Cấu tạo của tụ điện như thế nào?

Nếu bạn thường xuyên tiếp xúc với các thiết bị điện thì chắc hẳn bạn đã nghe tới tụ điện. Vậy bạn đã hiểu rõ về khái niệm tụ điện chưa? Cấu tạo của tụ điện như thế nào? Cùng Vimitech tìm hiểu về tụ điện qua bài chia sẻ sau đây nhé!

1. Tụ điện là gì?

1.1 Khái niệm tụ điện

Tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện như thế nào?

Tụ điện là linh kiện điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý tích trữ (sạc) và phóng điện. Tụ điện được biết đến là linh kiện cần thiết trong các mạch điện tử. Thiết bị này được thiết kế với một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và được ngăn cách bởi một lớp cách điện. Tụ điện thường được sử dụng trong khởi động động cơ một pha, mạch lọc nguồn, mạch tín hiệu xoay chiều,..

Có thể sử dụng các thiết bị đo điện thông thường như bộ khuếch đại kẹp, đồng hồ vạn năng, v.v. để đo và kiểm tra tụ điện. Tùy vào công việc mà bạn có thể lựa chọn thiết bị phù hợp, hỗ trợ tốt nhất cho công việc của mình.

1.2 Ký hiệu của tụ điện

Tên tiếng anh của tụ điện là Capacitor và được ký hiệu là C. Dưới đây là sơ đồ ký hiệu mạch điện của tụ điện

1.3 Đơn vị đo tụ điện

Cấu tạo tụ điện như thế nào? Đơn vị đo của tụ điện là gì?

Đơn vị đo của tụ điện là điện dung. Độ điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào bản chất của hai bản tụ điện. Độ lớn của chúng khác nhau tùy theo kiểu máy, kích thước và khoảng cách giữa tấm và chất điện môi. Dưới đây là công thức tính độ lớn điện dung của tụ điện:

C = ξ . S / d

Trong đó

• C : Điện dung tụ điện (Fara).
• ξ : Hằng số điện môi của lớp cách điện của tụ.
• d : Chiều dày của lớp cách điện.
• S : Diện tích của bản cực tụ điện.

Đơn vị được sử dụng để thể hiện độ lớn của tụ điện là Fara, viết tắt là F.

• 1 Fara = 1.000.000 µ
• 1 Fara = 1.000.000.000 n
• 1 Fara = 1.000.000.000.000 p F
• 1 µ Fara = 1.000 n Fara
• 1 n Fara = 1.000 p Fara
• Hiện nay do công nghệ phát triển có rất nhiều thiết bị đo được thiết kế ra để đo lường độ lớn của tụ điện. Một số thiết bị phải kể tới như: Ampe kế, đồng hồ đo vạn năng.

2. Cấu tạo của tụ điện như thế nào?

Nẵm rõ được cấu tạo của tụ điện sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chúng. Điều này cho phép nâng cao hiệu quả sử dụng các tụ điện. Vậy cấu tạo của tụ điện như thế nào?

• Tụ điện được cấu tạo gồm 2 loại dây dẫn ở dạng tấm kim loại. Các dây dẫn này được lắp đặt song song và có một lớp điện môi ngăn cách giữa chúng. 
• Lớp điện môi phổ biến thường được làm bằng vật liệu không dẫn điện như thủy tinh, giấy, gốm sứ, mica và màng nhựa. Lớp điện môi có đặc tính không dẫn điện giúp tăng khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện.
• Ngoài ra, độ cách điện của lớp điện môi cũng quyết định tên gọi của tụ điện. Ví dụ, nếu lớp điện môi là gốm, nó được gọi là tụ gốm, như nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí hoặc giấy ta có tụ giấy,..

3. Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện như thế nào? Tụ điện hoạt động dựa theo nguyên lý gì?

Nguyên lý hoạt động của tụ điện được phân ra làm 2 chu trình đó là chu trình phóng nạp và chu trình xả nạp. Tụ điện có chức năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách tích trữ các điện tử và cũng có thể phóng các điện tích này để tạo thành dòng điện. Đây là cách một tụ điện xả điện tích nhờ tính chất này mà nó có thể dẫn dòng điện xoay chiều.

