Tụ điện là thiết bị đang được sử dụng khá nhiều trong cuộc sống hiện nay và chúng có vai trò, công dụng gì? Đây đang là thắc mắc của rất nhiều người khi thấy hầu hết các thiết bị điện trong gia đình đều có nó nhưng chưa biết được nguyên lý hoạt động và công dụng như thế nào. Vậy hãy cùng tìm hiểu chi tiết thiết bị này qua bài viết sau đây!
Linh kiện thiết yếu cho ngành điện học – Tụ điện là gì?
Dưới đây là những thông tin khái quát và rõ nét nhất về loại linh kiện thiết yếu này, mời bạn đọc theo dõi:
Khái niệm tụ điện là gì?
Tụ điện được hiểu đơn giản là một loại linh kiện điện tử thụ động. Chúng được cấu tạo bởi hai bản cực được đặt song song và ngăn cách bởi lớp điện môi. Khi xảy ra sự chênh lệch điện thế tại hai điểm tiếp xúc bề mặt, các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.
Linh kiện này có tính chất cách điện 1 chiều, nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp. Nó được sử dụng trong các mạch điện tử như: mạch tạo dao động, mạch lọc nguồn – lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều…
- Ký hiệu: Có ký hiệu là “C” và là từ viết tắt của Capacitor.
- Đơn vị của dùng để đo tụ điện: Fara (F). Chi tiết như sau: 1 Fara = 1F = 10-6MicroFara = 10-9 NanoFara = 10-12 PicoFara.
- Tụ điện là một linh kiện điện tử có 2 cực thụ động lưu giữ điện năng.
- Hai bề mặt dẫn điện của linh kiện này được ngăn cách bởi điện môi không dẫn điện như: gốm, mica, giấy, giấy tẩm hóa chất,…
- Khi hai bề mặt xuất hiện sự chênh lệch các điện thế, nó sẽ cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện dương nhưng trái dấu.
Linh kiện tụ điện được cấu tạo như thế nào?
Cấu tạo của loại linh kiện điện tử này sẽ có ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này sẽ được đặt song song với nhau, hơn hết chúng được ngăn cách bởi một lớp điện môi.
Điện môi được sử dụng để ngăn cách hai bề mặt thường là các chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, màng nhựa, gốm, mica hoặc không khí. Các điện môi này không dẫn điện, do đó sẽ tăng khả năng lưu trữ điện năng của linh kiện.
Tùy thuộc vào chất liệu cách điện giữa các bản cực, thì linh kiện sẽ có tên gọi tương ứng. Chẳng hạn như lớp cách điện ở đây là không khí, thì sẽ có tên gọi là tụ không khí, là gốm ta gọi là tụ gốm, là giấy ta gọi tụ giấy…
Đặc điểm nhận dạng dễ biết nhất của tụ điện
Tụ điện là loại linh kiện khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ các electron. Bên cạnh đó, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thanh dòng điện. Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, giúp linh kiện này có khả năng dẫn điện xoay chiều.
Công dụng thường thấy của linh kiện
- Tác dụng của loại linh kiện này được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Thiết bị này được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc-quy. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của chúng là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.
- Ngoài ra, công dụng linh kiện này còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp chúng có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của các tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua linh kiện.
- Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của công cụ này là khả năng nạp xả thông minh, cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại khi có chênh lệch điện thế.
- Hơn hết, tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.
Tụ điện có vai trò như thế nào trong cuộc sống ?
- Linh kiện này được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.
- Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi công cụ này lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại được sử dụng.
- Linh kiện điện tử có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử.
- Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của thiết bị dùng trong các máy phát điện, radar, vũ khí hạt nhân, thí nghiệm vật lý,…
- Ứng dụng của linh kiện này trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.
- Và nhiều hơn nữa những tác dụng của linh kiện này như xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,…
Những loại tụ phát thụ động hay gặp trong cuộc sống
Trên thị trường hiện đang xuất hiện đa dạng những loại tụ điện khác nhau phụ thuộc vào tính chất lý hóa hay dạng thức cách điện. Cụ thể có nhiều cách phân loại tụ điện, chi tiết gồm các loại như sau:
Dựa vào tính chất lý hóa
- Phân cực: Đây là loại linh kiện có 2 đầu, chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalum. Loại tụ này thường dùng có trị số lớn hơn và dùng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn.
- Không phân cực: Thường là loại tụ không có quy định cực tính. Tụ này có điện dung nhỏ và dùng nhiều trong thiết bị mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.
- Linh kiện hạ áp và cao áp
- Tụ lọc và tụ liên tầng
- Linh kiện tĩnh và động
- Tụ điện xoay có khả năng thay đổi giá trị điện dung
Dựa vào dạng thức hay chất liệu cách điện giữa bản cực
- Tụ không khí: Chúng thường có lớp cách điện là không khí.
- Tụ giấy: Bản cực được làm từ lá nhôm, chất liệu cách điện là giấy tẩm dầu cách điện.
- Tụ gốm: Lớp điện môi được làm từ gốm ta có tụ gốm. Loại tụ này được làm bằng ceramic và phía bên ngoài có bọc keo hoặc nhuộm màu.
