Tụ điện là gì? Công dụng và nguyên lý làm việc của tụ điện

1 - Tụ điện là gì?

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều. Đây là linh kiện phổ biến mà chắc chắn ai cũng đã được nghe ở đâu đó. Chẳng hạn như môn học vật lý hay cuộc sống hằng ngày.

Để trả lời được câu hỏi này, bạn cần nắm rõ những ý chính sau đây:
+ Tụ điện có tên gọi tiếng anh là Capacitor và được viết tắt là chữ "C".
+ Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường.
+ 2 bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric) - là những chất không dẫn điện như giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica...
+ Có nhiều loại tụ điện khác nhau và nó được phân loại dựa trên cấu tạo của tụ điện.
+ Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.
+ Người ta coi tụ điện là một ắc qui mini bởi khả năng lưu trữ năng lượng điện. Tuy nhiên, cấu tạo của tụ điện cũng như nguyên lý làm việc của tụ điện với ắc qui hoàn toàn khách nhau. Hãy xem chi tiết điều này ở phần tiếp theo.
+ Đơn vị của tụ điện là Fara. Cách quy đổi 1 Fara:

1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

Ký hiệu của tụ điện là gì?

2 - Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Chi tiết cấu tạo của tụ điện

Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng,...

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí. Các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

Các loại tụ điện phổ biến:

- Tụ hóa: là tụ có phân cực (-), (+) và luôn có hình trụ. Trên thân tụ được thể hiện giá trị điện dung, điện dung thường từ 0,47 µF đến 0,4700 µF

- Tụ giấy, tụ mica và tụ gốm: là tụ không phân cực và có hình dẹt, không phân biệt âm dương. Có trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số, điện dung của tụ thường khá nhỏ, chỉ khoảng 0,47 µF

- Tụ xoay: Đúng như tên gọi, cấu tạo của tụ điện này giúp nó có thể xoay để đổi giá trị điện dung

- Tụ Li ion: có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều

Hai bề mặt hay 2 bản cực trong cấu tạo tụ điện có tác dụng cách điện 1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp của tụ điện. Vậy, thực hư nguyên lý hoạt động của tụ điện là gì?

3 - Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc qui 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.

4 - Công dụng của tụ điện

Tụ điện có tác dụng gì? Từ những nguyên lý tụ điện trên đây chắc bạn đã phần nào hiểu được những tác dụng của tụ điện rồi chứ. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn muốn giải thích công dụng của tụ điện được rõ hơn.

- Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

- Ngoài ra, công dụng tụ điện còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện 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. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.

- Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều, cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tí hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.

- Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.

Và nhiều hơn nữa những công dụng của tụ điện nữa mà Kocher muốn chia sẻ. Chính vì tác dụng của tụ điện có quá nhiều ưu điểm đến việc lưu trữ và khả năng lọc, phóng nạp nên nó được ứng dụng vào thực tế với rất nhiều công trình.

5 - Ứng dụng của tụ điện trong thực tế

Tụ điện trong bếp từ

Tụ điện dùng để làm gì? Với những công dụng tụ điện trên đây, người ta có thể ứng dụng tụ điện vào thực tế:

+ Ứng dụng của tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.

+ Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện lưu trữ năng lượng cho bộ khuyếch đại được sử dụng

+ Tụ điện có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử

+ Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,...

+ Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng
+ .... và nhiều hơn nữa những tác dụng của tụ điện như xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,...

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.

Từ bài viết Tụ điện là gì? Công dụng và nguyên lý làm việc của tụ điện bếp từ mà Kocher đã tổng hợp trên đây. Chúng tôi mong rằng, từ những kiến thức chia sẻ trên đây về tụ điện, tầm quan trọng của linh kiện này trong bếp từ.