Tụ điện và một số ứng dụng của tụ điện trong khoa học kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ
------------

TRẦN THỊ BÍCH LIÊN

TỤ ĐIỆN VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG KHOA HỌC KỸ THUẬ

Chuyên ngành: Vật lí đại cương

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học TH.S HOÀNG PHÚC HUẤN

HÀ NỘI, 2013


LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian làm việc nghiêm túc, khẩn trương đến nay đề tài khóa luận tốt nghiệp của em đã hoàn thành. Trong thời gian nghiên cứu em đã được sự giúp đỡ tận tình của giảng viên – Th.s Hoàng Phúc Huấn – người trực tiếp hướng dẫn em làm đề
tài này cùng các thầy cô trong khoa Vật Lý, đặc biệt là tổ Vật lý Đại cương trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 và các bạn sinh viên khoa Vật Lý.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, cùng gia đình, bạn bè đã động viên khích lệ và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này.

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Bích Liên


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Tụ điện và một số ứng dụng của tụ điện trong khoa học kĩ thuật”, đây là khóa luận tốt nghiệp của bản thân.
quan đều được nêu rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu

tham khảo. Các kết quả nghiên cứu đưa ra trong khóa luận tốt nghiệp là hoàn

Ngày

Tất cả những thông tin tham khảo dùng trong khóa luận lấy từ các công trình

toàn trung thực.

tháng

năm 2013 TÁC GIẢ

Trần Thị Bích Liên

nghiên cứu có liên


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU........................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỤ ĐIỆN – ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN........................3
1.1. Tụ điện – Điện dung của tụ điện....................................................... 3
1.2. Ghép các tụ điện........................................................................... 10
1.3. Năng lượng điện trường................................................................. 12
1.4. Ứng dụng (giải một số bài tập liên quan đến tụ điện).......................... 14
CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI TỤ ĐIỆN................................................. 19
2.1. Phân loại về tụ điện....................................................................... 19
2.2. Cách đọc trị số ghi trên tụ............................................................... 23
CHƯƠNG 3: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG KHOA HỌC KĨ THUẬT

3.1. Một số ứng dụng của tụ điện........................................................... 27
3.2. Vai trò của tụ điện trong mạch lọc.................................................... 28
3.3. Vai trò của tụ điện trong động cơ điện............................................... 32
3.4. Vai trò của tụ điện trong chỉnh tốc độ động cơ....................................33
3.5. Vai trò của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.................................. 34
3.6. Tụ giấy, gốm và tụ hóa có ứng dụng giống nhau không....................... 34
3.7. Muốn tạo ra một tụ điện có điện dung tùy ý thì phải làm thế nào........... 34
3.8. Cách kiểm tra tụ điện trong mạch điện như thế nào............................. 35
3.9. Cách bảo quản vật liệu gốm và tụ điện.............................................. 37
KẾT LUẬN...................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................. 39

27


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Tụ điện theo đúng tên gọi chính là linh kiện có chức năng tích tụ năng
Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong
sóng của nguồn trong các nguồn

lượng điện, là 1 trong số 5 linh kiện quan trọng của thiết bị điện tử. Tụ điện

các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng

xoay chiều, hay trong các mạch lọc bởi chức năng của tụ nói một cách đơn

ứng dụng của tụ điện trong khoa học kĩ thuật là điều rất cần thiết. Vì các lý do trên nêu tôi

không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn các

thời gian nhất định. Đồng thời tụ điện cũng được sử dụng trong các

giản đó là tụ ngắn mạch (cho dòng điện đi qua) đối với dòng điện xoay chiều

chọn đề tài “TỤ ĐIỆN VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG KHOA HỌC KĨ THUẬT”.

2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu cấu tạo của tụ điện.
- Biết cách phân loại tụ điện.
- Vai trò của tụ điện trong một số mạch điện
- Biết cách đọc các chỉ số trên tụ điện .
3. Đối tượng nghiên cứu.
- Tụ điện có trị số xác định.
+ Tụ điện một chiều.
+ Tụ điện xoay chiều.
- Tụ điện có trị số biến đổi (tụ xoay)

1

tín hiệu xoay chiều.

nguồn điện với chức năng làm giảm độ gợn

và hở mạch đối với dòng điện một chiều. Hiểu được cấu tạo và


4. Giả thuyết khoa học.
Tụ điện là một linh kiện quan trọng trong 5 linh kiện điện tử, tụ điện không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều….Hiểu cấu tạo và hoạt động cũng như ứng dụng của tụ điện

bổ ích.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Nghiên cứu, tìm hiểu sâu về tụ điện, các ứng dụng của tụ điện trong

khoa học kĩ thuật.

