Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa của trị số điện dung – Vật lý 11

Tụ điện là gì?

Tụ điện thực chất là một loại linh kiện điện tử thụ động. Nó bao gồm một hệ hai vật dẫn được ngăn cách nhau bởi một lớp cách điện. Khi xuất hiện sự chênh lệch điện thế giữa hai bề mặt được ngăn cách, tại các bề mặt lúc này sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu nhau.

  • Bản cực là những vật liệu có khả năng dẫn điện, thường là các kim loại mỏng.
  • Điện môi là những chất cách điện, có thể là thủy tinh, gốm hay một vài vật liệu khác.
  • Tụ điện cho phép dòng điện xoay chiều đi qua nhưng nó lại có tính chất cách điện với dòng điện một chiều.

Pin và tụ điện giống nhau ở chỗ chúng đều có thể lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, khác biệt là pin sẽ giải phóng năng lượng dần dần, còn tụ điện lại xả điện cực kỳ nhanh.

Tụ điện là gì? Điện dung là gì?
Tụ điện là gì? Điện dung là gì?

Phân biệt các loại tụ điện phổ biến hiện nay

Hiện nay trên thị trường phổ biến với 3 loại tụ điện, sự khác nhau của chúng sẽ kéo theo cách tính trị số điện dung mà chúng ta tìm hiểu ở phần sau cũng khác nhau.

  • Tụ hóa: Loại tụ có hình trụ và được phân hai cực: cực âm (-) và cực dương (+). Ta có thể tìm được giá trị điện dung ở ngay trên thân tụ. Loại tụ này chủ yếu có mức điện dung từ 0,47 µF cho đến 4700 µF.
  • Tụ gốm, tụ mica và tụ giấy: Thiết kế tụ hình dẹt và không phân cực âm dương. Các trị số điện dung được biểu thị trên thân trụ bằng 3 số. Đặc trưng loại tụ này là sở hữu điện dung khá nhỏ, chỉ khoảng 0,47 µF.
  • Tụ Lithium ion: Loại tụ chứa năng lượng cực lớn và chuyên dùng để tích điện một chiều.

Ứng dụng của tụ điện trong thực tế đời sống

Tụ điện là một linh kiện điện tử cực kỳ phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chế tạo, tiêu biểu như:

  • Chế tạo ô tô: Tụ điện được sử dụng trong hệ thống âm thanh của các dòng ô tô cao cấp. Nó được dùng nhằm mục đích tích tụ năng lượng điện, đảm bảo cho bộ khuếch đại vận hành ổn định.
  • Máy tính nhị phân: Dùng để xây dựng bộ nhớ kỹ thuật cho các máy tính nhị phân (bộ nhớ kỹ thuật số động).
  • Lắp đặt trong máy phát điện, máy hút bụi công nghiệp: dùng để tích trữ năng lượng điện, phục vụ quá trình làm việc của mô tơ.
  • Chế tạo đồ điện tử: Tụ điện là bộ phận không thể thiếu trong các radar, vũ khí hạt nhân và dùng trong nhiều thí nghiệm vật lý qua trọng,…
  • Bên cạnh đó, chức năng của tụ điện còn để phục vụ khởi động động cơ, xử lý tín hiệu, các mạch điều chỉnh,…
Ứng dụng của tụ điện trong các lĩnh vực về điện - điện tử
Ứng dụng của tụ điện trong các lĩnh vực về điện – điện tử

Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa của trị số điện dung là gì?

Điện dung là gì?

“Điện dung của tụ điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện đó, tại một hiệu điện thế nhất định.”

  • Điện tích (kí hiệu: Q) mà một tụ điện tích được sẽ tỉ lệ thuận với hiệu điện thế (kí hiệu: U) đặt giữa hai bản của nó”.
  • Khi đem hai bản cực dẫn điện của tụ điện vào một điện áp nào đó, hai bản cực sẽ tích các điện trái dấu. Khoảng không gian này sẽ tích lũy nên một điện trường. Điện trường đó sẽ phụ thuộc vào điện dung của tụ điện.

– Đơn vị của điện dung: Đơn vị biểu diễn điện dung là Fara (ký hiệu là F). Nói cách khác: Fara là điện dung của tụ điện mà khi đặt giữa 2 bản tụ một hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích là 1C.

Trị số của 1 Fara rất lớn nên trong đo lường, người ta thường dùng đến các đơn vị nhỏ hơn của Fara để tiện cho tính toán:

  • 1 picofarad (pF) = 1.10^-12 (F)
  • 1 nanofarad (nF) = 1.10^-9 (F)
  • 1 microfarad (μF)= 1.10^-6 (F)

Ý nghĩa của trị số điện dung

– Ý nghĩa của trị số điện dung: Trị số điện dung cho biết khả năng tích điện của tụ điện tại một hiệu điện thế nhất định.

Ý nghĩa của trị số điện dung và công thức tính chi tiết
Ý nghĩa của trị số điện dung và công thức tính chi tiết

Các công thức tính trị số điện dung

Công thức tính điện dung tổng quát:

Q = C . U hay C = Q/U

Trong đó:

  • C: Đại lượng điện dung của tụ điện, đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định (đơn vị F)
  • Q: Điện tích của tụ điện
  • U: Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ (đơn vị V)

Tính trị số điện dung của một tụ điện phẳng

Công thức:

Trong đó:

  • d: Khoảng cách giữa hai bản tụ hay chiều dài cửa lớp cách điện (m).
  • S: Diện tích bản tụ (m2)
  • ε: Hằng số điện môi

Nhận xét: từ công thức trên ta thấy điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào bản chất của 2 bản tụ. Nó phụ thuộc vào hằng số điện môi giữa 2 bản tụ, diện tích và khoảng cách giữa chúng.

Tính trị số điện dung của tụ điện dạng trụ

Công thức:

Trong đó:

  • H: chiều cao bản tụ
  • R1: bán kính tiết diện mặt trụ bên trong
  • R2: bán kính tiết diện mặt trụ bên ngoài

Tính trị số điện dung kiểu tụ điện cầu

Ta có:

Trong đó:

  • R1: Bán kính mặt cầu bên trong
  • R2: Bán kính mặt cầu bên ngoài

Tính trị số điện dung của bộ tụ điện

  • Công thức tính điện dung của tụ điện song song:
  • Công thức tính điện dung của tụ điện nối tiếp:

Trên đây là toàn bộ nội dung kiến thức liên quan đến tụ điện và điện dung của tụ điện. Mong rằng bài viết có thể giúp các bạn hiểu rõ hơn về điện dung là gì và cách tính trị số điện dung.

Xem thêm:

  • Kiến thức Vật Lý: Điện trở, điện trở của dây dẫn là gì?
  • Dòng điện cảm ứng là gì? Chiều và ứng dụng của dòng điện cảm ứng
  • Hệ số công suất là gì? Phân loại và ý nghĩa của hệ số công suất
  • Kiến thức Vật Lý: Điện trở công suất là gì? Cách đọc điện trở công suất
  • “Bật mí” cách đo cường độ dòng điện chính xác
Rate this post
0971 303 292
Bạn vui lòng chờ