Năng lượng của tụ điện tồn tại

Tụ điện có tên gọi tiếng anh là Capacitor và được viết tắt là chữ “C”. Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện. Hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường.

Trắc nghiệm: Năng lượng của tụ điện tồn tại

A. Trong khoảng không gian giữa 2  bản tụ điện

B. Ở 2 mặt của bản tích điện dương

C. Ở 2 mặt của bản tích điện âm

D. Ở các điện tích tồn tại trên 2 bản tụ điện

Trả lời:

Đáp án: A. Trong khoảng không gian giữa 2  bản tụ điện

Năng lượng của tụ điện tồn tại trong khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện

Giải thích lí do chọn đáp án A

Năng lượng của điện trường trong tụ điện:

Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ năng lượng. đó là năng lượng điện trường

Công thức tính năng lượng điện trường trong tụ điện:

Mọi điện trường đều mang năng lượng

Kiến thức vận dụng trả lời câu hỏi

1. Tụ điện là gì?

Tụ điện có tên gọi tiếng anh là Capacitor và được viết tắt là chữ “C”.

Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện. Hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường.

2 bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric) – là những chất không dẫn điện như: Giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica…

Có nhiều loại tụ điện khác nhau và nó được phân loại dựa trên cấu tạo của tụ điện.

Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Người ta coi tụ điện là một ắc qui mini bởi khả năng lưu trữ năng lượng điện. Tuy nhiên, cấu tạo của tụ điện cũng như nguyên lý làm việc của tụ điện với ắc qui hoàn toàn khách nhau. Hãy xem chi tiết điều này ở phần tiếp theo.

Ký hiệu của tụ điện

2. Thông số quan trọng của tụ điện

Trên tụ điện có hai thông số quan trọng nhất đó chính là giá trị điện dung của tụ điện (Fara) và hiệu điện thế (Điện áp) hoạt động của tụ điện (Vôn).

Trong đó, giá trị điện dung của tụ điện thể hiện khả năng có thể tích trữ nguồn điện nhiều hay ít. Những tụ điện có giá trị điện dung cỡ Fara là những tụ điện rất lớn, được gọi là siêu tụ. Và chúng ta thường thấy những tụ có đơn vị nhỏ hơn và µF, nF, pF. Còn giá trị điện áp hoạt động là mức điện áp tối đa mà tụ có thể chịu đựng được. Nếu vượt quá hoặc bằng mức điện áp này thì tụ điện có thể bị nổ. Do đó, khi sử dụng chúng ta phải hiểu về hai thông số này.

Xem thêm:

>>> Tìm hiểu về hệ thống của tụ điện

3. Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện có cấu tạo là hai bản điện cực được ghép song song với nhau, ở giữa có một lớp cách điện được gọi là điện môi. Tụ điện còn được phân loại theo vật liệu cách điện. Ví dụ : tụ điện giấy – lớp cách điện là giấy, tương tự ta có tụ điện gốm (sứ), tụ điện hóa,…

4. Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Theo các chuyên gia về điện thì tụ điện thường hoạt động theo nguyên lý sau:

Nguyên lý phóng nạp: đây là khả năng tích trữ năng lượng điện giống như một chiếc ắc qui nhỏ ở dưới dạng năng lượng điện trường. Nó cho phép lưu trữ các electron hiệu quả, đồng thời phóng ra các điện tích này giúp tạo ra dòng điện. Tuy nhiên tụ điện có điểm khác biệt lớn so với ắc qui đó là nó không thể sinh ra được các điện tích electron.

Nguyên lý nạp xả: hiểu đơn giản thì đây là nguyên lý cơ bản  và tính chất đặc trưng trong hoạt động của tụ điện, qua tính chất này giúp tụ điện có thể dẫn điện xoay chiều.

Nếu như điện áp của 2 bản mạch mà không thay đổi đột ngột, thay vào đó sẽ biến thiên theo thời gian mà người sử dụng cắm nạp hoặc xả tụ thì sẽ rất dễ gây ra tình trạng nổ có tia lửa điện. Đó cũng chính là nguyên lý nạp xả khá phổ biến của tụ điện.

5. Ý nghĩa các thông số ghi trên tụ điện

Ý nghĩa các thông số ghi trên tụ điện: Đơn vị của tụ điện là Fara (F), 1 Fara thường có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ, chẳng hạn như: 1µF=10-6F; 1ηF=10-9F; 1pF=10-12F. Ngoài ra, đơn vị tụ điện MFD của những loại máy công nghiệp trong thực tế thường rất lớn

Trên các loại tụ điện thường biểu thị các thông số như:

+ Trên tụ hóa thường được ghi các giá trị điện dung của tụ hóa trực tiếp trên thân tụ, có phân cực và luôn có hình trụ.

+ Tụ giấy, tụ gốm: thường có trị số ghi bằng ký hiệu và thường được đọc bằng cách lấy hai chữ số đầu rồi  nhân với 10 mũ số thứ 3.

6. Công dụng của tụ điện

Tụ điện có tác dụng gì? Từ những nguyên lý tụ điện trên đây chắc bạn đã phần nào hiểu được những tác dụng của tụ điện rồi chứ. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn muốn giải thích công dụng của tụ điện được rõ hơn.

Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

Ngoài ra, công dụng tụ điện còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.

Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều, cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tí hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.

Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.