Nếu điện áp của cả hai mạch không thay đổi đột ngột, nhưng nếu điện áp thay đổi khi nối hoặc xả tụ điện, thì có khả năng gây ra hiện tượng nổ tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây là nguyên tắc nạp xả của tụ điện khá phổ biến.

4. Phân loại dựa theo cấu tạo của tụ điện?

Có rất nhiều loại tụ điện và và bạn loay hoay không biết nên chọn loại nào? Dưới đây là các loại tụ điện tiêu biểu:

Hiện nay, việc phân loại tụ điện dựa trên vật liệu làm lớp điện môi giữa hai bản của tụ điện. Ví dụ nếu lớp điện môi là không khí thì gọi là tụ không khí, nếu lớp điện môi là tụ mica thì gọi là tụ mica…

Tương tự như vậy, vật liệu để sản xuất các lớp điện môi cũng rất khác nhau như :sứ, thủy tinh, giấy, gốm, màng nhựa… Từ đó tùy theo yêu cầu về lớp điện môi mà bạn có thể lựa chọn loại tụ điện phù hợp.

• Tụ hóa: là tụ điện phân cực: dương (+) và âm (-). Các giá trị điện dung từ 0,47 F đến 4700 µF được hiển thị cho các loại tụ điện
• Các loại tụ giấy, tụ mica, tụ gốm: Đây là dạng tụ điện phẳng không có cực âm hoặc dương. Điện dung của tụ điện rất nhỏ, xấp xỉ 0,47 µF.
• Tụ điện  xoay: là loại tụ điện này được thiết kế để xoay để thay đổi giá trị điện áp. Đây là loại tụ điện được sử dụng phổ biến trong bộ đàm với khả năng dịch chuyển tần số cộng hưởng khi dò kênh. tụ điện lithium
• Tụ điện lithium-ion thường được sử dụng trong pin lithium-ion cho thiết bị di động. Tụ điện cung cấp lượng điện năng lớn để lưu trữ dòng điện một chiều.

5. Tụ điện mang đến những công dụng gì?

Cấu tạo của tụ điện như thế nào? Công dụng của tụ điện là gì?

Tụ điện là thiết bị được biết đến nhiều nhất với khả năng lưu trữ năng lượng điện và lưu trữ điện tích hiệu quả. Điều này được so sánh với khả năng lưu trữ của pin.

Tuy nhiên, lợi thế lớn của tụ điện là chúng lưu trữ năng lượng mà không tiêu thụ năng lượng điện. Đây cũng là  chính công dụng đặc biệt của tụ điện.

Ngoài ra, một tụ điện cũng có thể truyền điện áp xoay chiều, vì vậy nó có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt, tần số xoay chiều càng cao (điện dung của tụ điện càng cao) thì điện dung càng giảm. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng đây là một trợ thủ đắc lực cho việc luân chuyển điện áp trên các tụ điện.

Hơn nữa, tụ điện hoạt động dựa trên nguyên lý nạp và xả thông minh để ngăn chặn điện áp DC. Nó lưu thông một điện áp xoay chiều và rất hữu ích để truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có sự khác biệt về điện áp. Một công dụng khác của tụ điện là lọc điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều phẳng bằng cách loại bỏ pha ngược.

5. Ứng dụng dựa trên cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện như thế nào? Tụ điện được ứng dụng vào đâu?

Ứng dụng của tụ điện trong thực tế rất đa dạng và có ở hầu hết các loại máy công trình. Dưới đây là một số ví dụ về cách sử dụng tụ điện tại nơi làm việc.

• Tụ điện được ứng dụng trong công nghệ và điện tử
• Chúng cũng có mặt trong hệ thống âm thanh để lưu trữ năng lượng cho các bộ khuếch đại thường được sử dụng trên ô tô.
• Áp dụng cho sản xuất và chế tạo chuyên về quân sự, máy phát điện và vũ khí hạt nhân.
• Tụ điện được sử dụng phổ biến nhất làm nguồn năng lượng và lưu trữ năng lượng …
• Một tụ điện được tích hợp sẵn trong bảng mạch của bếp từ.
• Và còn rất nhiều thiết bị khác có sự có mặt của tụ điện nữa