Tụ điện là khái niệm mà chúng ta rất hay gặp trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, tụ điện là gì? Chức năng của tụ điện ra sao? Nguyên lý hoạt động của tụ điện như thế nào?… là những vấn đề mà không phải ai cũng nắm rõ. Bài viết dưới đây An Thịnh Hà Nội sẽ cung cấp cho các bạn các kiến thức cơ bản về tụ điện.
Bạn đang xem: Những thiết bị sử dụng tụ giấy
Tụ điện là gì và cấu tạo ra sao?
Tụ điện là gì?
Tụ điện được ký hiệu là C và được gọi là Capacitor trong tiếng Anh. Đây là một loại linh kiện điện tử thụ động được tạo ra từ 2 bề mặt dẫn điện và được sử dụng điện môi để ngăn cách hai bề mặt này.
Tại hai bề mặt của tụ điện sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng chúng lại trái dấu với nhau khi có sự chênh lệch về điện thế. Trong thiết bị điện tử hiện nay thì tụ điện là một trong 5 loại linh kiện đặc biệt quan trọng và nó không thể thiếu trong các mạch dao động, mạch lọc và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều.Trên thị trường hiện nay có nhiều loại tụ điện khác nhau từ chất liệu, thương hiệu, kiểu dáng, mỗi loại sẽ được đưa vào thi công và lắp đặt cho các thiết bị điện khác nhau để tạo nên sự đa dạng về tính ứng dụng của nó.
Tụ điện có cấu tạo như thế nào
Tụ điện thường được tạo nên từ 2 bản cực được làm bằng chất liệu kim loại, đặt song song với nhau, chúng sẽ có tình cách điện một chiều, nhưng nhờ có nguyên lý phóng nạp mà nó sẽ cho phép dòng điện xoay chiều đi qua.
Giữa 2 bản tụ điện có một môi trường ngăn cách, môi trường này thường được gọi là môi trường không dẫn điện hay thuật ngữ chuyên ngành gọi là điện môi. Điện môi có thể được tạo ra từ không khí, giấy, cao su, hoặc thủy tinh, gốm,… các loại vật liệu không dẫn điện. Chính bởi sự đa dạng trong các chất liệu cấu tạo nên môi trường điện môi trong các tụ điện hiện nay sẽ khiến tụ điện có nhiều tên gọi tương ứng hay đa dạng các loại tụ điện khác nhau trên thị trường.Chẳng hạn như lớp điện môi được làm bằng chất liệu giấy nên sẽ gọi là tụ giấy hoặc tụ điện giấy; lớp điện môi làm từ gốm sẽ gọi là tụ gốm hoặc tụ điện gốm,…
Đặc điểm và nguyên lý hoạt động của tụ điện như thế nào
Đặc điểm của tụ điện
Thông qua các tích tụ điện tích trên 2 bề mặt của nó mà tụ điện có khả năng tuyệt vời trong việc tích trữ năng lượng điện ở dạng năng lượng điện trường. Trong trường hợp có sự chênh lệch về điện thế giữa hai bề mặt tụ điện được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều, nó sẽ khiến cho sự tích lũy điện tích so với điện áp bị chậm pha, điều này sẽ tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
Bên cạnh đó, tụ điện còn có khả năng trong việc phóng điện từ theo các chiều từ cực dương sang cực âm. Trong quá trình truyền tải điện năng thông thường, thường xảy ra không ít các trường hợp ngắn mạch hoặc điện bị rò rỉ. Lúc này các bạn cần phải sử dụng đến RCCB – đây là một thiết bị nhằm cảnh báo đối với những trường hợp rò rỉ điện nguy hiểm và cần trợ giúp khi gặp sự cố nghiêm trọng.
Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Trong các mạch điện hiện nay, linh kiện tụ điện được nối với hai dẫn điện là ít nhất. Các dây dẫn thường được nối với tụ điện có thể dưới dạng là màng mỏng, lá mỏng hoặc là các chất điện phân.
Khả năng tích điện của tụ điện sẽ được tăng lên bởi chất điện môi tạo nên một môi trường không dẫn điện. Khi tụ điện được gắn vào pin, nhờ có khoảng điện môi này mà một điện trường sẽ được sinh ra và tạo ra điện tích dương và điện tích ấm được tích tụ lại trên 2 bề mặt của tụ điện.
