Ý nghĩa tụ điện và cách đọc trị số

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric). Khi có điện thế chênh lệch hai bề mặt khi đó sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ nhưng trái dấu.

Bài viết tìm hiểu điện cơ bản:

Tụ điện theo đúng tên gọi chúng làm nhiệm vụ tích tụ năng lượng điện. Cụ thể là chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định.

Mặc dù có cách hoạt động hoàn toàn khác nhau nhưng về mặt lưu trữ năng lượng thì tụ điện có phần giống với ắc – quy là đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong diễn ra phản ứng hóa học để tạo ra các electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Đối với tụ điện thì đơn giản hơn, nó không tạo ra electron nó chỉ lưu giữ chúng, ngoài ra tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh và đây chính là một ưu điểm lớn so với ắc – qui.

Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích lũy điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.

Tụ điện được sử dụng trong các nguồn điện với vai trò làm giảm độ gợn sóng của nguồn trong các nguồn xoay chiều. Diễn giải đơn giản đó là tụ ngắn mạch cho dòng điện đi qua đối với dòng điện xoay chiều và hở mạch đối với dòng điện 1 chiều.

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại tụ điện khác nhau nhưng cơ bản chúng ta có thể chia tụ điện thành hai loại:

  • Tụ phân cực: là có cực xác định
  • Tụ không phân cực: không xác định cực dương âm cụ thể                 

Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện người ta đưa ra khái niệm điện dung của tụ điện. Khi điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại. Gía trị điện dung có đơn vị là Farad (F).  Thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro Fara (µF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF).            

Dưới đây là một số loại tụ phổ biến thường được sử dụng trong các linh kiện điện tử

1. Tụ hóa

 Đây là loại tụ có cực xác định, do vậy khi sử dụng loại tụ này cần phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp. Thông thường, loại tụ này thường có kí hiệu chân cụ thể cho người sử dụng bằng các ký hiệu.

Tụ hóa có hai dạng phổ biến là tụ có chân tại hai đầu trụ tròn của tụ và loại tụ hóa có 2 chân nối ra cùng 1 dầu trụ tròn. Đồng thời trên các tụ hóa thường được ghi kèm các giá trị điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được. Khi xảy ra trường hợp điện áp lớn hơn so với giá trị điện áp trên tụ, tụ sẽ bị phồng hoặc nổ tùy vào giá trị điện áp cung cấp. Do vậy, trong quá trình sử dụng đa phần tụ hóa điện áp lớn hơn được lựa chọn để đảm bảo tụ hoạt động tốt và đảm bảo tuổi thọ của tụ hóa.

2. Tụ Tantali (tantalum)

Đây cũng là một loại tụ điện nhưng có điện áp thấp hơn so với tụ hóa. Chúng khá đắt và có kích thước nhỏ được sử dụng khi có yêu cầu về tụ dung lớn nhưng kích thước nhỏ. Đối với tụ tantali  các giá trị tụ, điện áp cũng như cực của tụ thường được ghi trực tiếp trên nó.

3. Tụ không phân cực (không xác định cực)

Đây là các dạng tụ nhỏ có thể chịu được các điện áp cao mà thông thường khoảng 50V hay 250V. Các loại tụ không phân cực rất đa dạng với nhiều hệ thống chuẩn đọc giá trị khác nhau. Rất nhiều các loại tụ có giá trị nhỏ được ghi thẳng ra ngoài mà không cần có hệ số nhân nào, nhưng cũng có những loại tụ có thêm các giá trị cho hệ số nhân.

Cách đọc các mã số được dùng cho các loại tụ có giá trị nhỏ lần lượt là:

  • Giá trị thứ 1: hàng chục
  • Giá trị thứ 2: hàng đơn vị
  • Giá trị thứ 3: là số không nối tiesp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2.  Giá trị của tụ được đọc theo chuẩn là giá trị picro Fara (pF)
  • Chữ số đi kèm sau cùng là giá trị sai số của tụ.

4. Tụ Polyester

Đây là loại tụ có nhược điểm dễ bị hỏng do nhiệt hàn nóng, do đó khi sử dụng thường có kỹ thuật riêng để hàn tránh làm hỏng tụ. Giá trị của loại tụ này thường được in ngay trên tụ theo giá trị pF

5. Tụ điện biến đổi

Tụ xoay là tên gọi khác của loại tụ này, chúng thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio với các giá trị rất nhỏ. Rất nhiều các tụ xoay có vòng xoay ngắn nên chúng không phù hợp cho các dải biến đổi rộng như là điện trở hoặc các chuyển mạch xoay. Chính vì thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là các mạch định thời, các mạch chỉnh thời gian thì người ta thường thay các tụ xoay bằng các điện trở xoay và kết hợp với giá trị tụ điện xác định.

6. Tụ chặn

Là các tụ xoay có giá trị rất nhỏ, chúng thường được sử dụng trực tiếp lên bản mạch điện tử và điều chỉnh sau khi mạch đã được chế tạo xong. Tuốc nơ vít là công cụ có thể giúp điều chỉnh loại tụ chặn này.

Một tính chất quan trọng của tụ điệ là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều

  • Tụ nạp điện: Theo hình trên khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này sẽ làm bóng đèn lóe sáng, khi tụ nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.
  • Tụ phóng điện: Khi tụ nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương của tụ phóng qua bóng đèn về cực âm làm bóng lóe sáng, khi tụ phóng hết điện thì đèn sẽ tắt

Cách đọc tụ điện phụ thuộc vào giá trị được ghi trên thân tụ

  • Tụ hóa: giá trị điện dung của tụ hóa được ghi trực tiếp trên thân tụ, có phân cực và luôn có hình trụ.

Tụ hóa ghi điện dung là 185µF/320V

  • Tụ giấy, tụ gốm: thường có trị số ghi bằng ký hiệu, được đọc bằng cách lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3)

Ví dụ:

Bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đó chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, trường hợp quá điện áp tụ sẽ bị nổ.