Tụ điện là gì, ứng dụng của tụ điện trong mạch điện

         Tụ điện là một trong những linh kiện điện tử thụ động cơ bản nhất trong một mạch điện. Đó là một câu trả lời đơn giản cho câu hỏi tụ điện là gì ?  Tuy nhiên chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu chi tiết hơn về tụ điện để thấy rõ hình dạng thực tế , ứng dụng của tụ điện cũng như cách kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ vạn năng.

TỤ ĐIỆN TRONG THỰC TẾ

Bản chất cấu tạo của tụ điện

      Ta đã biết rằng tụ điện là một linh kiện điện tử khá phổ biến trong mạch điện, vậy linh kiện tụ điện này được cấu tạo như thế nào? Dù được sản xuất với nhiều chủng loại và hình dáng thực tế khác nhau nhưng chúng có cấu tạo chung cơ bản nhất đó là gồm hai bản cực kim loại đặt gần nhau nhưng cách nhau bởi một lớp cách điện (còn gọi là lớp điện môi).  Một tụ điện sơ khai nhất trong lịch sử kỹ thuật điện đó là chai Lây Đen. Đây là một tụ điện được chế tạo bằng cách cho hai bản cực quấn xung quanh một chai thủy tinh, trong đó một cực vòng bên trong chai, một bản cực ở ngoài chai tức là chúng cách ly nhau bởi lớp cách điện chính là vỏ thủy tinh.

Chai Leyden_một tụ điện sơ khai

Vậy khi bạn nhìn vào bất cứ tụ điện nào dù có hình dáng thế nào thì về bản chất bên trong nó cũng gồm 2 bản cực kim loại đặt gần nhau nhưng cách ly bởi một lớp cách điện.

Ký hiệu tụ điện trong mạch điện

Công dụng  và nguyên tắc hoạt động của tụ điện trong mạch điện

     Tụ điện sẽ tích điện tích vào hai bản cực của nó khi nó được đấu vào hai cực của nguồn điện. Tụ điện sẽ tích điện cho đến khi được nạp đầy , lúc đó hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ sẽ bằng hiệu điện thế của nguồn cấp cho nó. Khả năng tích được nhiều điện tích hay không phụ thuộc vào giá trị điện dung C (đơn vị của giá trị điện dung là Fara)  của chính tụ đó. Nhờ khả năng tích trữ được điện tích nên tụ điện được dùng để ổn định điện áp trong mạch điện. Đối với tín hiệu điện một chiều thì tụ điện không cho dòng điện đi qua, còn đối với tín hiệu xoay chiều tụ điện cho đi qua nhưng bị cản trở nhiều hay ít còn phụ thuộc vào chính tần số của tín hiệu điện. Vì thế tụ điện còn có chức năng ngăn tín hiệu một chiều và cho tín hiệu xoay chiều đi qua. Khi nạp tụ và xả tụ qua một điện trở thì sẽ mất một thời gian để nạp tụ đầy hoặc xả tụ hết. Chính việc nạp và xả của tụ kết hợp với một vài linh kiện ngoại vi sẽ tạo thành các mạch dao động.

Các thông số quan trọng khi sử dụng và thay thế tụ điện

+ Điện áp chịu đựng tối đa của tụ: Là điện áp tối đa mà tụ điện có thể chịu được , nếu quá điện áp này thì tụ sẽ nổ và hỏng.Trong mạch điện thì giá trị này của tụ phải cao hơn vài vôn so với điện áp trên mạch đặt vào nó.
+Nhiệt độ chịu đựng của tụ: Mỗi một tụ điện sẽ chỉ hoạt động ổn định và lâu dài khi chịu được một nhiệt độ nào đó. Nếu quá nhiệt độ này tụ điện sẽ mau chóng bị hỏng. Những thiết bị điện tử hoạt động ở môi trường nhiệt độ cao phải dùng tụ điện chịu được nhiệt độ cao
+ Giá trị điện dung của tụ: Đây là giá trị đặc trưng cho khả tích được điện tích nhiều hay ít của tụ. Giá trị này càng lớn thì tụ tích được càng nhiều điện tích. Giá trị điện dung của tụ có đơn vị là Fara. Tuy nhiên Fara là một giá trị rất lớn (cỡ siêu tụ), ngoài thực tế thì các đơn vị nhỏ hơn của Fara được dùng phổ biến như pico Fara (pF)=1/1000 tỷ Fara , nano Fara (nF)=1/tỷ Fara, micro Fara (uF)=1/triệu Fara

Các thông số quan trọng của một tụ điện

Phân loại tụ điện
Theo đặc tính phân cực: Tụ điện được chia làm 2 loại đó là tụ phân cực và tụ không phân cực. Với tụ điện phân cực thì khi mắc trong mạch điện phân biệt rõ (+) và (-). Với tụ điện không phân cực thì hai chân tụ có vai trò như nhau, tức là hai chân không phân biệt cực tính.
Theo cấu tạo vật liệu : Tụ điện được chia ra làm các loại như tụ gốm, tụ hóa, tụ màng polyeste (tụ film), tụ tantalium

Tụ màng Polyeste (Tụ Film) là những tụ không phân cực

Tụ hóa là những tụ phân cực

 Ứng dụng của tụ điện trong mạch điện
    Tụ điện là một trong những linh kiện điện tử thụ động phổ biến nhất trong các mạch điện. Về bản chất chỉ với nguyên tắc nạp và xả của tụ điện thì tụ điện được ứng dụng với các mục đích sau:
- Làm linh kiện để ổn định điện áp trong các bo  mạch nguồn: Những tụ điện này là những tụ hóa có giá trị điện dung lớn nhằm mục đích lọc phẳng điện áp một chiều.

Các tụ hóa trong một bo nguồn xung

- Là một linh kiện quan trọng trong các mạch tạo xung, tạo dao động

Tụ điện trong một mạch tạo xung

- Là một linh kiện dùng để hạn dòng trong các mạch nguồn, mạch sạc vợt muỗi, mạch giảm tốc độ quạt...

Tụ điện dùng để hạn dòng trong mạch nguồn không sử dụng biến áp

Mạch nguồn sử dụng tụ điện rất phổ biến trong các bo mạch quạt , máy ép tóc, máy là tóc, vợt muỗi , đèn ngủ......
- Là một linh kiện dùng để tạo độ lệch pha giữa hai cuộn dây trong động cơ xoay chiều một pha, quạt ,.. máy bơm nước ..

 

Tụ điện khởi động trong động cơ điện một pha

Các tụ điện dùng để khởi động trong động cơ điện một pha thường chịu được điện áp cao và có kích thước lớn. Khi làm việc với  các tụ này cần phải xả tụ để tránh bị phóng điện.

Tổng kết
      Qua bài viết này một phần nào đó giúp các bạn có một cái nhìn tổng quan hơn về linh kiện tụ điện cũng như tìm được ra câu trả lời cho câu hỏi tụ điện là gì ? Chức năng và nhiệm vụ của tụ điện trong mạch điện? Tụ điện thường tìm thấy trên các bo mạch nào ? Các thông số quan trọng khi sử dụng và thay thế tụ điện ? Tụ điện được phân loại ra sao và ký hiệu thế nào? ....
Chúc bạn đọc luôn luôn đam mê kỹ thuật điện tử và thành công trong cuộc sống. Hãy chia sẻ để cuộc sống tốt đẹp hơn.