Tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện? Công dụng của tụ điện là gì?

Cô Nguyễn Thanh Phương 28/10/2023

Mời các em theo dõi nội dung bài học về Tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện? Công dụng của tụ điện là gì? do thầy cô trường THCS Bình Chánh biên soạn. Hy vọng sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học tốt và hoàn thành tốt bài tập của mình.

Mục lục

Tụ điện là gì?

– Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn đó gọi là một bản của tụ điện.

– Nó dùng để chứa điện tích.

Bạn đang xem: Tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện? Công dụng của tụ điện là gì?

– Tụ điện được dùng phổ biến là tụ điện phẳng. Cấu tạo của tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi.

– Trong mạch điện, tụ điện được biểu diễn bằng kí hiệu vẽ dưới đây:

Cấu tạo của tụ điện

– Là tập hợp của hai hay nhiều vật dẫn ngăn cách bởi lớp điện môi.

– Cấu tại của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và dược ngăn cách bởi một lớp điện môi.

– Dây dẫn của tụ điện có thể dử dụng làm giấy bạc, màng mỏng…..

– Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, mang nhựa hoặc không khí. các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện. Tùy theo lớp cách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng.

Công dụng của tụ điện là gì?

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.

Và nhiều hơn nữa những công dụng của tụ điện nữa mà Kocher muốn chia sẻ. Chính vì tác dụng của tụ điện có quá nhiều ưu điểm đến việc lưu trữ và khả năng lọc, phóng nạp nên nó được ứng dụng vào thực tế với rất nhiều công trình.

Cách tích điện cho tụ điện

– Muốn tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện

– Bản nối cực dương sẽ tích điện dương, bản nối cực âm sẽ tích điện âm.

– Độ lớn điện tích trên mỗi bản của tụ điện khi đã tích điện gọi là điện tích của tụ điện.

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc qui nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện. Nhưng nó không có khả năng sinh ra các điện tích electron. Đây cũng là điểm khác biệt lớn của tụ điện với ắc qui.

Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của tụ điện. Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều.

Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến.

Các loại tụ điện hiện nay

+ Người ta lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện : tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,…

+ Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi được (còn gọi là tụ xoay ).

Cách tính điện cho tụ điện

– Nối hai bản tụ điện vào hai cực của nguồn điện tương ứng

– Do sự nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích hai bản bao giờ cũng có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu

Điện dung của tụ điện

Điện tích Q mà một tụ điện nhất định tích được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt giữa hai bản của nó.

Q = CU hay $C=\dfrac{Q}{U}$

Đại lượng C được gọi là điện dung của tụ điện. Nó đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Thật vậy, dưới một hiệu điện thế U nhất định, tụ có điện dung C sẽ tích được điện tích Q lớn.

Vậy : Điện dung của tụ điện được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

Đơn vị điện dung

rong công thức (6.1) nếu Q đo bằng đơn vị Cu-lông (C), U đo bằng đơn vị là Vôn (V) thì C đo bằng đơn vị fara (kí hiệu là F).

Fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích được điện tích 1 C.

Các tụ điện thường dùng chỉ có điện dung từ 10^-12 F đến 10^-6 F. Vì vậy ta thường dùng các ước của fara:

1 micrôfara (kí hiệu là μF) = 1.10^-6 F.

1 nanôfara (kí hiệu là nF) = 1.10^-9 F.

1 picôfara (kí hiệu là pF) = 1.10^-12 F.

Năng lượng của điện trường trong tụ điện

Người ta chứng minh được công thức tính năng lượng của điện trường trong tụ điện:

$W=\dfrac{Q^2}{2C}=\dfrac{CU^2}{2}$

Ứng dụng của tụ điện trong thực tế

Trong kỹ thuật điện, ứng dụng của tụ điện trong thực tế như sau:

– Trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử tụ điện được sử dụng rất phổ biến.

– Tụ điện được cấu tạo sử dụng trong hệ thống âm thanh của các loại xe hơi cao cấp. Bởi vì tụ có công dụng tích tụ năng lượng điện cho bộ khuếch đại hoạt động được ổn định.

– Ngoài ra tụ điện có thể sử dụng để xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số cho các máy tính nhị phân.

– Tụ điện còn được ứng dụng trong chế tạo các loại: máy phát điện công nghiệp, máy hút bụi công nghiệp…

– Đặc biệt ứng dụng thiết thực nhất của máy hút bụi chính là tích trữ năng lượng điện.

Trong vấn đề xử lý thông tín, tín hiệu, khởi động động cơ và mạch điều chỉnh tụ điện cũng đóng một vai trò quan trọng.