Các loại tụ điện phổ biến trên thị trường hiện nay
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các loại tụ điện khác nhau. Sự khác nhau này thường được tạo nên bởi các vật liệu làm chất điện môi. Cụ thể cùng An Thịnh Hà Nội tìm hiểu các loại tụ điện thông dụng mà chúng tôi chia sẻ như sau:
Tụ điện bằng nhôm
Tụ điện nhôm cực kỳ phổ biến hiện nay, đây là linh kiện được thiết kế với 2 dải nhôm được cuộn lại với một dải giấy thấm ở giữa, dải giấy thấm này sẽ được ngâm trong một dung dịch điện phân và sau đó được đóng khuôn để tạo thành những hình dạng một khối hình trụ.
Giá trị của điện dung của tụ nhôm sẽ nằm trong khoảng từ 0,1µF đến 500.000µF. Chính vì vậy mà nó là loại tụ điện có thể lưu trữ được điện dung lớn nhất, đây là ưu điểm vượt trội được kể đến của loại tụ điện này. Tụ điện nhôm sẽ hoạt động trong khoảng điện áp từ 10V – 100V.Tuy nhiên tụ điện nhôm cũng có nhược điểm là tốc độ rò rỉ cao. Điều này khiến chúng không được đem dùng cho các ứng dụng khi ghép với AC tần số cao. Không những thế, tụ điện nhôm còn có phạm vị dung sai khá rộng, thường ở các khoảng trên dưới 20%. Vì vậy, với các mạch điện như mạch thời gian hay mạch lọc thường sẽ không đưa tụ nhôm vào lắp đặt bởi chúng là những mạch cần phải có giá trị chính xác.
Tụ điện bằng Tantalum
Tụ điện Tantalum được làm từ chất liệu tantalum pentoxide. Đây là dạng tụ hóa hay còn được gọi là tụ bị phân cực. Ưu điểm của loại tụ này là có kích thước nhỏ, gọn, nhẹ hơn tụ nhôm và hoạt động sẽ ổn định hơn. Tốc độ rò rỉ điện của tụ điện Tantalum cũng khá thấp, giữa 2 chân tụ còn có độ tự cảm thấp.
Tuy nhiên, tụ điện Tantalum có nhược điểm là điện dung lưu trữ và điện áp làm việc tối đa của nó thấp hơn tụ nhôm. Đặc biệt đối với các dòng điện cao thì tụ điện nhôm rất dễ bị hư. Chính vì vậy mà tụ điện nhôm thường được đưa vào sử dụng với các hệ thống tin hiệu không có nhiễu dòng cao.
Tụ điện bằng gốm
Tụ điện gốm có chất điện môi được làm từ các vật liệu phổ biến như titanium acid barium. Nó là một loại tụ điện hóa và được dùng cực phổ biến trên thị trường hiện nay.
Tụ điện bằng gốm có giá trị điện dung của nó cao trong khoảng từ 1p
F đến vài microfarad, nhưng nó lại không có giá trị điện dung cao như tụ hóa thông thường. Hiện nay, tụ điện gốm được chế tạo và sản xuất có một khoảng khá rộng về dung sai và giá trị điện áp hoạt động thông thường.Ưu điểm của tụ điện gốm là bên trong không được chế tạo thành cuộn như tụ nhôm, điều này sẽ khiến độ tự cảm thấp, chính vì vậy mà loại tụ điện này có thể dùng thích hợp cho các dòng điện ứng dụng có tần số cao. Nó được đưa vào các ứng dụng rộng rãi với nhiều mục đích khác nhau và ghép thử cùng dùng loại tụ gốm.Đặc biệt tụ điện gốm loại NPO còn có độ bền cực tốt và mức bù nhiệt độ cực hiệu quả. Tụ điện này sẽ có độ hoạt động ổn định cao nhất trong các loại tụ điện hiện nay trên thị trường. Không những thế, theo thời gian sử dụng, tụ điện gốm còn không bị lão hóa, phù hợp trong ứng dụng cho các bộ lọc và điều chỉnh các dòng mạch.
