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.

- Khi vẽ mạch điện, tụ điện được kí hiệu như hình

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

+ Để tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản cực của tụ điện với hai cực của nguồn điện một chiều. Bản nối với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm. Điện tích trên hai bản tụ điện có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. Ta gọi độ lớn của điện tích trên một bản tụ điện là điện tích của tụ điện.

+ Sau khi tích điện cho tụ điện, ta bỏ nguồn điện ra và nối hai bản tụ điện với một điện trở, sẽ có dòng điện chạy qua điện trở và điện tích trên tụ điện giảm nhanh, Ta gọi đó là sự phóng điện của tụ điện.

- Tụ điện gồm: tụ điện phẳng, tụ điện hình trụ.

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: .

- Định nghĩa đơn vị đo điện dung: fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt hiệu điện thế 1 V vào hai bản tụ điện thì điện tích của tụ điện là 1 C.

2. Điện dung của bộ tụ điện

a) Ghép nối tiếp

- Ghép nối tiếp n tụ điện chưa tích điện có điện dung C₁, C₂,…, C_n­ với nhau rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U.

- Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định theo công thức sau:

U = U₁ + U₂ + … + U_n

Q = Q₁ = Q₂ =…= Q_n

b) Ghép song song

- Ghép n tụ điện chưa tích điện có điện dung C₁, C₂,…, C_n­ song song với nhau rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U.

- Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định theo công thức sau:

U = U₁ = U₂ = … = U_n

Q = Q₁ + Q₂ +…+ Q_n

C = C₁ + C₂ +…+ C_n

III. NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN

- Công để tích điện cho tụ điện đến điện tích Q bằng tổng các điện tích nhỏ Δq là A bằng tổng các công nhỏ ΔA hay tổng diện tích các hình thang tương ứng. Công A của lực điện đã thực hiện chính bằng diện tích tam giác OQM:

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

Ở đây, điện tích Q có đơn vị là culong; hiệu điện thế U đơn vị là vôn; điện dung C đơn vị là fara; năng lượng W có đơn vị là jun.

- Năng lượng của tụ điện cũng chính là năng lượng điện trường trong tụ điện.

IV. ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG CUỘC SỐNG

- Tích trữ năng lượng là chức năng của tụ điện được sử dụng trong rất nhiều thiết bị điện như động cơ xe máy, máy hàn dùng công nghệ phóng điện của tụ,…

- Ngoài ra, tụ điện còn có chức năng: lưu trữ điện tích, lọc dòng điện một chiều,…