?
Tụ điện là một thành phần của linh kiện điện tử được sử dụng để lưu trữ năng lượng, có nhiều loại với đa dạng kích thước và hình dạng. Cấu trúc của tụ bao gồm hai bản cực đặt song song và được tách biệt bởi một lớp điện môi ở giữa. Bản cực thường được làm từ vật liệu dẫn điện, thường là kim loại mỏng. Trong khi đó, điện môi là các chất cách điện như thủy tinh, gốm hoặc các vật liệu khác.
Tụ điện được sử dụng để dẫn dòng điện xoay chiều nhưng lại có khả năng cách điện với dòng điện một chiều. Pin và tụ điện có điểm tương đồng là cả hai đều dùng để lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, pin thường giải phóng năng lượng dần dần, trong khi tụ điện lại xả điện một cách nhanh chóng.
2. Cấu trúc của tụ điện
Cấu tạo của tụ điện bao gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường có dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song và được phân chia bởi một lớp điện môi.
Đối với tụ điện, điện môi được sử dụng là các chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, gốm, mica hoặc không khí. Các chất này không dẫn điện nhằm tăng cường khả năng lưu trữ năng lượng điện của tụ điện.
3. Công thức điện dung
- Điện dung của tụ điện:
- Năng lượng của tụ điện:
4. Ứng dụng của tụ điện
- Lọc nguồn đầu vào, lọc nguồn đầu ra cho các thiết bị như đầu đĩa DVD, đầu thu kỹ thuật số.
- Tinh chỉnh sóng trên các thiết bị đài radio là một trong những ứng dụng của tụ điện xoay.
- Các loại tụ điện xoay chiều, tụ phẳng, tụ cho quạt trần, quạt làm mát, quạt gió,...
- Dùng để bảo vệ và ổn định công suất âm thanh cho loa.
- Sử dụng để hạ áp trong các mạch đơn giản, nhỏ gọn không thể lắp được cuộn cảm như: mạch đèn ngủ, mạch vợt muỗi,...
- Lọc dòng xoay chiều sau khi chỉnh lưu để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
- Dùng trong các thiết bị chuyển đổi nguồn, chuyển đổi tín hiệu,...
- Lọc nhiễu tín hiệu (xung PWM).
- Loại bỏ tia lửa điện trong động cơ điện một chiều.
5. Ứng dụng của tụ điện
- Tụ điện là một phần không thể thiếu trong các bo mạch điều khiển từ công nghiệp đến dân dụng như: Tivi, tủ lạnh, máy giặt,...
- Khi khởi động động cơ 1 pha, cần phải sử dụng tụ điện để kích hoạt motor. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chúng ta lựa chọn tụ điện phù hợp. Có tụ ngậm và tụ đề.
- Trong các máy hàn điện tử, tụ điện được sử dụng rộng rãi để nạp và phóng điện trong mạch khuếch đại. Đối với quá trình làm nóng kim loại, một lượng điện lớn cần được tiêu thụ. Máy hàn cơ tăng dòng điện bằng lõi kim loại và dây đồng. Tuy nhiên, điểm yếu là tiêu thụ điện nhiều và trọng lượng nặng.
- Ứng dụng phổ biến nhất của tụ điện trong thực tế là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng và lưu trữ năng lượng.
6. Bài tập tính điện dung của tụ điện
Bài 1: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt hiệu điện thế 4V vào hai bản cực của tụ thì tụ điện sẽ tích lũy được bao nhiêu điện lượng?
Bài 2: Nếu đặt hiệu điện thế 4V vào hai đầu tụ thì tụ sẽ tích lũy được điện lượng là 2μ C. Nếu đặt hiệu điện thế 10V vào hai đầu tụ thì tụ sẽ tích lũy được điện lượng bao nhiêu?
Bài 3: Hai đầu tụ có điện dung là 20 μF, hiệu điện thế là 5V, năng lượng tích lũy được là bao nhiêu?
Bài 4: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có hiệu điện thế là 10V. Cường độ điện trường trong tụ là bao nhiêu?