Xem thêm: 121 Mẫu Bàn Họp Tròn Hòa Phát, 121 Mẫu Bàn Họp Văn Phòng Hòa Phát Cao Cấp
Tụ điện bằng Polyester
Tụ điện này được tạo nên từ các tấm kim loại có màng Polyester ở giữa chính hoặc trên chất cách điện được đặt bởi một màng kim loại. Giá trị điện dung của tụ điện Polyester trong khoảng giao động từ 1µF đến 15µF và nó sử dụng điện áp hoạt động dao động trong các khoảng từ 50V đến 1500V.
Tụ điện Polyester còn có các loại dung sai với phạm vi khoảng 5%, 10% và 20% và hệ số nhiệt độ cao. Nó thường được lựa chọn cho các dòng điện ứng dụng ghép hoặc lưu trữ bởi nó có điện trở cách ly cao. Điện dụng trên một đơn vị thể tích của tụ điện Polyester cao hơn các loại tụ điện khác, điều này khiến khi nó có cùng kích thước với các tụ điện thông thường khác thì điện dung tụ điện Polyester tích trữ được cũng cao hơn.Hơn thế nữa, tụ điện bằng Polyester trên thị trường hiện nay có giá thành khá rẻ, nên sẽ được nhiều người lựa chọn sử dụng linh kiện này cho hệ thống điện của gia đình.
Tụ điện bằng Polypropylene
Tụ điện Polypropylene là một loại có chất điện môi làm bởi màng Polypropylene. Phạm vi giá trị điện dung của tụ điện này trong khoảng từ 100pf đến 10µF. Loại tụ điện này thường có điện áp hoạt động cao, có thể lên đến mức 3000V. Chính vì vậy khiến nó được đưa vào sử dụng cho các mạch cấp nguồn, bộ khuếch đại van, bộ khuếch đại công suất, và mạch TV.
Khi nói đến ưu điểm của tụ điện Polypropylene thì không thể không nhắc đến giá trị dung sai của tụ điện này cực nhỏ, chỉ khoảng 1%, điều này khiến cho nó có độ chính xác cao khi ứng dụng. Đồng thời tụ điện này cũng có điện trở cách ly cao cực kỳ phù hợp để lưu trữ hoặc ghép. Tần số dưới 100KHz của loại tụ điện Polypropylene khiến nó hoạt động cực ổn định.Tụ điện Polypropylene thường được ứng dụng để chặn, khử nhiễu, ghép, lọc, bỏ qua, định thời gian và xử lý các xung điện.
Tụ điện bằng Polystyrene
Đây là loại tụ điện với chất điện môi được tạo thành từ các chất liệu Polystyrene. Giá trị điện dung của tụ điện Polystyrene chỉ trong từ 10p
F đến 47n
F, khá thấp, dung sai trong phạm vi khoảng từ 5% – 10%, tuy nhiên cũng có một số loại tụ điện Polystyrene được chế tạo rất kỹ càng và có chất lượng tốt hơn với mức dung sai chỉ từ khoảng 1% – 2%.
Tụ điện Polystyrene thường có điện áp làm việc trong khoảng từ 30V – 630V và nó có lợi thế khi có điện trở cách ly điện cao nên thường được đưa vào dùng với các ứng dụng ghép hoặc lưu trữ điện năng. Còn đối với các loại tụ điện Polystyrene có dung sai chỉ khoảng 1% – 2% thường được ứng dụng cho các mạch điều chỉnh, mạch thời gian và mạch lọc điện.Tuy nhiên tụ điện Polystyrene cũng có những nhược điểm như chỉ được cấu tạo bởi 1 cuộn dây ở bên trong nên không thể dùng được với những trường hợp có tần số cao khác. Giá trị điện dung của tụ sẽ thay đổi vĩnh viễn khi gặp phải nhiệt độ cao trên 70 độ c.
Tụ điện bằng Polypropylene
Đây là tụ điện với điện môi được chế tạo từ hợp chất Polycarbonate. Tụ điện Polycarbonate có giá trị điện dung trong từ 100p
F đến 10µF và có điện áp hoạt động lên đến mức 400V. Điểm khiến nhiều người ưa thích và lựa chọn dùng loại tụ điện này bởi nó không có nhiều sự thay đổi khi có sự thay đổi về nhiệt độ do hệ số nhiệt được chế tạo rất tốt và bền.
