Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Để minh họa cách hoạt động của tụ điện, hãy xem xét cấu trúc cơ bản nhất của tụ điện. Nó được tạo thành từ hai tấm dẫn điện song song được phân cách bởi một chất cách điện là tụ điện dạng tấm song song. Khi chúng ta kết nối một pin (nguồn DC Nguồn Điện Áp) qua tụ điện, tấm I được gắn vào đầu dương và tấm II được gắn vào đầu âm của pin. Bây giờ, điện áp của pin được áp dụng cho tụ điện. Trong tình huống đó, tấm I có điện thế dương so với tấm II. Ở trạng thái ổn định, dòng điện từ pin cố gắng chảy qua tụ điện từ tấm dương (tấm I) đến tấm âm (tấm II) nhưng không thể chảy do sự phân cách của các tấm bằng vật liệu cách điện.

Một trường điện xuất hiện qua tụ điện. Theo thời gian, tấm dương (tấm I) sẽ tích tụ điện tích dương từ pin, và tấm âm (tấm II) sẽ tích tụ điện tích âm từ pin. Sau một khoảng thời gian nhất định, tụ điện giữ lượng điện tích tối đa theo dung lượng của nó đối với điện áp này. Thời gian này được gọi là thời gian sạc tụ điện.

Sau khi loại bỏ pin khỏi tụ điện, hai tấm này giữ điện tích dương và âm trong một khoảng thời gian nhất định. Do đó, tụ điện hoạt động như một nguồn năng lượng điện.

Nếu hai đầu (tấm I và tấm II) được kết nối với tải, dòng điện sẽ chảy qua tải từ tấm I đến tấm II cho đến khi tất cả điện tích biến mất khỏi cả hai tấm. Thời gian này được gọi là thời gian xả tụ điện.

Tụ điện trong mạch DC

Giả sử một tụ điện được kết nối qua một pin thông qua một công tắc.

Khi công tắc được bật, tức là tại t = +0, dòng điện sẽ bắt đầu chảy qua tụ điện. Sau một khoảng thời gian nhất định (tức là thời gian sạc) tụ điện không cho phép dòng điện chảy qua nó nữa. Điều này là do lượng điện tích tối đa đã tích tụ trên cả hai tấm và tụ điện hoạt động như một nguồn có đầu dương được kết nối với đầu dương của pin và có đầu âm được kết nối với đầu âm của pin với cùng điện thế.

Do không có hiệu điện thế giữa pin và tụ điện, không có dòng điện nào chảy qua nó. Vì vậy, có thể nói rằng ban đầu tụ điện bị ngắn mạch và cuối cùng bị hở mạch khi nó được kết nối qua một pin hoặc nguồn DC.

Tụ điện trong mạch AC

Giả sử một tụ điện được kết nối qua một nguồn AC. Cân nhắc, tại một thời điểm nhất định của nửa chu kỳ dương của điện áp xoay chiều, tấm I có cực dương và tấm II có cực âm. Chính tại thời điểm đó, tấm I tích tụ điện tích dương và tấm II tích tụ điện tích âm.

Nhưng ở nửa chu kỳ âm của điện áp AC được áp dụng, tấm I có điện tích âm và tấm II có điện tích dương. Không có dòng điện electron chảy giữa hai tấm do có chất cách điện đặt giữa các tấm, nhưng chúng thay đổi cực tính theo sự thay đổi của cực tính của nguồn. Các tấm tụ điện được nạp và xả luân phiên bởi AC.

Nguồn: Electrical4u.

Lưu ý: Trân trọng công trình gốc, các bài viết tốt xứng đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm quyền sở hữu trí tuệ hãy liên hệ để xóa.