Kiến thức tổng hợp về tụ điện: Định nghĩa, khái niệm tụ điện là gì? Tụ điện có tác dụng, công dụng, chức năng gì? Công thức tính các đại lượng liên quan đến tụ điện như: điện dung C, dung sai…Kí hiệu và cách phân loại tụ điện…

Tụ điện là gì?

Tụ điện là linh kiện dùng để chứa điện tích. Một tụ điện lý tưởng có điện tích ở bản cực tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt trên nó.

Công thức tính

Điện tích: Q = C . U [ Cu lông]

Dung lượng của tụ điện: C

Công thức tính dung lượng của tụ điện

Trong đó:

εr – hằng số điện môi tương đối của chất điện môi
ε0 = 8.84 x 10(mũ -12) – hằng số điện môi tuyệt đối của không khí hay chân không
S – diện tích hữu dụng của bản cực [m2]
d – khoảng cách giữa 2 bản cực [m]

Bạn có thể tìm hiểu thêm nhiều công thức tính tụ điện như mắc song song – nối tiếp tụ điện, năng lượng điện trường tụ, mật độ năng lượng tụ… tại đây: Điện trường và cường độ điện trường

Đơn vị

Đơn vị đo dung lượng tụ điện (C) là farad : F, μF, nF, pF …

Kí hiệu của tụ điện là gì?

Kí hiệu của tụ điện là gì?

Phân loại tụ điện

Tụ điện có trị số điện dung cố định (Bạn có thể tìm hiểu: Tụ giấy, tụ hóa, tụ màng chất dẻo, tụ mica, tụ gốm, tụ dầu, tụ điện dải nhôm, tụ tantan… )
Tụ điện có trị số điện dung thay đổi được (Bạn có thể tìm hiểu: Tụ xoay, tụ vi điều chỉnh… )

Cách đọc giá trị tụ điện

Hai tham số quan trọng nhất thường được ghi trên thân tụ điện là trị số điện dung (kèm theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc (điện áp lớn nhất). Có 2 cách ghi cơ bản:

Ghi trực tiếp
Ghi gián tiếp theo quy ước

Ghi trực tiếp

Ghi trực tiếp: cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của chúng. Cách này chỉ dùng cho các loại tụ điện có kích thước lớn. Ví dụ: Trên thân một tụ mi ca có ghi: 10 PF ± 20% 600V.

Cách ghi gián tiếp theo qui ước

Ghi theo qui ước số

Cách ghi này thường gặp ở các tụ (Pôlystylen), kiểu giá trị ghi bằng số nguyên thì đơn vị tương ứng là pF, nếu kiểu giá trị ghi bằng số thập phân thì đơn vị tương ứng là μF. Ví dụ: Trên thân tụ có ghi 47/ 630: tức giá trị điện dung là 47 pF, điện áp làm việc một chiều là 630 Vdc.

Quy ước theo mã

Quy ước dung sai tụ điện

Kí hiệu: XYZT = XY x 10(mũ Z) sai số T% (tra theo bảng trên), đơn vị: pF

Ví dụ: Tụ ghi 222K/60V = 22 x 10(mũ 2) pF ± 10% và điện áp làm việc lớn nhất 60 Vdc.

Quy ước theo vạch màu

Loại có 4 vạch màu:

Hai vạch đầu là số có nghĩa thực của nó
Vạch thứ ba là số nhân (đơn vị pF) hoặc số số 0 cần thêm vào
Vạch thứ tư chỉ điện áp làm việc.

Loại có 5 vạch màu:

Ba vạch màu đầu giống như loại 4 vạch màu
Vạch màu thứ tư chỉ % dung sai
Vạch màu thứ 5 chỉ điện áp làm việc

Các tham số đặc trưng của tụ điện là gì?

