Tụ điện SVIP

1. ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

Điện môi là những chất được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua, ví dụ: nhựa, cao su, sứ, thủy tinh,...

Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là \(\varepsilon\).

Khi đặt điện môi vào một vùng có điện trường, các nguyên tử trong điện môi bị phân cực, khiến toàn bộ khối điện môi cũng bị phân cực với hai mặt mang điện tích trái dấu. Khi đó điện trường tạo bởi các điện tích phân cực này làm giảm cường độ của điện trường ban đầu bên trong khối điện môi.

Hằng số điện môi và điện trường giới hạn của một số điện môi

2. TỤ ĐIỆN

➤ Khái niệm tụ điện

Tụ điện là linh kiện gồm hai vật dẫn điện đặt gần nhau, ngăn cách bằng lớp cách điện gọi là điện môi. Mỗi vật dẫn gọi là bản tụ.

Kí hiệu của tụ điện trong mạch điện:

Trong mạch điện, tụ điện có nhiệm vụ tích điện và phóng điện.

 Một số loại tụ điện

- Khi tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản tụ với hai cực của nguồn điện một chiều: bản nối với cực dương tích điện dương, bản nối với cực âm tích điện âm. Hai bản tụ mang điện tích trái dấu nhưng có độ lớn bằng nhau. Độ lớn điện tích này gọi là điện tích của tụ điện. Quá trình này gọi là quá trình nạp điện (tích điện) cho tụ điện.

- Sau khi tụ điện được tích điện, nếu ngắt nguồn và nối hai bản tụ qua điện trở (hoặc bóng đèn), dòng điện sẽ xuất hiện do tụ phóng điện, làm điện tích trên tụ giảm nhanh. Quá trình này gọi là sự phóng điện của tụ điện.

 Tích điện cho tụ điện

 ➤ Điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện là một hằng số đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định, kí hiệu là $C$.

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

Trong đó:

• \(C\) là điện dung của tụ điện, đơn vị là fara (F).
• \(Q\) là điện tích, đơn vị là culông (C).
• \(U\) là hiệu điện thế, đơn vị là vôn (V).

→ Độ lớn điện tích \(Q\) mà tụ điện tích được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai bản của nó.

\(Q=CU\)

\(\rarr\) 1 fara (F) là điện dung của một tụ điện khi đặt hiệu điện thế 1 vôn (V) vào hai bản tụ thì tụ tích được điện tích 1 culông (C) trên mỗi bản.

❗ Một số đơn vị của điện dung:

• 1 micrôfara (kí hiệu là μF) = 10^-6 F.
• 1 nanôfara (kí hiệu là nF) = 10^-9 F.
• 1 picôfara (kí hiệu là pF) = 10^-12 F.

Trên vỏ tụ điện thường ghi rõ hai thông số chính:

• Điện dung ($C$): thể hiện khả năng tích điện.
• Điện áp định mức (\(U_{\max}\) ): là hiệu điện thế tối đa mà tụ điện có thể chịu được an toàn. Nếu điện áp đặt vào tụ vượt quá \(U_{\max}\)​, tụ có thể bị phóng điện qua lớp cách điện, dẫn đến hư hỏng hoặc cháy nổ.

Ngoài ra, một số tụ còn ghi thêm:

• Tần số làm việc tối ưu, đặc biệt với tụ dùng cho dòng điện xoay chiều.
• Giới hạn nhiệt độ hoạt động, ví dụ: -40 °C đến +85 °C.

 Các thông số kĩ thuật trên vỏ tụ điện

❗ Tụ điện phẳng

Tụ điện phẳng là hệ gồm hai bản kim loại có diện tích $S$ bằng nhau, đặt cách nhau một khoảng $d$ và tích điện trái dấu.

Điện dung: \(C=\frac{\varepsilon S}{4\pi kd}\)

với \(\varepsilon\) là hằng số điện môi và $k=9.10^9$ \(\frac{Nm^2}{C^2}\).

Cấu tạo của tụ điện phẳng

3. GHÉP TỤ ĐIỆN

➤ Bộ tụ điện ghép nối tiếp

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định như sau:

\(U=U_1+U_2+...+U_n\)

\(Q=Q_1=Q_2=...=Q_n\)

\(\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{C_1}+\dfrac{1}{C_2}+...+\dfrac{1}{C_n}\)

➤ Bộ tụ điện ghép song song

Bộ tụ điện ghép song song

Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định như sau:

\(U=U_1=U_2=...=U_n\)

\(Q=Q_1+Q_2+...+Q_n\)

\(C=C_1+C_2+...+C_n\)