Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa và công thức tính bạn cần biết

Giá trị điện dung là một đại lượng thường được nhắc đến trong lĩnh vực điện tử. Vậy vai trò của giá trị điện dung là gì, ý nghĩa của nó và công thức tính như thế nào? Những thông tin này sẽ được giải đáp chi tiết trong nội dung bài viết dưới đây.

Giá trị điện dung là gì? Con số đại diện cho điều gì?

Điện dung hay giá trị điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định.

Giá trị điện dung là gì? Con số đại diện cho điều gì?

Như chúng ta đã biết, tụ điện được cấu tạo bởi hai bản kim loại đặt song song với nhau, ở giữa là một lớp điện môi cách điện. Lớp điện môi này thường được làm từ các vật liệu như thủy tinh, gốm, giấy có tẩm hóa chất hoặc không khí,… Lớp điện môi sẽ làm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện. Điện môi không khí được gọi là tụ điện không khí, điện môi gốm tạo ra tụ gốm, v.v., vì vậy chúng ta sẽ có các loại tụ điện khác nhau.

Mỗi loại tụ điện sẽ có công dụng và giá trị điện dung khác nhau. Điện tích Q của tụ điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U giữa hai bản tụ điện.

Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu tụ điện thì hai đầu tụ điện tích điện trái dấu và chất điện môi ở giữa được tích điện bởi điện trường. Điện trường này tích tụ nhiều hay ít phụ thuộc vào giá trị điện dung của tụ điện.

Trong hệ SI, giá trị của điện dung được biểu thị bằng đơn vị Fara với ký hiệu F. Quy đổi giá trị của F được tính như sau:

• 1pF = 10-12F
• 1nF = 10-9F
• 1μF = 10-6F
• 1mF = 10-3F

Ngoài việc biết giá trị điện dung, bạn cũng cần xác định loại điện môi. Điện môi là chất dẫn điện kém và do đó có điện trở suất rất cao.

Ý nghĩa của giá trị điện dung

Nguyên tắc tích trữ năng lượng điện trường trong tụ điện là thông qua tích trữ êlectron và phóng điện tích để tạo thành dòng điện. Đó là lý do tại sao các tụ điện có độ dẫn AC khác nhau.

Đọc thêm: Sóng hài là gì? (Siêu âm là gì?) Tần số sóng hài trong mạch điện xoay chiều

Ý nghĩa của giá trị điện dung

Điện áp xoay chiều thay đổi theo thời gian, hiệu suất nạp xả của tụ điện khiến dòng điện tăng đột biến dẫn đến hiện tượng phóng tia lửa điện, nổ tụ điện. Vì vậy, chúng ta cần chú ý đến trị số điện môi và trị số điện dung của tụ điện để đảm bảo an toàn cho mạch điện.

Nếu điện áp đặt vào tụ điện cao hơn định mức có thể làm đứt lớp điện môi giữa hai bản tụ điện, gây nổ. Một nguyên nhân khác gây nổ tụ điện là rò rỉ hoặc bay hơi chất điện môi. Đây là kết quả của việc tụ điện quá nóng hoặc kết nối sai, nguồn không phù hợp với định mức của tụ điện.

Do đó, giá trị điện dung đóng một vai trò rất quan trọng trong việc lắp đặt tụ điện. Điện dung giúp xác định khả năng chứa điện tích của tụ điện. Nhờ đó, người dùng sẽ cài đặt đúng điện áp định mức, hạn chế hư hỏng tụ điện trong mạch.

Công thức tính giá trị điện dung

Giá trị điện dung của tụ điện được tính theo công thức sau:

Q = C*U hoặc C = Q/U

Trong đó:

• C là giá trị điện dung của tụ điện có đơn vị là F .
• Q là điện tích
• U là hiệu điện thế đặt vào hai bản tụ điện có đơn vị là V .

Tuy nhiên, mỗi loại tụ điện sẽ có một công thức tính điện dung khác nhau.

Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng

Tụ điện phẳng là tụ điện có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau. Lớp điện môi sẽ ngăn cách hai tấm kim loại này để thực hiện quá trình tích điện.

Khi nối nguồn điện với hai bản của tụ điện sẽ diễn ra quá trình nạp điện cho tụ điện. Cực dương được nối với bản tụ điện dương và cực âm được nối với bản tụ điện âm.

Công thức tính trị số điện trường của tụ điện phẳng như sau:

Trong đó:

• d: Khoảng cách giữa hai bản tụ điện (m)
• S: Diện tích tấm tụ (m2)
• ε: Hằng số điện môi

Từ công thức tính này ta thấy điện dung của tụ phẳng phụ thuộc khá nhiều vào khoảng cách giữa hai bản, diện tích và loại chất điện môi. Vật liệu của tấm tụ điện không ảnh hưởng đến giá trị điện dung.

Đọc thêm: Điện áp dây và điện áp pha là gì? Sơ đồ mạch điện 3 pha 4 dây

Công thức tính giá trị điện dung của tụ điện hóa học (tụ điện trụ)

Tụ điện hoặc tụ điện là tụ điện phân cực với một tấm cực dương kim loại. Trong đó chất điện môi là lớp oxit cách điện. Trên thị trường có 2 loại tụ điện phổ biến là hình trụ và hình tròn. Công thức tính điện dung của tụ điện hình trụ là:

Trong đó:

• H là chiều cao tấm
• R1 là bán kính tiết diện trụ trong
• R2 là bán kính của mặt cắt ngang hình trụ bên ngoài

Đối với loại tụ điện này, giá trị điện dung phụ thuộc vào tiết diện của tụ điện, tiết diện càng lớn thì giá trị càng nhỏ, chiều cao của tụ điện càng lớn thì giá trị càng lớn.

Công thức tính điện dung của tụ điện

Tụ điện hình cầu có công thức tính điện dung sau:

Trong đó:

• R1: Bán kính mặt cầu nội tiếp
• R2: Bán kính mặt cầu ngoại tiếp

Như vậy loại tụ điện hình cầu có giá trị điện dung phụ thuộc vào bán kính hình cầu của tụ điện.

Công thức tính giá trị điện dung của tụ điện

Trong mạch điện, ngoài việc sử dụng riêng lẻ, tụ điện còn được mắc nối tiếp hoặc song song. Mỗi loại dây sẽ có cách tính tổng điện dung khác nhau.

Công thức tính điện dung của tụ điện mắc nối tiếp

Hiệu điện thế cung cấp cho tụ điện sẽ bằng tổng các hiệu điện thế cung cấp cho mỗi tụ điện: U = U1 + U2 + … + Un

Khi mắc nối tiếp các tụ điện cần chú ý mắc đúng chiều: Cực âm của tụ điện trước nối với cực dương của tụ điện sau.

Công thức tính điện dung của tụ điện mắc song song

Hiệu điện thế tổng của các tụ điện: U = 1/U1 + 1/U2 + … + 1/Un

Việc lắp đặt song song các tụ điện hóa cần chú ý kết nối theo cùng một hướng tích cực và tiêu cực.

Trên đây là thông tin về giá trị điện dung của tụ điện. Hy vọng những thông tin trong bài viết sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến ​​thức bổ ích.

Bạn thấy bài viết Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa và công thức tính bạn cần biết có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa và công thức tính bạn cần biết bên dưới để Trường THPT Phan Đình Phùngcó thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptphandinhphung.edu.vn của Trường THPT Phan Đình Phùng

Nhớ để nguồn bài viết này: Trị số điện dung là gì? Ý nghĩa và công thức tính bạn cần biết của website thptphandinhphung.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục