Tụ điện là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công dụng của tụ điện

Mạch điện gồm nhiều chi tiết cấu thành, tạo nên mạch xuyên suốt, ổn định. Tùy theo yêu cầu khác nhau mà linh kiện khác nhau được sử dụng để kiểm soát dòng. Tụ điện là một linh kiện được sử dụng khá phổ biến trong mạch điện. Tuy nhiên có ít người hiểu đặc điểm, bản chất của tụ điện là gì?

Bài viết dưới đây của Nguyễn Giang sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ bản chất của tụ điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như công dụng của tụ điện trong hệ thống.

Tụ điện là gì? Công dụng của linh kiện điện tử này là gì?

Tụ điện quen thuộc trong nhiều mạch điện tử. Vậy, bản chất tụ điện là gì và công dụng của chúng trong mạch điện như thế nào?

Tụ điện là gì?

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động sử dụng trong mạch điện. Tụ điện - Capacitor là một hệ 2 vật dẫn được đặt song song và ngăn cách với nhau bằng một lớp cách điện. Khi có sự chênh lệch điện thế giữa 2 bề mặt sẽ chứa cùng điện lượng nhưng trái dấu nhau. 

Sự tích tụ điện tích ở 2 bề mặt tạo nên khả năng tích trữ năng lượng từ trường của tụ. Khi chênh lệch điện thế giữa 2 bản tụ là điện thế xoay chiều, thì sự tích lũy điện tích sẽ bị chậm pha so với điện áp, từ đó tạo nên trở kháng của tụ xoay chiều.

Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ có nhiều điểm tương đồng với Acquy. Khác với Acquy, tụ điện không thể tạo ra electron, và chúng chỉ có thể lưu trữ chúng. Khả năng nạp và xả năng lượng của tụ rất nhanh, nhanh hơn nhiều so với Acquy.

Công dụng của tụ điện trong mạch

Tụ được dùng nhiều trong mạch điện, vậy công dụng và chức năng của linh kiện này là gì?

• Nhiệm vụ được biết đến nhiều nhất của tụ điện là khả năng dự trữ và cung cấp năng lượng. Ưu điểm của tụ là khả năng lưu trữ mà không làm tiêu hao điện năng.
• Tụ có thể dẫn dòng xoay chiều và hoạt động như một trở năng. Khi tần số dòng xoay chiều càng lớn thì dung kháng càng nhỏ, hỗ trợ đắc lực cho việc lưu thông dòng.
• Tụ hoạt động ngăn điện áp 1 chiều và dẫn dòng xoay chiều, giúp truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại tín hiệu.
• Khả năng lọc dòng xoay chiều thành dọc 1 chiều, nhờ việc phá bỏ pha âm. 
• Với nhiều công dụng, do vậy, tụ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, có thể kể đến như:
• Ứng dụng trong kỹ thuật điện tử, thiết kế bảng mạch, dự trữ và cấp năng lượng cho các linh kiện.
• Ứng dụng trong bộ khuếch đại âm thanh của xe hơi, nhờ khả năng truyền tín hiệu giữa các tầng hiệu quả.
• Ứng dụng xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số động cho máy tính nhị phân.
• Ứng dụng tụ trong radar, thiết bị quân sự, vũ khí hạt nhân…
• Tụ được dùng nhiều trong mạch xử lý tín hiệu, mạch điều chỉnh, khởi động động cơ…

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tụ điện tử

Để hiểu hơn về tụ điện, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử thụ động này.

Cấu tạo của tụ gồm những gì?

Cấu tạo cơ bản của tụ điện sẽ gồm 2 tấm dẫn điện được đặt song song và ngăn cách với nhau bằng dung dịch điện môi cách điện. Phần dây dẫn của tụ có thể là giấy bạc hoặc màng mỏng. Trong khi, chất cách điện có thể là gốm, mica, giấy, thủy tinh… Thông thường dựa trên vật liệu cách điện mà tụ điện được đặt tên tương ứng.

Nguyên lý hoạt động của tụ như thế nào?

Cách thức hoạt động của tụ là lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường, bằng cách lưu trữ các electron. Khi 2 bản tụ được tích điện, chúng sẽ tạo ra sự chênh lệch hiệu điện thế giữa 2 đầu bản cực. Tụ cũng có thể phóng ra electron để tạo thành dòng điện. Đây là đặc tính nạp và phóng điện của tụ, do vậy linh kiện này có thể dẫn dòng xoay chiều.

Trường hợp điện áp ở 2 bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian. Nếu ta cắm sạc tụ có thể gây hiện tượng nổ tụ, bởi có tia lửa điện khi có dòng điện tăng vọt. Đây được gọi là nguyên lý nạp xả của tụ.

Phân loại tụ điện hiện có trên thị trường

Tụ điện được sử dụng khá phổ biến, phát triển thành nhiều loại, với đặc trưng khác nhau. Về cơ bản, chúng ta sẽ phân loại tụ dựa trên chất cách điện: tụ gốm, tụ giấy, tụ mica, tụ thủy tinh, tụ cát, tụ sứ…

Ngoài ra chúng ta còn có các loại tụ phổ biến như:

• Tụ hóa: loại tụ phân cực âm và dương, có hình trụ. Điện dung của tụ thường dao động trong khoảng 0,47 µF đến 4700 µF.
• Tụ xoay: Tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, thường lắp trong thiết bị radio.
• Tụ lithium ion: Loại tụ có năng lượng cao, để tích dòng 1 chiều.

Trên đây là những chia sẻ về tụ điện - một linh kiện điện tử được sử dụng khá phổ biến trong nhiều thiết bị điện tử, mạch. Hy vọng thông tin sẽ hữu ích cho bạn đọc đang tìm hiểu về đặc điểm, cấu tạo, chức năng cũng như các loại tụ phổ biến nhất hiện nay.

>> Xem thêm bài viết liên quan:

1. Cảm biến là gì? Các loại cảm biến công nghiệp phổ biến hiện nay
2. Cảm biến hồng ngoại là gì? Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại