BÀI 21. TỤ ĐIỆN

I. TỤ ĐIỆN

Tụ điện là một loại linh kiện điện tử gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi môi trường cách điện (điện môi). Mỗi vật dẫn được gọi là một bản tụ điện.
– Trong mạch điện, tụ điện dùng để tích điện và phóng điện.
– Tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi.
– Kí hiệu tụ điện:

II. ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN

1. Điện dung

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện khi đặt một hiệu điện thế U vào hai bản tụ điện. Nó được tính bằng tỉ số giữa điện tích Q của tụ điện và hiệu điện thế U đặt vào hai bản tụ điện.

\(C = \frac{Q}{U}\)

Đơn vị của điện dung là fara (F).

2. Điện dung của tụ điện phẳng

\(C = \frac{{\varepsilon S}}{{k4\pi d}} = \frac{{\varepsilon S}}{{{{9.10}^9}4\pi d}}\)

S : phần diện tích đối diện nhau giữa hai bàn tụ (\({m^2}\))
d : khoảng cách giữa hai bản tụ (m)

3. Điện dung của bộ tụ điện

a) Ghép nối tiếp

\(\begin{multline}{U _{b }}= {U _{1 }}+ {U _{2 }}+ . . . + {U _{n }}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

\(\begin{multline}{Q _{b }}= {Q _{1 }}= {Q _{2 }}= . . . = {Q _{n }}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

\(\begin{multline}\frac{1 }{C }= \frac{1 }{{{C _{1 }}}}+ \frac{1 }{{{C _{2 }}}}+ . . . + \frac{1 }{{{C _{n }}}}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

b) Ghép song song

\(\begin{multline}{U _{b }}= {U _{1 }}= {U _{2 }}= . . . = {U _{n }}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

\(\begin{multline}{Q _{b }}= {Q _{1 }}+ {Q _{2 }}+ . . . + {Q _{n }}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

\(\begin{multline}{C _{b }}= {C _{1 }}+ {C _{2 }}+ . . . + {C _{n }}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

III. NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN

Năng lượng của tụ điện khi được tích điện với điện tích Q

\(\begin{multline}W = \frac{{Q U }}{2 }= \frac{{{Q ^{2 }}}}{{2 C }}= \frac{{C {U ^{2 }}}}{2 }\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

IV. ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG CUỘC SỐNG

Tích trữ năng lượng là chức năng quan trọng nhất của tụ điện và được sử dụng trong rất nhiều thiết bị điện như động cơ xe máy, máy hàn dùng công nghệ phóng điện của tụ, mạch khuếch đại,… Ngoài ra, tụ điện còn có một số chức năng khác nữa lưu trữ điện tích, lọc dòng điện một chiều không cho đi qua mà chỉ cho dòng điện xoay chiều đi qua,…