Chương 2: TỤ ĐIỆN Linh kiện thụ động (có bài tập liên quan)

Chương 2

16/08/2021 1

I. CẤU TẠO

Bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt
song song nhau.
Điện môi làm bằng chất cách điện:
giaáy, mica, goám…
Ký hiệu : C

16/08/2021 2

II. ÑIỆN DUNG

Là khả năng tích điện của tụ điện và được tính theo
coâng thức :

S : diện tích bản cực đơn vị là m2

d : bề dày lớp điện môi đơn vị là m

e : hằng số điện môi tuỳ thuộc vào chất cách điện

( Không khí khô e = 1; giấy e = 3,6; Gốm (Ceramic) e =
5,5; Mica e = 4 - 5)
C : điện dung có đơn vị là F (Farad), µF, nF, pF
1µF = 10-6F ; 1nF = 10-9F ; 1pF = 10-12F

16/08/2021 3

III. Đặc tính của tụ đối với doøng
điện một chiều

Khaûo sát thí nghiệm :

Ø K1 đóng tụ nạp điện làm đèn loé sáng
Ø K2 đóng tụ phóng điện làm đèn loé sáng

16/08/2021 4

UDC +- 1K R
2 + +
C
--

Tụ nạp điện :

Khi K ở 1, tụ bắt đầu nạp điện. Điện áp tức thời
trên 2 đầu tụ:

t: thời gian tụ nạp, đơn vị là giây (s)

e = 2,71828

t = R.C (hằng số thời gian, đơn vị là giây -s)

16/08/2021 5

Dòng điện tức thời của tụ là :

V I = VDC
R
VDC
0,8VDC • •0,98 • 0,99
0,6VDC
0,4VDC • 0,86 0,95
0,2VDC • 0,14
• 0,63 đienä áp tụ nạp v c(t)
• 0,37
donø g đienä nạp i c(t)

• 0,05 0,02 • 0,01

•

2t 3t 4t 5t

16/08/2021 6

UDC +- 1K R
2 + +
C
--

Tụ xả điện :

Khi K ở 2, tụ bắt đầu phóng điện. Điện áp tức
thời trên 2 đầu tụ:

t: thời gian tụ nạp, đơn vị là giây (s)
e = 2,71828
t = R.C (hằng số thời gian, đơn vị là giây -s)

16/08/2021 7

Dòng điện tức thời của tụ là :

V I = VDC
R
VDC
0,8 VDC điện áp tụ xả vc(t)
0,6 VDC
0,4 VDC • 0,37 • • 0,14 0,05 • 0, 02 • 0, 01 dòng điện xả ic(t) t
0,2 VDC
t 2t 3t 4t 5t
16/08/2021
8

v Điện tích tụ nạp :

Q = CU Q: điện tích (coulomb)
C: điện dung (Farad)

U: điện áp nạp trên tụ (volt)

v Năng lượng tụ nạp và xả :

W : điện năng (joule-J)
C: điện dung (farad-F)

U: điện áp trên tụ (volt-V)

v Điện áp làm việc :

Khi tăng điện áp nạp trên tụ quá mức thì điện môi sẽ bị đánh
thủng (điện áp đánh thủng). Điện áp giới hạn của tụ gọi là
điện áp làm việc và điện áp này phải nhỏ hơn điện áp đánh
thủng vài lần.

16/08/2021 9

Thông thường, người ta cho điện trường đánh thủng
và nó liên hệ với điện áp đánh thủng theo công thức:

E: điện trường (kV/cm)
U: điện áp (kV)
d: bề dày điện môi (cm)

Điện trường đánh thủng của một số điện môi thông dụng :

- Giấy tẩm dầu E = 100 ÷ 250kV/cm

- Gốm (Ceramic) E = 150 ÷ 200kV/cm

- Mica E = 500kV/cm

v Thông số kỹ thuật của tụ : Điện dung C (đơn vị là F, µF)

Điện áp làm việc (đơn vị là V)

16/08/2021 10

IV. Phân loại tụ điện

1. Tụ oxit hoá (tụ hoá)

Tụ hoá có điện dung lớn từ 1 µF đến
10.000 µF là loại có phân cực tính.
Điệän áp làm việc nhỏ hơn 500V.

™ Ký hiệu và hình dáng thực tế của tụ hoá

+ + +

- - -

16/08/2021 11

2. Tụ gốm (Ceramic)

Tụ gốm có điện dung lớn từ 1 pF đến 1 µF là loại
không có phân cực tính. Điện áp làm việc đến vài
trăm Volt.

™ Ký hiệu và hình dáng thực tế của tụ gốm

16/08/2021 12

™ Cách đọc trị số của tụ gốm

.01 100 22hF 102J 1: số thứ nhất
0: số thứ hai
50V 25V 2: số bội
J: sai số

C = 0,01µF C = 100rF C = 22hF C = 1000rF ± 5%

Qui ước về sai số của tụ là: 13
J = ± 5%
K = ± 10%
M = ± 20%

16/08/2021

104
100,000 pF = 100 nF

33
33 pF

16/08/2021 14

3. Tụ giấy

Tụ giấy không có cực tính, điện áp đánh
thủng khoảng vài traêm Volt.

16/08/2021 15

4. Tuï mica

Tuï mica có điện dung lớn vài pF đến vài trăm nF là loại
không có cực tính. Điện áp làm việc nhỏ hơn 500V.

™ Ký hiệu và hình dáng thực tế của tuï mica

16/08/2021 16

5. Tụ màng mỏng

Tụ màng mỏng có điện dung từ vài trăm pF đến vài
chục µ F là loại không có cực tính. Điện áp làm việc
cao đến hàng ngàn Volt.

™ Ký hiệu và hình dáng thực tế của tụ màng mỏng

16/08/2021 17

6. Tụ tantali (tantalum)

Tụ tantali có điện dung từ 0,1 µ F đến 100 µ F là loại
có cực tính. Điện áp làm việc thấp chỉ vài chục Volt.

™ Ký hiệu và hình dáng thực tế của tụ tang

16/08/2021 18

CÁC TRỊ SỐ ĐIỆN DUNG TIÊU BIỂU

Tụ điện có các trị số điện dung theo tiêu chuẩn với các

số thứ nhất và thứ hai nhö sau:
10 - 12 - 15 - 18 - 22 - 17 - 33 - 39 - 47 - 56 - 68 - 75 -
82

Thí dụ: tụ điện 10pF – 100pF – 1nF – 10nF …
22pF – 220pF - 2,2nF – 22nF …
68pF – 680pF - 6,8nF – 68nF …

16/08/2021 19

V. Đặc tính của tụ đối với dòng
điện xoay chiều

Cường độ dòng điện là:

Điện tích tụ nạp được là: Q = C.U

Đối với dòng điện xoay chiều:

u(t) = Um .sinwt

Dòng điện tức thời là:

Dòng điện cực đại là: Im = CUmw
16/08/2021 Điện áp cực đại là: 20