Các tham số đặc trưng chính:

Trị số dung lượng và dung sai
Điện áp làm việc
Hệ số nhiệt
Dòng điện rò
Sự phân cực

Dung sai của tụ điện

Dung sai của tụ điện: Đây là tham số chỉ độ chính xác của trị số dung lượng thực tế so với trị số danh định của nó.

Điện áp làm việc

Điện áp làm việc: Điện áp cực đại có thể cung cấp cho tụ điện hay còn gọi là “điện áp làm việc một chiều“, nếu quá điện áp này lớp cách điện sẽ bị đánh thủng và làm hỏng tụ.

Hệ số nhiệt

Mỗi một loại tụ điện chịu một ảnh hưởng với khoảng nhiệt độ do nhà sản xuất xác định. Khoảng nhiệt độ tiêu chuẩn thường từ:

-200C đến +650C
-400C đến +650C
-550C đến +1250C

Dòng điện rò

Do chất cách điện đặt giữa 2 bản cực không lý tưởng nên sẽ có một dòng điện rò rất bé chạy qua giữa 2 bản cực của tụ điện. Trị số dòng
điện rò phụ thuộc vào điện trở cách điện của chất điện môi.

Đặc trưng cho dòng điện rò có thể dùng tham số điện trở cách điện của tụ (có trị số khoảng vài MΩ và phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ) nếu tụ có dòng điện rò nhỏ.

Tụ điện màng Plastic có điện trở cách điện cao hơn 100000 MΩ, còn tụ điện điện giải thì dòng điện rò có thể lên tới vài μA khi điện áp đặt vào 2 bản cực của tụ chỉ 10 Vôn.

Tụ tổn hao nhỏ dùng sơ đồ tương đương nối tiếp, tụ tổn hao lớn dùng sơ đồ tương đương song song.

Sự phân cực

Các tụ điện điện giải ở các chân tụ thường có đánh dấu cực tính dương (dấu +) hoặc âm (dấu –) gọi là sự phân cực của tụ điện. Khi sử dụng phải đấu tụ vào mạch sao cho đúng cực tính của tụ. Như vậy chỉ sử dụng loại tụ này vào những vị trí có điện áp làm việc không thay đổi cực tính.

Sơ đồ tương đương mạch tụ điện

Sơ đồ tương đương mạch tụ điện

Trong đó:

L – là điện cảm của đầu nối, dây dẫn (ở tần số thấp L ≈ 0)
Rs – là điện trở của đầu nối, dây dẫn và bản cực (Rs thường rất nhỏ)
Rp – là điện trở rò của chất cách điện và vỏ bọc.
Rl, Rs – là điện trở rò của chất cách điện
C – là tụ điện lý tưởng

Ứng dụng tụ điện là gì?

Ứng dụng tụ điện là gì? Dưới đây là một số công dụng chính của tụ điện phải kể đến như sau:

Tụ không cho dòng điện một chiều qua nhưng lại dẫn dòng điện xoay chiều, nên tụ thường dùng để cho qua tín hiệu xoay chiều đồng thời vẫn ngăn cách được dòng một chiều giữa mạch này với mạch khác, gọi là tụ liên lạc.
Tụ dùng để triệt bỏ tín hiệu không cần thiết từ một điểm trên mạch xuống đất (ví dụ như tạp âm), gọi là tụ thoát.
Tụ dùng làm phần tử dung kháng trong các mạch cộng hưởng LC gọi là tụ cộng hưởng.
Tụ dùng trong mạch lọc gọi là tụ lọc. Tụ dùng trong các mạch chia dải tần làm việc, tụ cộng hưởng v.v..Tụ dùng cho mục đích này thuộc nhóm chính xác.
Các tụ trong nhóm đa dụng dùng để liên lạc, lọc nguồn điện, thoát tín hiệu … ngoài ra tụ còn dùng để trữ năng lượng, định thời…
Do có tính nạp điện và phóng điện, tụ dùng để tạo mạch định giờ, mạch phát sóng răng cưa, mạch vi phân, tích phân.