- Tụ bạc mica: Chúng có lớp cách điện là bạc – mica
- Tụ giấy, tụ bạc – mica và tụ gốm là những tụ không phân cực, dáng dẹt. Điện dung của thiết bị này có giá trị khá nhỏ, khoảng 0,47 µF, kí hiệu trên thân tụ bằng 3 số như 103J,.. 471J.
- Tụ hóa: Chúng là loại tụ có hình trụ, có phân cực (-), (+) và lớp cách điện là hóa chất.
- Tụ gốm đa lớp: Thường có lớp cách điện là nhiều lớp bản cực bằng gốm, đáp ứng cao tần và điện áp cao. Đặc biệt, thiết bị này tốt hơn tụ gốm đất thông thường từ 4 – 5 lần.
- Tụ siêu hóa: Dung môi thường cách điện là đất hiếm, có khối lượng nặng hơn tụ nhôm hóa học và trị số điện dung lên đến hàng F. Dựa vào trị số cực lớn mà ta có thể dùng nó như một nguồn pin cấp cho vi xử lý hoặc mạch đồng hồ cần phải cung cấp điện liên tục.
Mỗi linh kiện tụ đều có một hiệu điện thế giới hạn nhất định. Nếu hiệu điện thế đặt vào giữa 2 bản tụ mà nhỏ hơn hiệu điện thế giới hạn thì điện môi giữa hai bản này sẽ bị đánh thủng.
Cách đo và kiểm tra hoạt động của tụ điện
Cách kiểm tra hoạt động tụ sống hay chết
Sau đây là các phương pháp chi tiết giúp người dùng kiểm tra loại linh kiện này. Xem rằng liệu tụ điện sống hay chết hoặc có bị ngắn hay hở điện hay không.
Phương pháp 1: Kiểm tra linh kiện bằng đồng hồ vạn năng kim
- Bước 1: Đảm bảo linh kiện này đã được xả hoàn toàn.
- Bước 2 : Dùng 1 đồng hồ vạn năng kim ở chế độ OHM. Bên cạnh đó, dùng mức điện trở cao khoảng từ 10k đến 1MΩ để kiểm tra.
- Bước 3: Kết nối que đo của đồng hồ với các cực của linh kiện. Que đỏ với cực dương và nối que đen với cực âm.
- Bước 4: Nếu đồng hồ bắt đầu từ 0 và tăng dần đến vô cực có nghĩa là loại tụ này đang hoạt động tốt. Còn ngược lại nếu đồng hồ giữ nguyên ở mức 0 nghĩa là linh kiện này đã bị chết hoặc hở điện.
Phương pháp 2: Kiểm tra linh kiện bằng đồng hồ vạn năng số
- Bước 1: Xả hoàn toàn linh kiện tụ điện.
- Bước 2: Chỉnh đồng hồ về chế độ OHM ( chọn thang đo ít nhất 1000 Ohm)
- Bước 3: Kết nối que đo của đồng hồ với các chân của linh kiện tụ
- Bước 4: Đọc số đo hiển thị trên đồng hồ vạn năng rồi tiến hành thả que đo ra
- Bước 5: Điều chỉnh đồng hồ vạn năng về chế độ đo DCV
- Bước 6: Kết nối lại que đo của đồng hồ vạn năng với các chân của linh kiện tụ
- Bước 7: Đọc kết quả hiển thị trên đồng hồ, nếu nhận thấy kết quả giảm dần có nghĩa là tụ đang hoạt động tốt.
Phương pháp 3: kiểm tra linh kiện tụ điện chế độ kiểm tra điện dung
Ngoài 2 phương pháp trên, thì các đồng hồ vạn năng có chức năng kiểm tra điện dung capacitance mood, qua đó hỗ trợ nhanh chóng đo điện dung của tụ điện.
- Bước 1: Xả tụ hoàn toàn linh kiện tụ
- Bước 2: Tháo rời tụ ra khỏi mạch
- Bước 3: Chọn chế độ đo Capacitance trên đồng hồ vạn năng để đo
- Bước 4: Kết nối que đo của đồng hồ vạn năng với chân của các tụ điện
- Bước 5: Đọc kết quả đo hiển thị trên đồng hồ vạn năng khi thấy giá trị đo gần bằng với giá trị trên vỏ của tụ điện có nghĩa là chúng đang hoạt động tốt. Còn trong trường hợp thấy giá trị thấp hơn nhiều so với con số trên vỏ của tụ thì có khả năng loại tụ điện này đã bị hỏng và cần thay thế.
Đo điện dung của tụ điện sử dụng nhíp đo LCR
Nhíp đo LCR là chính thiết bị đo điện chuyên dụng được sử dụng vô cùng tiện lợi đối với các loại linh kiện dán SMD. Người dung có thể dễ dàng đo điện dung của tụ điện với thiết bị này. Thiết bị hiện cũng đang được nhiều người tin tưởng dùng bởi sự tiện lợi mà nó mang lại.
Tổng kết
Bài viết tổng hợp toàn bộ kiến thức về tụ điện là gì? Nguyên lý và ứng dụng thực tế của loại linh kiện tụ điện. Chúc các bạn đọc có thêm những kiến thức thú vị.