6. Phương pháp nghiên cứu.
- Xây dựng một hệ thống các bài tập về mạch điện có chứa tụ điện.
- Tìm hiểu về một số ứng dụng quan trọng của tụ điện trong đời sống và trong khoa học kĩ thuật.
- Đọc và tra cứu tài liệu
7. Cấu trúc khóa luận.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tụ điện – Điện dung của tụ điện. Chương 2 : Phân loại tụ điện.
Chương 3 : Một số ứng dụng của tụ điện trong khoa học kĩ thuật.

2

là điều rất cần thiết và


NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỤ ĐIỆN-ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN
1.1. Tụ điện – Điện dung của tụ điện
1.1.1 Tụ điện
- Định nghĩa: Tụ điện là một hệ thống gồm hai vật dẫn tích điện đều

trái dấu giữa chúng xảy ra hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện toàn phần.

- Tụ điện đơn giản nhất là tụ điện hình cầu, gồm hai quả cầu kim loại đồng tâm. Hai bản kim loại phẳng đặt song song và cách điện với nhau cũng có thể coi là tụ điện (tụ điện phẳng), nếu khoảng cách giữa chúng là nhỏ là
nhỏ so với kích thước của chúng. Hai hình trụ dẫn điện đồng trục cũng có thể

coi là tụ điện (tụ điện hình trụ) nếu chiều dài của chúng lớn so với khoảng

cách giữa chúng. Hai vật dẫn tạo nên tụ điện được gọi là hai bản của tụ điện. Vì các đường sức bắt

đầu từ một bản và tận cùng ở bản kia của tụ điện nên điện tích của hai bản là bằng nhau về trị số và khác dấu. Để tích điện cho tụ có nhiều cách: ta nối hai bản tụ điện với hai cực của nguồn điện, bản dương
của nguồn điện hoặc nối một bản của tụ với nguồn điện không đổi và bản kia nối đất.
1.1.2. Điện dung của tụ điện
Điện dung là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực

của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu

Công thức điện dung của tụ phẳng là:
C
12

2

2

Trong đó:

 o S d
0 = 8,86.10

C

/ N.m



C: là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara (F)

3

làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực.

nối với cực dương, bản âm nối với cực âm


 :là hằng số điện môi của lớp cách điện. d: là chiều dày của lớp cách điện.
S: là diện tích đối diện.
- Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F), 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara
6

F

1nF = 10

9

F

1pF = 10

12

1µF = 10

(nF), PicoFara (pF).

F

- Giả sử ở một trạng thái nào đó của tụ điện, giá trị tuyệt đối của điện tích trên các bản là q, hiệu điện thế giữa hai bản là: U = V1 – V2. Ta xét một trạng thái khác của tụ điện trong đó q’ = nq và hiệu điện thế giữa hai bản cũng
'

1

2

1

biến đổi n lần: V  V '  n(V  V )

2

q

q
'

1

2

1

'

V V V V

2



'

Từ :

C
Nếu

V

1

 V

2

 1 

C



q
V1 V2

q

-

Kết luận: Điện dung của tụ điện có giá trị bằng điện tích trên các bản

-

Khi giữa hai bản có chất điện môi, điện dung của tụ điện lớn hơn khi giữa hai bản là chân không. Nếu chất điện môi là đồng chất, chứa đầy không

khi hiệu điện thế giữa hai bản bằng một đơn vị điện thế.

gian giữa hai bản, điện dung tăng lên  lần (  là hằng số điện môi của chất
điện môi).

4

C.


1.1.3. Điện dung của một số tụ điện
+ Tụ điện phẳng:
- Đó là hệ hai bản kim loại phẳng cùng diện tích S đặt song song và cách nhau một đoạn d. Hai bản này là hai bản của tụ điện. Khoảng cách d rất bé so với khoảng cách giữa hai bản. Do đó điện trường giữa hai bản được coi như gây bởi hai mặt song song vô
hạn mang điện với mật độ điện mặt bằng nhau nhưng trái dấu. Hai bản được coi là hưởng ứng tĩnh điện toàn phần. Gọi V1 là điện thế của bản mang điện tích +q còn V2 là điện thế của bản mang điện tích
–q.
- Ta có: Điện dung C được xác định từ công thức:

q
q

V1 V2 U

C
Trong đó: U = E.d, E là điện trường đều giữa hai bản tụ điện.

o
C 

o S

0

- Từ biểu thức: C 



d
o

E
o S





q

q 0 S
 C


Ed
d

Nếu giữa hai bản là chân không (hay không khí) có  = 1 thì

 C   .C
o

ta nhận thấy muốn tăng điện

q

 S

U

d

dung C thì phải tăng S và giảm d. Tăng S thì kích thước của tụ sẽ lớn, giảm d thế U nhất định, quá hiệu điện thế đó sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện giữa hai
có thể tăng điện dung bằng cách ghép song song các tụ
hoặc tăng hằng số điện môi  .

