Tụ điện là gì? Ứng dụng của tụ điện trong thực tiễn

Tụ điện là gì và tại sao nó lại có vai trò quan trọng trong các mạch điện? Để giải đáp thắc mắc này của bạn, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay bài viết bên dưới để hiểu rõ hơn về các loại tụ điện và ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày, cũng như trong các thiết bị điện tử hiện đại.

Tụ điện là gì?

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động, có khả năng tích trữ năng lượng điện dưới dạng điện trường. Nó được cấu tạo bởi hai bản cực dẫn điện đặt đối diện nhau và cách nhau bởi một lớp điện môi (chất cách điện).

Cấu tạo của tụ điện:

Hai bản cực: Thường được làm bằng kim loại, có thể là nhôm, đồng hoặc các vật liệu dẫn điện khác.
Lớp điện môi: Là vật liệu không dẫn điện nằm giữa hai bản cực, có thể là không khí, giấy, mica, gốm sứ, chất điện phân,… Mỗi loại điện môi sẽ mang đến cho tụ điện những đặc tính khác nhau.

Các loại tụ điện và ứng dụng của tụ điện trong đời sống

Loại tụ điện	Điện dung	Điện áp hoạt động	Tần số hoạt động	Sai số	Ứng dụng phổ biến
Tụ điện gốm	1pF – 1µF	16V – 50V	Lên đến 1GHz	±5% – ±20%	Mạch lọc, mạch cộng hưởng, thiết bị điện tử tiêu dùng như radio, tivi, điện thoại
Tụ điện Polyester	1nF – 10µF	50V – 600V	Lên đến vài trăm MHz	±2% – ±10%	Mạch lọc, khử nhiễu, mạch ghép nối, thiết bị công nghiệp và điện tử tiêu dùng
Tụ điện Nhôm	1µF – 1F	6.3V – 450V	Lên đến 100kHz	±20%	Bộ nguồn, mạch lọc, mạch khuếch đại, thiết bị điện tử công nghiệp và tiêu dùng
Tụ điện Tantalum	0.1µF – 1000µF	2.5V – 50V	Lên đến vài MHz	±10% – ±20%	Mạch nguồn, mạch lọc, mạch ghép nối, thiết bị điện tử nhỏ gọn như điện thoại di động, máy tính bảng
Tụ điện giấy	0.001µF – 1µF	600V – 2000V	Lên đến vài kHz	±10% – ±20%	Mạch lọc, mạch ghép nối, thiết bị điện tử công nghiệp và hệ thống âm thanh
Tụ điện Mica	1pF – 1µF	100V – 1000V	Lên đến vài GHz	±0.25% – ±5%	Mạch lọc tần số cao, mạch cộng hưởng, thiết bị đo lường, phát sóng và radar

Công thức tính điện dung của tụ điện

Công thức cơ bản của điện dung

Điện dung (C) được đo bằng farad (F) và công thức cơ bản để tính điện dung của một tụ điện là: 𝐶=𝑄/𝑉

Trong đó:

C: Điện dung (F)
Q: Điện tích (Coulomb)
V: Hiệu điện thế (Volt)

Tụ điện song song

Đối với tụ điện dạng song song công thức tính điện dung có liên quan đến các thông số vật lý của tụ điện: 𝐶=𝜀 x A/d

Trong đó:

C: Điện dung (F)
𝜀: Hằng số điện môi của vật liệu giữa hai bản cực (F/m)
A: Diện tích mặt tiếp xúc của mỗi bản cực (m²)
d: Khoảng cách giữa hai bản cực (m)

Tụ điện là gì - Công thức tính điện dung của tụ điện — Tụ điện là gì – Công thức tính điện dung của tụ điện

Tụ điện tròn đồng trục

Đối với tụ điện tròn đồng trục điện dung được tính dựa trên bán kính và chiều dài của các ống đồng trục: C=2πε x L / ln⁡(R2/R1)

C: Điện dung (F)
ε\varepsilon: Hằng số điện môi của vật liệu giữa hai ống đồng trục (F/m)
L: Chiều dài của ống (m)
R1R_1: Bán kính ống trong (m)
R2R_2: Bán kính ống ngoài (m)

Tụ điện hình cầu

Đối với tụ điện hình cầu, điện dung được tính dựa trên bán kính của các vỏ cầu:

C=4πε x (r1xr2) / (r2-r1)

Trong đó:

C: Điện dung (F)
ε\varepsilon: Hằng số điện môi của vật liệu giữa hai vỏ cầu (F/m)
r1r_1: Bán kính vỏ cầu trong (m)
r2r_2: Bán kính vỏ cầu ngoài (m)

Cách đo và kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ

Bước 1: Chuẩn bị

Bạn cần chuẩn bị đồng hồ vạn năng số.

Xác định loại tụ điện (gốm, nhôm, tantalum,…) và đảm bảo rằng tụ điện đã được xả hoàn toàn trước khi kiểm tra. Bạn có thể xả tụ điện bằng cách nối hai chân của tụ bằng một điện trở có giá trị thấp trong vài giây.

Bước 2: Đo điện dung

Chuyển đồng hồ vạn năng sang chế độ đo điện dung (ký hiệu thường là C hoặc hình tụ điện).
Gắn đầu dò của đồng hồ vào hai chân của tụ điện. Đảm bảo rằng đầu dò đỏ (dương) và đen (âm) được kết nối chính xác theo đúng cực của tụ điện.
Đọc giá trị điện dung hiển thị trên màn hình của đồng hồ. So sánh giá trị này với giá trị danh định ghi trên thân tụ điện. Nếu giá trị đo được nằm trong khoảng sai số cho phép (thường ±10% đến ±20%), tụ điện vẫn hoạt động tốt.

Cách đo và kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ

Bước 3: Các bước kiểm tra tụ điện

Chuyển đồng hồ vạn năng sang chế độ đo điện trở (ký hiệu thường là Ω).
Gắn đầu dò của đồng hồ vào hai chân của tụ điện tương tự như khi đo điện dung.
Quan sát kim hoặc màn hình số của đồng hồ. Một tụ điện tốt sẽ cho thấy giá trị điện trở tăng dần đến mức vô cùng. Nếu giá trị điện trở không thay đổi hoặc giảm, tụ điện có thể bị hỏng.

Trên đây là toàn bộ những thông tin chi tiết trả lời cho thắc mắc Tụ điện là gì và ứng dụng của chúng trong đời sống hằng ngày. Hy vọng bài viết này đã đem đến nhiều thông tin hữu ích dành cho bạn.