Tuy nhiên, tụ điện Polycarbonate cũng có nhược điểm đó là mức dung sai của nó khá cao từ 5% – 10% nên sẽ không phù hợp với các ứng dụng mà cần phải có độ chính xác cao.
Tụ điện bằng bạc Mica
Loại tụ điện này được tạo ra bằng cách lắng một lớp bạc mỏng lên bề mặt của vùng điện môi làm bằng chất liệu Mica. Tụ điện này sẽ dùng ổn định với thời gian. Ưu điểm lớn nhất của tụ điện chính là dung sai rất nhỏ chỉ dưới 1% mà thôi. Đồng thời độ bền của nó cũng cực tuyệt vời do có hệ số nhiệt độ tốt.
Hiện nay trên thị trường, tụ điện bằng bạc Mica có giá thành khá đắt, bên cạnh đó giá trị điện dung của nó thường không cao nên ít được chọn ứng dụng hơn các loại tụ điện đã chia sẻ ở trên. Ứng dụng của tụ điện bạc Mica này thường dùng trong các mạch cộng hưởng, hoặc bộ lọc tần số cao bởi có tính ổn định với nhiệt độ và có khả năng cách điện rất tốt.
Tụ điện bằng giấy
Tụ giấy là linh kiện điện tử được làm bằng các dải lá kim loại mỏng và chúng có một lớp điện môi phân tích bằng giấy sáp. Giá trị điện dung của các tụ giấy sẽ nằm trong khoảng từ 500p
F đến 50µF, đồng thời điện áp làm việc của nó khá cao. Điều này sẽ khiến nó được đưa vào sử dụng chủ yếu với các loại thiết bị có điện áp cao.
Tuy nhiên tụ điện giấy cũng sẽ có nhược điểm là tốc độ rò rỉ điện khá cao, dung sai lớn trong khoảng từ 10% – 20%, nên không thích hợp cho phép sử dụng cho các mạch cần phải có thời gian chính xác.
Công dụng của tụ điện là gì?
Vậy tụ điện có công dụng như thế nào? Đây chắc chắn sẽ là một vấn đề mà không ít người đang muốn tìm câu trả lời. Cùng An Thịnh Hà Nội tìm hiểu nhé!Lưu trữ năng lượng: Tụ điện có khả năng lưu trữ điện tích. Khi một điện áp được áp dụng vào tụ điện, năng lượng được tích tụ và lưu trữ trong các bản chất điện hoá của tụ. Tụ điện được sử dụng như một nguồn cấp năng lượng tạm thời, có thể cung cấp dòng điện khi cần thiết.Chức năng lọc: Tụ điện có khả năng chặn hoặc truyền qua các tín hiệu điện một cách chọn lọc. Khi được sử dụng trong mạch lọc, tụ điện có thể loại bỏ các tần số không mong muốn hoặc nhiễu từ tín hiệu điện, giúp cải thiện chất lượng và độ ổn định của tín hiệu.Điều chỉnh thời gian: Tụ điện có khả năng ảnh hưởng đến thời gian trong các mạch điện. Khi sạc và xả qua tụ điện, thời gian sạc và thời gian xả có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị của tụ. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng như điều khiển tốc độ động cơ, mạch ngắt mở và các mạch thời gian.Chuyển đổi điện: Tụ điện có thể chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) hoặc ngược lại. Trong các ứng dụng như nguồn điện chuyển đổi và điều chỉnh tần số, tụ điện có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi và điều chỉnh dòng điện.
Ứng dụng của tụ điện ngày nay
Hiện nay, tụ điện thường được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các ngành kỹ thuật điện và điện tử. Nó chính là một linh kiện điện tử không thể thiếu trong các mạch điện tử thông minh.
Các thiết bị sử dụng trong ngành công nghiệp hiện nay như bộ chuyển đổi, đo mức, hoặc bộ điều khiển cũng được lắp đặt các tụ điện để chúng có thể thực hiện chức năng của mình được một cách hiệu quả nhất
Như vậy, với những chia sẻ trong bài viết này, các bạn đã có thêm những thông tin về tụ điện. Để nắm rõ và tìm cho mình 1 sản phẩm phù hợp, liên hệ ngay với An Thịnh Hà Nội bạn nhé!
