Điện dung: Khám phá khả năng lưu trữ điện

CEO Hưng Tabi
Điện dung là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực điện từ học. Nó đại diện cho khả năng lưu trữ và tích luỹ điện tích của một tụ điện. Trên thực tế, điện...

dien_dung Điện dung là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực điện từ học. Nó đại diện cho khả năng lưu trữ và tích luỹ điện tích của một tụ điện. Trên thực tế, điện dung của một tụ điện phụ thuộc vào điện trường tích lũy giữa hai bản cực cực dẫn điện của nó. Khi áp dụng một điện áp vào hai bản cực, các điện tích trái dấu sẽ tích luỹ và tạo ra một điện trường.

Công thức tính điện dung

Để tính toán điện dung, chúng ta sử dụng công thức C = q/U hoặc C = dq/dU, trong đó C là điện dung, q là điện tích và U là điện áp. Đơn vị của điện dung được đo bằng Fara (F). Một Fara đại diện cho điện dung của một tụ điện khi hiệu điện thế giữa hai bản cực là 1V và điện tích của tụ là 1C.

Công thức tính điện dung của tụ điện đặc biệt

Đối với các tụ điện đặc biệt, chúng ta cần sử dụng các công thức khác nhau để tính điện dung.

Tụ điện phẳng

  • d là chiều dày của lớp cách điện hoặc khoảng cách giữa hai bản cực (m).
  • S là diện tích bản tụ (m²).

Tụ điện trụ

  • h là chiều cao của bản tụ (m).
  • R₁ là bán kính tiết diện mặt trụ trong, R₂ là bán kính tiết diện mặt trụ ngoài.

Tụ điện cầu

  • R₁ là bán kính mặt cầu trong, R₂ là bán kính mặt cầu ngoài.

Điện dung của một bộ tụ điện

Khi ghép nối các tụ điện, chúng ta có hai trường hợp cơ bản: ghép nối song song và ghép nối tiếp.

Ghép nối song song

Đối với trường hợp này, tổng điện dung của bộ tụ được tính bằng tổng của các điện dung riêng lẻ của từng tụ điện. C = ΣCᵢ

Ghép nối tiếp

Trường hợp này, nghịch đảo của tổng điện dung của bộ tụ bằng tổng nghịch đảo của từng điện dung riêng lẻ. 1/C = Σ(1/Cᵢ)

Dung kháng của tụ điện

Dung kháng của tụ điện, ký hiệu là Zc, có thể được tính bằng công thức Zc = 1/(ωC) = 1/(2πfC). Điều này cho ta biết rằng dung kháng tụ điện phụ thuộc vào tần số và điện dung của nó.

Mặc dù tụ điện lý tưởng không tiêu thụ công suất, trong thực tế, tụ điện vẫn có sự tổn hao công suất do dòng điện chảy qua. Để đánh giá mức độ tổn hao công suất, người ta sử dụng góc tổn hao (tgδ) của tụ điện. Góc này đo lường sự khác biệt giữa điện áp và dòng điện trong tụ điện.

Với những khái niệm và công thức trên, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về điện dung và tận dụng nó trong các ứng dụng điện tử và điện học.

1