Tu dien (3)

Tụ điện Mục lục Tổng quan tụ điện Phân loại tụ điện cách đọ c Một số loại tụ điện Chức ứng dụng Mạch điện tụ Tính chất tụ điện Chay Leyden Phần 1: Tổng quan tụ ñieän Khái niệm tụ điện - Tụ điện linh kiện quan trọng số linh kiện thiết bị điện tử, tụ điện thiếu mạch lọc, mạch dao động mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều, hiểu cấu tạo hoạt động ứng dụng tụ điện điều cần thiết - Là dụng cụ có hai cực kim loại, ngăn cách chất điện môi có chiều dày tương đối nhỏ so với kích thước cực Tụ điện linh kiện điện tử thụ động lệ thuộc vào tần số Một công cụ có tác dụng lưu trữ lượng dạng điện (năng lượng điện trường có dịng điện qua) Cấu tạo tụ điện gồm hai điện cực điện môi (dielectric) - Tụ điện dùng mạch điện để tạo điện dung tập trung Gọi Tụ điện nối cực với hiệu điện V cực có tích điện tích Q = CV (+Q cực nối với điện cao; -Q cực nối với điện thấp) C gọi điện dung Tụ điện thường nối thành nhóm: - Khi mắc song song có điện dung: Cbộ = C1 + C2 + + Cn; - Khi mắc nối tiếp 1/Cbộ = 1/C1 + 1/C2 + + 1/Cn , C1, C2, , Cn điện dung tụ điện - Điện dung tính chất vật lý tụ điện dùng để ám dung lượng Điện Tích bề mặt tụ điện Điện Thế Trong hệ đơn vị SI, điện dung đo đơn vị fara Tuỳ theo loại điện môi, vật liệu làm cực phương pháp chế tạo, người ta chia ra: tụ giấy, tụ khơng khí, tụ màng mỏng, tụ hố.Fara; Điện dung Tụ điện a/Mô tả Một tụ điện có điện cực, gồm có kim loại màng kim loại đối diện với Chất cách điện (hoặc chất điện mơi), làm kim loại khác nhau, đặt điện cực Trong sơ đồ này, khơng khí có tác dụng chất cách điện Khi đặt điện áp vào điện cực cách nối cực âm dương ắc quy, điện cực đối diện mang điện dương âm Các điện tích không thay đổi kể sau nguồn điện ngắt ra, tụ điện có tác dụng tích điện Khi điện cực tụ điện tích điện bị đoản mạch, có dịng điện tức thời, dịng điện tích lại trở thành trung hịa Vì tụ điện phóng điện Ngồi chức tích điện mơ tả đây, đặc điểm đáng kể tụ điện ngăn khơng cho dịng điện chiều chạy qua Dưới thí dụ mạch điện sử dụng chức tích điện tụ điện: Mạch điều chỉnh nguồn điện, dòng điện dự phòng cho vi sử lý, mạch định thời sử dụng lượng thời gian cần thiết để nạp phóng điện cho tụ điện Cũng dòng điện sử dụng đặc điểm tụ điện để ngắt dòng điện chiều lọc để trích loại bỏ thành phần cụ thể tần số Bằng cách dùng đặc điểm này, tụ điện sử dụng mạch điện tơ cho nhiều mục đích, chẳng hạn để loại trừ tiếng ồn thay cho nguồn điện cơng tắc b/Các đặc điểm tích điện tụ điện Khi đặt điện áp dịng điện chiều vào tụ điện phóng điện hồn tồn, dịng điện bắt đầu chạy tốc độ nhanh Sau tụ điện bắt đầu tích điện, dòng điện giảm xuống Cuối cùng, dung lượng tĩnh điện (khả tích điện tụ điện) tụ điện đạt được, dòng điện dừng chạy Điện áp tụ điện thời điểm điện áp đặt Điện dung tụ điện a) Định nghĩa Ta tích cho tụ điện điện tích , hiệu điện hai tụ điện Ta lại tích cho tụ điện điện tích , hiệu điện hai tụ điện Thực nghiệm cho thấy, với tụ điện định, thương số điện tích tụ điện hiệu điện hai đại lượng khơng đổi, đặc trưng cho tụ điện điện khả tích điện Ta gọi thương số điện dung tụ điện Điện dung tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện đo thương số điện tích tụ điện hiệu điện hai tụ điện b) Đơn vị điện dung Trong công thức ta lấy culông, đơn vị điện dung hệ SI có tên gọi fara, ký hiệu vơn Fara điện dung tụ điện có điện tích culơng hiệu điện hai vôn Trong thực tế tụ điện thường có điện dung nhỏ fara nhiều, người ta hay dùng ước lượng fara: micrôfara picôfara Điện dung tụ điện phẳng Những tụ điện khác có điện dung khác Thực nghiệm cho thấy điện dung tụ điện phụ thuộc vào: Hình dạng kích thước bản, vị trí tương đối hai va vào chất điện môi hai Điện dung tụ điện phẳng tỷ lệ với phần điện tích đối diện hai bản, với số điện môi điện môi hai tỷ lệ nghịch với khoảng cách hai Công thức điện dung tụ điện phẳng hệ SI Trong diện tích bản(phần đối diện với kia), khoảng cách hai bản, số điện môi lớp điện môi hai Theo công thức, muốn tăng điện dung tụ điện ta tăng diện tích , chọn điện mơi có số điện mơi lớn giảm Nhưng ta giảm khoảng cách đến mức cường độ điện trường tụ điện trở thành lớn (vì ) làm hỏng điện mơi (điện mơi bị đánh thủng) Vì tụ điện (có định) có giá thị hiệu điện tối đa mà chịu đựng được, gọi hiệu điện giới hạn sử dụng ta mắc tụ điện vào hiệu điện lớn hiệu điện giới hạn Điện tích tụ điện Nếu ta nối hai tụ điện vào cực nguồn điện (pin, máy phát điện ) tụ điện tích điện Do tác dụng nguồn điện êlectrơn đến bản, làm cho tích điện âm; cịn bớt êlectrơn, tích điện dương Điện tích hai trái dấu độ lớn Ta gọi độ lớn điện tích tích điện dương điện tích tụ điện Vì hai tụ điện đặt gần nên đường sức xuất phát từ kết thúc Cho biết cấu tạo tụ điện ? - Tụ điện có cấu tạo hai cự kim loại đặt song song, tuỳ theo lớp cách điện hai cực tụ có tên goi tương ứng VD : Lớp cách điện khơng khí ta có tụ khơng khí, giấy ta có tụ giấy, gốm cho ta tụ gốm lớp hoá chất cho ta tụ hố Có loại tụ điện ? - Có ba loại tụ tụ giấy, tụ gốm tụ hoá Tụ giấy tụ gốm tụ không phân cực có trị số nhỏ < 470 NanoFara, cịn tụ hố thường có trị số lớn từ 0,47 Micro Fara đến hàng nghìn Micro Fara tụ hố có phân cực âm dương Đơn vị tụ điện ? - Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta thường dùng đơn vị nhỏ + P(Pico Fara) Pico = 1/1000.000.000.000 Fara + N(Nano Fara) Nano = 1/1000.000.000 Fara + MicroFarra Micro = 1/1000.000 Fara => Micro = 1000 Nano = 1000.000 Pico Trị số tụ điện ghi ? - Tụ hoá ( tụ có hình trụ ) trị số ghi trực tiếp thân VD : 10 Micro, 100 Micro , 470 micro - Tụ giấy tụ gốm ( hình dẹt ) trị số ký hiệu thân ba số VD : 103J, 223K, 471J vv Trong ba số đầu ký hiệu cho giá trị , chữ J K cuối kà ký hiệu cho sai số 10 Cách đọc trị số tụ giấy tụ gốm ? - Cách đọc sau : hai số đầu giữ nguyên , số thứ tương ứng với số số thêm vào sau lấy đơn vị Pico VD: 103J 10000 pico = 10 Nano 471K 470 Pico - Có cách ký hiệu khác VD 01J, 22K, ký hiệu lấy đơn vị Micro : 01J nghĩa 0,01 Micro = 10 Nano, 022K 0,022 Micro = 22 Nano 11 Trị số điện áp ghi tụ có ý nghĩa ? - Sau trị số điện dung có giá trị điện áp, điện áp ghi tụ điện áp cực đại mà tụ chịu được, vượt qua giá trị lớp cách điện bị đánh thủng , thực tế ta phải lắp tụ có trị số điện áp cao gấp khoảng 1,5 lần điện áp mạch điện 12 Tụ điện có cho điện áp chiều qua khơng ? - Với điện áp chiều tụ hồn tồn cách điện áp chiều có tần số F = Hz mà dung kháng tụ lại phụ thuộc vào tần số theo công thức Zc = 1/ ( x 3,14 x F x C ) tần số F = Hz dung kháng Zc = vơ cùng, tụ khơng dẫn điện chiều 13 Tụ điện có cho điện áp xoay chiều qua không, qua ? + Tụ điện cho điện áp xoay chiều qua điện áp xoay chiều có tần số > dung kháng tụ < vơ cùng, tụ dẫn điện điện trở (nhưng tụ không tiêu thụ công xuất điện trở ) Tần số điện xoay chiều cao điện dung tụ lớn Zc (dung kháng) nhỏ điện áp qua tụ dễ dàng 14 Tại điện áp xoay chiều lại qua tụ ? + Thực khơng có điện tử (e ) qua hai tụ cả, tụ dẫn điện xoay chiều tính chất phóng nạp tụ điện Khi điện áp bên lớn điện áp hai cực tụ nạp điện ngược lại điện áp bên nhỏ tụ phóng điện, điện áp xoay chiều liên tục đổi chiều tụ liên tục phóng nạp trở thành dẫn điện 15 Ứng dụng tụ điện ? + Tụ điện có ứng dụng sau : - Cho điện áp xoay chiều qua ngăn điện áp chiều lại, tụ sử dụng để truyền tín hiệu tầng khuyếch đại có chênh lệch điện áp chiều - Lọc điện áp xoay chiều sau chỉnh lưu ( loại bỏ pha âm ) thành điện áp chiều phẳng Đó nguyên lý tụ lọc nguồn - Với điện AC ( xoay chiều ) tụ dẫn điện với điện DC( chiều ) tụ lại trở thành tụ lọc 16 Tụ giấy, gốm tụ hố có ứng dụng giống khơng ? + Cùng tụ có tính chất dẫn điện xoay chiều lọc phẳng điện áp chiều, nhiên tụ giấy tụ gốm (trị số nhỏ) thường lắp mạch cao tần tụ hoá (trị số lớn) thường lắp mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp 17 Tụ điện hay hỏng dạng ? + Tụ giấy tụ gốm hay hỏng dạng bị dị bị chập + Tụ hố lại hay hỏng dạng bị khô ( giảm điện dung ) bị nổ điện áp tăng 18 Tụ điện hỏng thường sinh bệnh đặc trưng ? +Tụ hoá hỏng thường sinh bệnh chất lượng bệnh thường khó kiểm tra tụ không hỏng hẳn mà hỏng dạng giảm trị số, đặc điểm hỏng tụ máy chạy lâu bệnh giảm dần hết bệnh + Tụ giấy tụ gốm hỏng thường gây chập mạch tụ bị dò chập 19 Cách kiểm tra tụ điện mạch điện ? + Nếu nghi tụ bị hỏng ta phải hút rỗng chân khỏi mạch tháo để đo - Với tụ giấy hay tụ gốm dùng thang 1K ohm hay 10K ohm để kiểm tra, Tụ tốt sau phóng nạp kim đồng hồ phải trở vị trí cũ , kim khơng trở lên = ohm tụ bị dò chập - Với tụ hố dùng thang ohm 10 ohm kiểm tra độ phóng nạp phải so sánh với tụ trị số điện dung mới, độ phóng nạp tụ cịn tốt, độ phóng nạp tụ tụ bị giảm điện dung