Tụ Điện

I. Khái niệm


  • 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,...
external image img.php?i=26713-Tong-quan-ve-tu-dien

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

II. Phân loại


  • Người ta căn cứ vào vật liệu làm lớp điện môi giữa hai bản cực để phân loại và gọi tên các tụ điện như: tụ xoay, tụ giấy, tụ mica, tụ gốm, tụ nilon, tụ dầu, tụ hóa,...
  • Một số hình ảnh về các loại tụ điện:
Tụ Điện Gốm
external image img.php?i=26716-Tong-quan-ve-tu-dien external image img.php?i=26717-Tong-quan-ve-tu-dien

external image img.php?i=26721-Tong-quan-ve-tu-dien
Tụ Tantalium
external image Electronic_component_electrolytic_capacitors.jpg

Tụ điện một chiều, hay tụ phân cực



external image Electronic_component_capacitors.jpg
Tụ điện xoay chiều hay tụ không phân cực
external image img.php?i=26719-Tong-quan-ve-tu-dien

Tụ Hóa

III. Cấu tạo và đặc điểm 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.
  • Các thông số cơ bản của tụ điện
a. Giá trị điện dung C

  • Giá trị điện dung là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại.. Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất
  • Đơn vị điện dung 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)
b. Điện tích tụ nạp Q
Q = C.U
Q là điện tích

C là điện dung (Fara)

U là điện thế nạp trên tụ (Volt)

c. Năng lượng tụ nạp và xả W

W = (CU^2)/2
W là điện năng
C là điện dung (Fara)
U là điện thế nạp trên tụ (Volt)
d. Điện thế đánh thủng
E = U/d
E là điện trường (KV/cm)

U là điện thế (KV)

d là bề dày điện môi (cm)

  • Đặc tính của tụ
a. Đặc tính của tụ đối với nguồn 1 chiều
-Tụ nạp: VC¬(t) = VDC(1-e-t/ ﺡ)
VDC là điện thế nguồn cung cấp
t là thời gian tụ nạp (s)
e = 2,7182s
ﺡ là hằng số thời gian nạp của tụ ﺡ = R.C (s).
  • Dòng điện nạp: Khi điện thế tụ nạp được tăng dần thì dòng điện tụ nạp lại giản dần từ cực đại ban đầu là : I = VDC/ R xuống trị só cuối cùng là 0. Dòng diện nạp tức thời: ic = VDC.e-t/ ﺡ /R
- Tụ xả: Điện thế hai đầu tụ khi xả: Vc¬(t) = VDC(1-e-t/ ﺡ) .Dòng điện xả cũng giảm dần theo hàm số mũ từ trị số cực đại ban đầu là I = VDC/ R xuống trị số cuối cùng là 0. Dòng điện xả: ic (t) = VDC.e-t/ ﺡ /R


b. Đặc tính của tụ đối với nguồn xoay chiều
- Sức cản trở của tụ điện đối với nguồn AC: Dung kháng của tụ điện: XC = 1/ ωC = 1/2fC (Ω). Sức cản của tụ đối với nguồn AC được biểu thị bằng dung kháng XC. Dung kháng của tụ tỉ lệ nghịch với tần số và điện dung. Góc pha giữa điện thế và dòng điện. Như vậy, điện thế VC có góc pha chậm hơn dòng điện i(t) 900.

IV. Ứng dụng của tụ điện

  • Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động v.v
  • Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều
  • Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu ( loại bỏ pha âm ) thành điện áp một chiều bằng phẳng . đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn
  • Với điện AC ( xoay chiều ) thì tụ dẫn điện còn với điện DC( một chiều ) thì tụ lại trở thành tụ lọc tụ giấy và tụ gốm (trị số nhỏ) thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hoá (trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp
  • Một số hình ảnh về ứng dụng của tụ điện
Tụ hoá trong mạch lọc nguồn

external image Tacdungcuatu.gif
Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông
external image Machdddahai.gif





Người thực hiện: Nguyễn Minh Anh – 12I