5

bản tụ. Hiệu điện thế lớn nhất mà mỗi tụ có thể chịu được gọi là hiệu điện thế

đánh thủng. Vậy ta


+ Tụ điện cầu

Tụ điện cầu là tụ điện mà hai bản tụ là hai mặt cầu đồng tâm tích điện trái dấu, giữa chúng xảy ra hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện toàn phần. Để tính

cường độ điện trường tại M cách tâm mặt cầu một khoảng r (R1< r < R2) ta chọn mặt Gauxo là

mặt cầu tâm O bán kính r.

N

Theo định lý O – G ta có:

q

o
Mà:

N

EdS 

□
S



E dS 

□
S

n

E.dS  E.S  E.4 r 2

□
S

 
dV
1 q
E   gradV  E  


Có:

dr
(Vì vectơ cường độ điện trường trùng phương với pháp tuyến của mặt đẳng

4 r 2

thế và trùng phương bán kính)

6

0


Hiệu điện thế giữa hai bản là:
1

q dr

q 1

1

R1

U  V1 V2   dV   
C

q



q



4 r

40



2



  
4 2R R R

0

2

4o R1R2
U V V
1

2

1  1
R1

o

2



1

2



RR
1

R2

- Nếu bản ngoài rất xa bản trong ( R2 >> R1) thì C  4  o R1 và kết quả này cũng đúng cả trong trường hợp nếu
bản ngoài không có dạng hình cầu nhưng rất xa bản trong. Khi đó C  4 o R1 là điện dung của quả cầu cô lập.
- Nếu khoảng không gian giữa hai bản của tụ điện chứa đầy điện môi có hằng số điện môi
tụ cầu là:



thì điện dung của

4 o R1 R 2
C
R 2  R1
+ Tụ điện trụ
Hai bản của tụ điện là hai mặt trụ kim loại đồng trục bán kính R1, R2.
bán kính R1, R2 ta có thể coi điện trường giữa
hạn. Khoảng

Nếu chiều cao l rất lớn so với

hai bản như điện trường gây ra bởi hai mặt trụ mang điện dài vô

không gian giữa hai bản của tụ điện hình trụ là chân không (không khí), giữa

chúng xảy ra

hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện toàn phần.
- Để tính cường độ điện trường tại M nằm trong khoảng không gian
giữa hai bản tụ và cách trục hình trụ một khoảng r ( R1 < r < R2 ) ta chọn mặt
với hai mặt trụ của tụ điện đồng thời quy ước



vẽ vectơ pháp tuyến n với mặt trụ hướng từ trong ra ngoài.

7

Gauxơ là một mặt trụ đồng trục


- Theo định lí O-G ta có:

N

q

o
 
Mà : N  □ E.dS



- Với hai mặt đáy của hình trụ thì ta n  E nên điện thông gửi hai
mặt đáy bằng 0. Điện thông gửi qua mặt S là điện thông gửi qua mặt xung quanh là


N

Vì



E cùng phương, cùng chiều với n

 EdS
Sxq

và hướng dọc theo bán kính

kính nên ta có:


N   EdS   EdS  E.Sxq  E.2rl

Sxq

Sxq

- Mặt khác ta có:

8




N 

q

q

 E 

o

 
2  o r l
E  g ra dV  E  

dV

 V V  

 d V   E .d r d n
R2
2
1
 q dr
q

R1 2  o l r

 C 

q



R
2  0 l

ln

2

R1

2  0 l ln R 2 R1

V1  V 2
- Nếu khoảng không gian giữa hai bản của tụ điện hình trụ chứa điện

môi đồng chất có hằng số điện môi  thì điện dung

của tụ điện hình trụ là:

2    0l
R2
ln
R1

C 

- Nếu khoảng cách giữa hai bản d = R2 – R1 << R1 thì theo công thức


ln



R2

 R  R1  R2  R1 d
 ln 1  2


R1

C

S  2  R1 l

R1



tính gần đúng ta có :

R1

R1

2 0 lR 1  0 S

d
d

là diện tích của mỗi bản tụ.

