Capacitor là gì? Nguyên lý hoạt động của tụ điện Capacitor

Nếu muốn tìm hiểu về khái niệm và nguyên lý hoạt động của tụ điện, một linh kiện điện tử khá phổ biến trong các bản mạch và đồ điện tử. Anh em hãy cùng Mecsu tham khảo trong bài viết dưới đây.

(Tụ điện) Capacitor là gì?

Tụ điện được hiểu là linh kiện điện tử thụ động có tên gọi quen thuộc trong tiếng Anh là Capacitor, ký hiệu là C. Nó có cấu tạo bởi hai bề mặt dẫn điện đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện môi.

Khi hai bề mặt có độ chênh lệch, nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua làm cho các bề mặt tụ điện (C) xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Khi đó, điện tích của hai bề mặt của C được tích tụ tạo ra khả năng tích trữ năng lượng. So với điện áp thì việc lưu trữ điện tích sẽ bị chậm pha, từ đó tạo nên trở kháng của C trong mạch điện xoay chiều.

→ Đơn vị tụ điện

Tụ điện có đơn vị là Fara, ký hiệu là F. Trong đó:

• 1 fara = 1 000 000 = 106 microfara
• 1 fara = 1 000 000 000 = 109 nanofara
• 1 fara = 1 000 000 000 000 = 1012 picofarad

Ngược lại:

• 1 microfara = 1/1000.000 fara
• 1 nanofara = 1/1000.000.000 fara
• 1 picofarad = 1/1000.000.000.000 fara

→ Công dụng tụ điện

Mỗi tụ điện sẽ được ứng dụng vào các công trình điện khác nhau hay nói cách khác đó là công dụng của tụ điện (C). Như là:

1. Tụ điện cho phép điện áp xoay chiều đi qua nhằm hỗ trợ truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại khi có sự chênh lệch của điện thế và giúp tụ ngăn điện áp 1 chiều.
2. Tụ điện có thể lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng cách là loại bỏ pha âm.
3. Tụ điện có chức năng dẫn điện khi xuất hiện điện xoay chiều và trở thành tụ lọc khi có dòng điện một chiều.

Với nhiều ưu điểm liên quan đến lưu trữ, sàng lọc và phóng nạp nên tụ điện được ứng dụng thực tế với rất nhiều công trình khác nhau.

→ Nguyên lý hoạt động Capacitor

Tụ điện hoạt động dựa trên 2 nguyên lý đó là nguyên phóng nạp và nguyên lý xả nạp. Cụ thể như sau:

Đối với nguyên lý phóng nạp là khả năng tích trữ năng điện tương tự như bình ắc quy nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường.

Nó có thể lưu trữ các electron và phóng các điện tích để tạo ra dòng điện. Thế nhưng điểm khác biệt là tụ điện không thể sinh ra các điện tích electron như ắc quy.

Đối với nguyên lý xả nạp là tính chất đặc trưng bao gồm cả nguyên lý cơ bản trong hoạt động của điện. Nhờ có tính chất này mà linh kiện tụ điện có thể dẫn điện xoay chiều.

Công thức tính điện dung của Capacitor

→ Tụ Capacitor nối tiếp

Các tụ điện mắc nối tiếp thường được áp dụng công thức:

Bên cạnh đó:

• Khi chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp có công thức: C tđ = C1.C2 / ( C1 + C2 ).
• Khi tụ mắc nối tiếp, điện áp chịu đựng của C bằng tổng điện áp của tụ cộng lại có công thức:  U tđ = U1 + U2 + U3

→ Tụ điện song song

Các tụ điện mắc nối tiếp thường được áp dụng công thức:

Trong đó:

• Điện áp chịu của C sẽ bằng với điện áp của tụ có điệp áp thấp nhất.
• Tụ điện sẽ đấu cùng chiều âm dương khi tụ hóa.

Hướng dẫn kiểm tra tụ điện sống hay chết

Để biết được tụ điện sống hay chết, anh em hãy tham khảo 2 cách đo dưới đây nhé:

#1 Kiểm tra ở tụ giấy và tụ gốm

Cách phát hiện tụ giấy và tụ gốm bị rò rỉ hoặc bị chập, anh em cùng Mecsu quan sát hình ảnh sau đây.