Câu hỏi ôn tập về tụ điện

Câu 1. Phát biểu nào dưới đây là sai?

A. Điện trở dùng hạn chế hoặc điều chỉnh dòng điện và phân chia điện áp trong mạch điện

B. Tụ điện có tác dụng ngăn cản dòng điện 1 chiều và cho dòng điện xoay chiều đi qua

C. Cuộn cảm thường dùng để dẫn dòng điện một chiều, chặn dòng điện cao dần

D. Điện áp định mức của tụ là trị số điện áp đặt vào hai cực tụ điện để nó hoạt động bình thường

Đáp án đúng là D

Câu 2. Chọn phát biểu sai trong những phát biểu được liệt kê dưới đây?

A. Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định

B. Tụ điện là dụng cụ thường dùng để tích và phóng điện trong mạch

C. Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và cách nhau bởi một lớp cách điện

D. Điện tích Q mà tụ điện tích được tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế đặt giữa hai bản của nó

Đáp án đúng là D

Câu 3. Trường hợp nào sau đây tạo thành một tụ điện?

A. Hai bản bằng nhôm phẳng sonh song giữa hai bản là một lớp giấy tẩm dung dịch NaOH

B. Hai bản bằng nhựa phẳng đặt song song giữa hai bản là một lớp giấy tẩm paraphin

C. Hai bản bằng nhôm phẳng đặt song song giữa hai abnr la một lớp giấy tẩm paraphin

D. hai bản bằng thủy tinh phẳng đặt song song giữa hai bản là một lớp giấy tẩm dung dịch muối ăn

Đáp án đúng là C

Câu 4. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó tồn tại dưới dạng hóa năng

B. Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó tồn tại dưới dạng cơ năng

C. Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó tồn tại dưới dạng nhiệt năng

D. Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó là năng lượng của điện trường trong tụ điện

Đáp án đúng là D

Câu 5. Phát biểu nào dưới đây là không đúng?

A. Tụ điện là một hệ hai vật đặt gần nhau nhưng không tiếp xúc với nhau, mõi vật dẫn là một bản tụ điện

B. Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ

C. Điện dung của tụ điện được đo bằng hương số giữa điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ

D. Hiệu điện thế giới hạn của tụ diện là hiệu điện thế lớn nhất đặt vào hai bản tụ điện mà lớp điện môi của ụ điện đã bị đánh thủng

Đáp án đúng là D

Câu 6. Điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào?

A. hình dạng và kích thước hai bản tụ

B. khoảng cách giữa hai bản tụ

C.bản chấy của hai bản tụ điện

D. điện môi giữa hai bản tụ điện

Đáp án đúng là C

Câu 7. Một tụ điện phẳng, hai bản có dạng hình tròn bán kính r. nếu đồng thời tăng bán kính hai bản tụ và khoảng cách giữa hai bên lên 2 lần thì điện dung của tụ điện thay đổi như thế nào?

A. không thay đổi

B. giảm 2 lần

C. tăng 2 lần

D. tăng 4 lần

Đáp án đúng là C

Câu 8. Trong các yếu tố sau đây:

I. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện

II. Vị trí tương quan giữa hai bản

III. Bản chất giữa điện môi giữa hai bản

Điện tích của tụ điện phẳng phụ thuộc vào các yếu tố nào?

A. I, II, III

B. I, II

C. II, III

D. I, III

Đáp án đúng là A

Câu 9. Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U. Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng lên 2 lần thì?

A. điện dung và hiệu điện thế cả tụ giảm 2 lần

B. điện dung và hiệu điện thế của tụ tăng lên 2 lần

C. điện dung giảm 2 lần và hiệu điện thế tăng lên 1 lần

D. điện dung tăng lên 2 lần và hiệu điện thế giảm đi 2 lần

Đáp án đúng là C

Câu 10. Sau khi được nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó tồn tại dưới dạng nào?

A. hóa năng

B. cơ năng

C. nhiệt năng

D. năng lượng điện trường trong tụ điện

Đáp án đúng là D

***

Trên đây là nội dung bài học Tụ điện là gì? Cấu tạo của tụ điện? Công dụng của tụ điện là gì? do thầy cô trường THCS Bình Chánh biên soạn và tổng hợp. Hy vọng sẽ giúp các em hiểu rõ nội dung bài học và từ đó hoàn thành tốt bài tập của mình. Đồng thời luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra sắp tới. Chúc các em học tập thật tốt.

Đăng bởi THCS Bình Chánh trong chuyên mục Học tập