- Tuy nhiên với một chất điện môi xác định ta không thể tăng điện dung của tụ điện bằng cách giảm mãi khoảng cách giữa
hai bản được, vì khi điện

trường giữa hai bản sẽ rất lớn làm cho chất điện môi giữa hai bản trở thành dẫn điện, điện

tích trên hai bản sẽ phóng qua lớp điện môi của tụ điện, khi đó
vào các bản của tụ

ta có tụ điện bị đánh thủng. Hơn nữa ta cũng không thể đặt

điện hiệu điện thế lớn quá mức chịu đựng của tụ điện. Như vậy, muốn có

thước nhỏ, điện dung lớn cần chọn những chất điện môi có

những tụ điện kích

hằng số điện môi lớn và chịu được hiệu điện thế đánh thủng

cao.

9


1.2. Ghép các tụ điện
1.2.1. Ghép song song các tụ điện
- Ta có n tụ điện mắc song song với nhau, mắc vào tụ điện như hình vẽ và nguồn điện có hiệu điện thế: V1 – V2
-Ta có: q1 = C1 ( V1 – V2 )

q2 = C2 ( V1 – V2 )
……………………. qn = Cn ( V1 – V2 )
Tổng điện tích của cả bộ tụ điện là :
q  q1  q2  ....  q3  V1  V2  C1  C 2  ...  C n 

Điện dung tương đương của bộ tụ điện là :
1

2

n



i

C

q

 C  C  ......  C 

n

C

V V

1

2

1.2.2. Ghép nối tiếp các tụ điện
Ta có hai tụ điện mắc nối tiếp với nhau với nhau như hình vẽ

Hai tụ điện này được mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế là :
V1 – V2

10

i 1


Do hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện toàn phần trên mỗi tụ đều có điện

tích là q.

Hiệu điện thế trên mỗi tụ là:
V V ' 
1

q

,V ' V 
2

C
1

2



q
C



1

2

 V  V  q  1

1 
 C1

C2

Vậy điện dung tương đương của bộ tụ điện mắc nối tiếp là :

1 V1  V 2
1
1



C
q
C1 C2
Nếu ta có n tụ điện mắc nối tiếp thì ta có :



1
C

C

n


i1

1
i

1.2.3. Ghép hỗn hợp

Các tụ điện được ghép thành bộ vừa ghép song song, vừa ghép nối tiếp. Để tìm điện dung C của hệ này ta sử dụng lần lượt các công thức tính điện dung của hai cách ghép trên.
- Theo hình vẽ ta có các tụ ghép với nhau như sau :

C

1

/ /C

2

ntC

3

Và nguồn điện có hiệu điện thế của cả đoạn mạch là : V  V
1

2

11


 Ta có với đoạn mạch:

C

1

/ /C2  thì hai tụ ghép song song với nhau và nguồn điện có hiệu điện thế giữa hai tụ là : V V '

Thì
1 điện dung tương đương của hai bộ tụ là :

C 
12

1

V V

'

1

 Bộ tụ

C

1

V V
C

1

2

q

CC

2

C

/ /C
'



2

 ntC

3

q

'

nên hiệu điện thế trên mỗi tụ là :

,V  V 

q

12

3

 1
1 
 V1 V2  q 


C


12


C3 

Vậy điện dung tương đương của bộ tụ là :

1 V1 V2 1 1


 
C
q
C12 C3
1.3 Năng lượng điện trường
1.3.1. Năng lượng của một hệ vật dẫn tích điện
- Giả sử có một hệ vật dẫn cân bằng điện, có các điện tích và điện thế lần lượt là : q1,q2 ,..., qn và V1,V2 ,...,Vn .

W= 1

n

qV



- Năng lượng của hệ điện điểm:

2

i i

i 1

- Đối với tụ điện: Khi tích điện cho tụ ta nối hai bản tụ với hai cực của nguồn điện. Khi đó nguồn điện phải thực hiện một công để đưa các điện tích
hai bản tụ thì nguồn điện phải thực hiện một công để

thắng lực tĩnh điện:

dA = u. dq = C.u.du

12

tới hai bản tụ. Khi hiệu điện thế giữa hai bản là U mà nguồn tiếp tục đưa một

lượng điện tích vào


Công mà nguồn điện phải thực hiện để tích điện cho tụ làm cho hiệu điện thế của tụ tăng từ 0 đến U là:
U