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động được ứng dụng phổ biến trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều. Đây cũng là một loại linh kiện phổ biến có thể tìm thấy rất nhiều trong các thiết bị hay cuộc sống hàng ngày. Để tìm hiểu kỹ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, công dụng cùng ứng dụng của tụ điện, hãy cùng theo dõi với linh kiện Thế Anh trong bài viết dưới đây.
Cấu tạo của tụ điện
Thông thường, cấu tạo cơ bản của tụ điện sẽ bao gồm ít nhất hai dây dẫn điện ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt sẽ được đặt song song cùng nhau và được ngăn cách với nhau bởi một lớp điện môi.
Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng,… và 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. Điện môi thường không dẫn điện để tăng khả năng tích trữ năng lượng điện bên trong các tụ điện.
Có thể phân loại tụ điện như sau:
Tụ hóa: Là tụ có phân cực (-), (+) và luôn có hình trụ, thân trụ thể hiện giá trị điện dung thường từ 0,47 µF đến 0,4700 µFTụ giấy, tụ mica và tụ gốm: Là tụ không phân cực, có hình dẹt, không phân biệt rõ các cực âm dương, trị số sẽ ký hiệu trên thân. Tụ xoay: Là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dungTụ Li-ion: Là tụ có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều
Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Tụ điện có nguyên lý hoạt động chính là nguyên lý phóng nạp và nguyên lý nạp xả, mỗi nguyên lý sẽ có những tính chất đặc trưng riêng biệt:
Nguyên lý phóng nạp của tụ điện là khả năng tích trữ năng lượng điện giống ắc quy dưới dạng năng lượng điện trường. Tụ điện sẽ lưu trữ các electron và phóng ra điện tích để tạo ra dòng điện nhưng không sinh ra các điện tích electron. Nguyên lý nạp xả của tụ điện đem đến khả năng dẫn điện xoay chiều, là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của tụ điệnCông dụng của tụ điện
Dựa theo nguyên lý hoạt động, bạn có thể thấy rằng tụ điện có công dụng như thế nào. Cụ thể, có thể kể đến những công dụng của tụ điện như:
Công dụng chính của tụ điện được biết đến phổ biến nhất đó là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích. Khả năng lưu trữ năng lượng của tụ điện có thể so sánh với ắc quy nhưng có ưu điểm lớn hơn đó là lưu trữ nhưng không làm tiêu hao năng lượng điện.Tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng, cho phép điện áp xoay chiều đi qua và khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ. Điều này đem đến công dụng giúp điện áp lưu thông qua tụ điện nhanh chóng, hiệu quả. Nhờ vào nguyên lý hoạt động với khả năng nạp xả thông minh, ngăn cản điện áp 1 chiều, để điện áp xoay chiều lưu thông nên hỗ trợ truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch điện thế.Sử dụng tụ điện còn giúp lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng cách loại bỏ pha âm.Ứng dụng phổ biến của tụ điện
Với những công dụng phía trên, tụ điện được ứng dụng phổ biến trong mọi hoạt động hay thiết bị điện tử sử dụng ở cuộc sống hàng ngày. Một số ứng dụng phổ biến của tụ điện có thể kể đến như:
Tự điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và và điện tửTrong các hệ thống âm thanh của ô tô, tụ điện được ứng dụng để lưu trữ năng lượng điện cho bộ khuếch đại. Các máy tính nhị phân sử dụng ống điện tử cũng ứng dụng tụ điện để xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số động. Tụ điện ứng dụng trong các chế tạo đặc biệt trong quân sự, sử dụng cho các máy phát điện, thí nghiệm vật lý hay radar, vũ khí hạt nhân.
Ngoài những ứng dụng cụ thể, tụ điện được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị hay lĩnh vực để xử lý tín hiệu, khởi động động cơ hay mạch điều chỉnh.
Hy vọng với những thông tin trên bài viết, chúng tôi đã giúp bạn hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng và công dụng của tụ điện.