Hình ảnh trên gồm có ba tụ điện có điện dung bằng nhau, đó là:

• C1 - tụ điện tốt: Là khi kim phóng lên rồi trở về vị trí cũ.
• C2 - tụ bị dò: Là khi kim đến gần giữ thang đo dừng lại và không quay về vị trí ban đầu.
• C3 - tụ bị chập: Là khi kim lên bằng 0 Ω và không trở về.

Anh em nên lưu ý khi đo, đồng hồ phải ở thang x1KΩ hoặc x10KΩ và đồng thời hãy đảo chiều kim đồng hồ vài lần trước khi đo.

#2 Kiểm tra ở tụ điện hóa

Khác với tụ giấy và tụ gốm, tụ hóa thường hay hỏng ở dạng bị khô, tức là làm điện dung của tụ bị giảm. Để có thể biết được điều đó, anh em nên so sánh độ phóng nạp của tụ điện khi đo, hãy quan sát hình ảnh sau đây:

Trước khi đo, thang đồng hồ phải từ x1Ω đến x100Ω và đồng thời đảo chiều que đo vài lần. Sau đó, anh em hãy đo vào hai tụ C1 và C2 rồi so sánh độ phóng nạp.

Trong trường hợp cả hai tụ phóng nạp bằng nhau thì tụ hóa còn tốt nhưng trong hình này thì C2 có độ phóng nạp kém hơn, suy ra tụ C2 ở trên đã bị khô. Ngoài ra, nếu kim lên mà không trở về đồng nghĩa với việc tủ đã bị dò.

Dù anh em lựa chọn cách kiểm tra nào, đừng quên cẩn trọng mặc đồ bảo hộ để đảm bảo an toàn tính mạng và tránh gây sự cố về điện nhé.

Có bao nhiêu loại Capacitor?

Tụ điện được phân loại ở 3 dạng khác nhau đó là tụ điện phân cực, tụ điện không phân cực và tụ điện với trị số biến đổi. Trong đó:

#1 Capacitor phân cực

Tụ điện phân cực là tụ có cực xác định với trị số nằm trong khoảng 0,47μF - 4.700μF.

Khi đấu nối, capacitor phân cực phải được nối đúng cực âm và cực dương. Người ta phân biệt tụ phân cực có kích thước khác nhau bằng cách:

• Đối với tụ phân cực có kích thước lớn: Cực âm sẽ được đánh dấu “-” trên vạch trắng dọc theo thân trụ và chân chưa cắt sẽ là cực dương.
• Đối với tụ phân cực có kích thước nhỏ: Tụ dành cho hàn dán trên SMD được đánh dấu “+” ở cực dưỡng để phân biệt dễ dàng.

Thông thường, tụ điện phân cực thường được áp dụng phần lớn đối với tụ hóa.

#2 Capacitor không phân cực

Tụ điện không phân cực là tụ điện không có cực xác định và thường thấy ở tụ giấy, tụ gốm,... Trong trường hợp, tụ có trị số điện dung nhỏ hơn 1μF (microfara) thì có nhiệm vụ giúp mạch lọc nhiễu.

Đối với tụ có trị số điện dung lớn hơn (khoảng vài μF đến vài Fara) thì được dùng trong các mạch điện dân dụng hoặc tụ bù pha cho lưới điện.

#3 Capacitor với trị số biến đổi

Tụ điện có trị số biến đổi là tụ làm cho điện dung thay đổi giá trị và được sử dụng phổ biến trong Radio khi dò đài để đổi tần số. Chúng có tên gọi khác là tụ xoay.

Như vậy qua bài viết này, anh em đã có thể hiểu rõ hơn về tụ điện (Capacitor), mong rằng với những thông tin bổ ích trên sẽ giúp cho bạn hoàn thành công việc tốt hơn. Nếu còn thắc mắc gì đừng quên để lại bình luận dưới đây để Mecsu giải đáp giúp bạn nhé!