A   C udu  1 C U 2 

2

2

0

2C

q

Và công mà nguồn điện thực hiện được chuyển thành năng lượng của tụ điện:
2

W=A=

1

CU 2 

q
2 2C

1.3.2. Năng lượng điện trường

tìm được trên cơ sở lập luận
2

2
- Biểu thức năng lượng: W  1 CU  q

2
cho tụ điện tĩnh điện và năng lượng đó có thể định xứ trên các điện tích ở hai
- Cả lý thuyết và thực nghiệm đều xác nhận trường điện từ biến thiên

2C

bản tụ .

theo thời gian tồn tại ngay cả khi không có điện tích và dòng điện. Trường

điện từ biến thiên lan truyền tạo thành sóng điện từ. Sóng điện từ mang năng

Như vậy năng lượng điện từ nói chung và năng lượng điện nói riêng định xứ trong trường.
- Điện trường mang năng lượng. Vậy phần năng lượng của tụ điện là

năng lượng của điện trường tồn tại giữa các bản của tụ điện.

- Ta xét trường hợp tụ điện phẳng thì điện trường giữa hai bản tụ là

điện trường đều.
W

Mà :

13

1
2

CU 2

lượng.


C =

 oS

,U

 E .d
d

1

2

1

2

 W 
 E Sd 
 E  V
o
o
2
2
(trong đó: S.d  V là thể tích không gian giữa hai bản tụ trong đó có điện trường)

1
2
w   E
2

o

là mật độ năng lượng điện trường.

- Trong trường hợp điện trường không đều ta chia khoảng không gian
1
 W   wdV    E 2 dV 
o
2

nơi có điện trường thành các vi phân thể tích dV rất nhỏ sao cho trong mỗi vi

phân thể tích điện trường là đều.

1

 DEdV
2

1.4. Ứng dụng (giải một số bài tập liên quan đến tụ điện)
1.4.1. Bài tập ghép các tụ điện khi chưa tích điện Phương pháp giải:
- Nhận biết các tụ trong mạch được ghép với nhau như thế nào (ghép nối tiếp, ghép song song hay ghép hỗn hợp).
- Nếu sơ đồ mạch điện phức tạp thì ta có thể vẽ lại sơ đồ sao cho đơn giản nhất.
- Sau đó vận dụng các công thức xác định điện dung của tụ điện (đối

với tụ điện trụ hoặc tụ điện cầu thì áp dụng định lí O – G) và các yếu tố liên quan.

Bài 1:
Một tụ điện không khí tích điện tới hiệu điện thế U rồi ngắt khỏi nguồn. Diện

tích mỗi bản là S, khoảng cách giữa hai bản là d. Những bản tụ điện được đặt

14


thẳng đứng. Người ta đưa một bình đựng chất điện môi lỏng hằng số ε, từ

dưới làm cho điện môi ngập một nửa tụ điện.

1. Tính điện dung của tụ điện ấy?
2. Tính cường độ điện trường trong khoảng giữa hai bản ở phần không

khí và ở phần chất điện môi?

3. Sự phân bố lại mật độ điện tích trên mặt mỗi bản tụ điện như thế nào?
4. Xác định độ biến thiên năng lượng của tụ? Coi mặt ngăn giữa điện

môi và không khí là mặt phẳng và bỏ qua độ cong của đường sức ở mặt biên.

Bài giải:
Khi tích điện cho tụ đến hiệu điện thế U thì điện tích của tụ điện là Q = CU. Ngắt tụ ra khỏi nguồn thì điện tích của tụ không đổi.
1. Khi đưa điện môi vào thì tụ biến thành hai tụ ghép song song

 S  S 1     0 S
C b C 1C  20  0 
2d
2d
2d


2. Vì hai tụ ghép song song nên hiệu điện thế U1  U 2  U 
 S.2d.U
q CU
2U
với U  

 0

E E
k

3.

