Công thức điện dung của tụ điện Công thức tụ điện

Tụ điện là gì? Câu tạo của tụ điện như thế nào? Công thức điện dung là gì? Tụ điện có tác dụng gì? Đơn vị đo tụ điện là gì? Trong bài viết này Download.vn xin chia sẻ đến các bạn những kiến thức về vấn đề trên.

Hi vọng với những kiến thức cơ bản về tụ điện các bạn học sinh lớp 11 có thêm nhiều gợi ý tham khảo, củng cố kiến thức để giải nhanh được các bài tập Vật lí. Đồng thời biết ứng dụng vào cuộc sống thực tiễn. Nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn cùng đón đọc.

1. Tụ điện là gì

Tụ điện là một linh kiện điện tử để lưu trữ năng lượng có nhiều kích thước và hình dạng. Tụ có cấu tạo gồm 2 bản cực đặt song song và ngăn cách bởi lớp điện môi ở giữa. Bản cực là những vật liệu dẫn điện và người ta thường sử dụng kim loại mỏng. Điện môi là những chất cách điện như thủy tinh, gốm hay các vật liệu khác.

Tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng lại có tính chất cách điện với dòng 1 chiều. Pin và tụ điện giống nhau ở chỗ đều lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, pin sẽ giải phóng năng lượng dần dần, còn tụ thì lại xả điện rất nhanh.

2. Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo 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 được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm; thủy tinh, giấy; giấy tẩm hoá chất; gốm; mica; màng nhựa hoặc không khí. Các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

3. Công thức điện dung

- Điện dung của tụ điện:

\(C=\frac{Q}{U}\)

- Năng lượng của tụ điện: 

\(\mathrm{W}=\frac{\mathrm{Q}^{2}}{2 \mathrm{C}}=\frac{1}{2} \mathrm{QU}=\frac{\mathrm{CU}^{2}}{2}\)

4. Công dụng của tụ điện

• Lọc nguồn đầu vào, lọc nguồn đầu ra đối với các thiết bị như đầu đĩa DVD, đầu thu kỹ thuật số.
• Tinh chỉnh rà sóng trên các thiết bị đài radio là ứng dụng của tụ điện xoay.
• Tụ điện xoay chiều, tụ điện phẳng, tụ điện cho quạt trần, quạt làm mát, quạt gió,…
• Dùng bảo vệ và ổn định công suất âm thanh cho loa.
• Dùng để hạ áp trong các mạch đơn giản, kích thước nhỏ không lắp được các cuộn cảm như: mạch đèn ngủ, mạch vợt muỗi,…
• Lọc dòng xoay chiều sau khi chỉnh lưu để chuyển đổi dòng điện xoay chiều sang một chiều.
• Dùng trong các thiết bị chuyển đổi nguồn, chuyển đổi tín hiệu…
• Lọc nhiễu tín hiệu (xung PWM).
• Khử các tia lửa điện trong động cơ điện một chiều.

5. Ứng dụng của tụ điện

• Tụ điện là linh kiện điện tử không thể thiếu trong các bo mạch điều khiển từ công nghiệp đến dân dụng như : Tivi, tủ lạnh, máy giặt,…
• Để khởi động – động cơ 1 pha thì bắt buộc phải dùng tụ điện để kích hoạt motor. Tùy vào nhu cầu sử dụng mà ta chọn tụ điện thích hợp. Gồm có tụ ngậm và tụ đề.
• Bên trong các máy hàn điện tử sử dụng tụ điện khá nhiều dùng nạp và phóng điện trong mạch khuếch đại. Để làm nóng chảy kim loại thì cần một dòng điện khá lớn, máy hàn cơ tăng dòng điện bằng lõi kim loại và dây đồng. Nhược điểm tiêu thụ điện cao, trọng lượng nặng.
• Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.

6. Bài tập tính điện dung của tụ điện

Bài 1: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt một hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ thì tụ điện tích được điện lượng bằng bao nhiêu?

Bài 2: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4V thì tụ tích được điện lượng là 2μ C. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng bằng bao nhiêu?

Bài 3: Hai đầu tụ có điện dung là 20 μF thì hiệu điện thế là 5V thì năng lượng tích được bằng bao nhiêu?

Bài 4: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trường trong lòng tụ bằng bao nhiêu?