2

dmôi

d



Cb
U



2U

Cb

d 1     0 S 1  

1    d

 S 2U  0 S U
Q  CU   0 

1
1
2d 1   1    d

15

 

Q1



20U

1

S
2

0 S 2U 0 S U


2d 1   1    d
20U

1    d

Q C U 
2



2

Q2



2

S
2

1    d

4.
Trước khi đưa điện môi vào năng lượng của tụ là:
1
1
S
W  CQ  CU 2  0 U 2
2
2



Sau khi đưa điện môi vào:
1
 2U 
2 1  S
W   C U   0  1   

2



2

W 

1    d

2


b

1

2d



2 2d

 0 S.U

Độ biến thiên năng lượng của tụ là
0

W  W   W 

0

 S.U 2  0 S U 2 

1    d

1     S.U

2

21    d

2d

Vì   1  W  0  năng lượng của tụ giảm
1.4.2. Bài toán về mạch điện gồm các tụ điện đã được tích điện sau đó ghép lại với nhau
Phương pháp giải:
Đây là loại bài toán về mạch điện gồm các tụ điện đã được tích điện sau đó ghép lại với nhau,khi đó có sự phân bố lại điện tích trên các bản của tụ
các phương trình sau:
+ Phương trình về hiệu điện thế:

16

điện và có sự dịch chuyển của các điện tích trong mạch.Để giải loại bài toán

này ta cần dựa vào


U = U1 + U2 +………. (ghép nối tiếp)
U = U1 = U2 =……….. (ghép song song)
+ Phương trình của định luật bảo toàn điện tích của hệ cô lập :

q1 + q2 +………… = const

Bài 1:
Cho mạch điện như hình vẽ. Lúc đầu K2 mở còn K1 đóng, sau đó K1 mở, K2 đóng. Xác định hiệu điện thế U1 và U2 của hai tụ.

Bài giải:
Khi K2 mở, K1 đóng tụ C1 được tích điện q1= C1E1
Mở K1 rồi đóng K2 thì 2 tụ được nạp điện nhưng không nối tiếp
U1 U2 E1 E2 1














U2

E1 E2 U1



- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho các bản tụ C1, C2 nối với C

1

2

1

1

1

2

2

1

q   q   q  CU   C U   C E

1

 2

Thế 1 vào (2)



1

1

E  E  U   C E

C1 U 1  C2

1

2

1

1

1

 C1  C2 U   C1  C2  E1  C2 E2
 U 

C1  C2  E1  C2 E2
C1  C2

- Thay vào (1)

17

1


C  C2  E1  C2 E2
U  E  E   1
2

2

1

2

C1  C2

C E  C E  C E  C2 E2  C1  C2  E1  C2 E2
U 1 1 2 1 1 2
CE
U 1 2
C1  C2

C1  C2

2

18


Chương 2: PHÂN LOẠI TỤ ĐIỆN
2.1. Phân loại tụ điện
2.1.1. Theo tính chất lý hóa và ứng dụng Có các loại tụ điện:
* Tụ điện phân cực: (tụ hóa)
Là loại tụ điện có hai đầu (+), (-) rõ ràng, không thể mắc ngược đầu

trong mạng điện được. Tụ hoặc có giá trị từ 0, 47F đến khoảng 4700 F , tụ

hóa thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp nhất hoặc dùng để

luôn có hình trụ.

Tụ hóa – Là tụ có phân cực âm dương
* Tụ điện không phân cực: (tụ giấy, tụ gốm, tụ mica)
Là tụ không quy định cực tính , đầu nối thoải mái vào mạng AC lẫn

DC. Thường có điện dung nhỏ từ 0, 47 F trở xuống, các tụ này thường được dùng trong các mạch điện có tấn số cao hoặc mạch lọc nhiều.

19

lọc nguồn, tụ hóa luôn


Tụ gốm – tụ không phân cực
* Tụ biến dung:
Là tụ có thể xoay để có thể thay đổi giả trị điện dụng, tụ này thường được lắp trong radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.

Tụ xoay sử dụng trong Radio
* Tụ điện hạ (thấp) áp và cao áp:
Do điện áp làm việc mà có phân biệt “tương đối” này.

20


* Tụ lọc (nguồn) và tụ liên lạc (liên tăng):
Tụ điện dùng vào mục tiêu cụ thể thì gọi tên theo ứng dụng, và đây cũng là phân biệt “tương đối”.
2.1.2. Theo cấu tạo và dạng thức
* Tụ điện gốm (tụ đất):

Gọi tên như vậy do chúng được làm bằng ceramic, bên ngoài bọc keo hay nhuộm màu. Gốm điện môi được dùng là COG, X7R, Z5U v.v…
- Tụ gốm đa lớp : là loại tụ gốm có nhiều lớp bán cực cách điện bằng gốm. Tụ này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm thường khoảng 4 đến 5 lần.

* Tụ giấy:
Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi.
* Tụ mica màng mỏng:
Cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa có cấu tạo màng mỏng như mylar, polycarbonate, polystyrene....
* Tụ hóa học :
Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu, tạo nên dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm.

21