Tụ điện phẳng là một phần kiến thức quan trọng trong chương trình vật lý 11. Vậy tụ điện phẳng là gì? Cách ghép nối các tụ điện phẳng ra sao và loại tụ này có ý nghĩa gì? Hãy cùng DINHNGHIA.VN trả lời các câu hỏi trên qua bài viết về tụ điện phẳng dưới đây nhé.
Tụ điện phẳng là gì? Điện dung của tụ điện phẳng
Tụ điện phẳng là gì?
Tụ điện nói chung là một hệ thống gồm có hai vật dẫn được đặt gần nhau. Các vật dẫn này sẽ được ngăn cách với nhau bằng một lớp cách điện. Chức năng chính của tụ điện phẳng là dùng để chứa điện tích.
Vậy còn tụ điện phẳng là gì? Đúng với tên gọi, tụ điện phẳng là loại tụ điện gồm hai tấm kim loại phẳng,cách điện và được đặt song song với nhau. Hai bản kim loại này ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. Các bản tụ của tụ điện phẳng thường có kích thước lớn hơn nhiều so với khoảng cách giữa chúng. Và đặc biệt, trong tụ điện phẳng, điện trường sẽ là điện trường đều.
Điện dung của tụ điện phẳng
Điện dung của tụ điện phẳng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện đó. Đây là một đại lượng vô hướng và được đo bằng tỉ số giữa điện tích Q mà tụ tích được với hiệu điện thế của tụ.
Từ đó, ta có thể dễ dàng suy ra công thức điện dung C của tụ điện phẳng như sau:
(C=frac{Q}{U})
Từ công thức này, có thể thấy, dưới một hiệu điện thế U nhất định, một tụ điện phẳng có điện dung C sẽ tích được một điện tích Q nhất định.
Để đo điện dung của tụ điện phẳng, người ta dùng đơn vị đo là fara và được ký hiệu là chữ F. Trong đó:
- 1 micrôfara ((mu F)) = (10^{-6} F)
- 1 nanôfara (nF) = (10^{-9} F)
- 1 picôfara (pF) = (10^{-12} F)
Đặc biệt, đối với tụ điện phẳng, điện dung được tính theo công thức:
(C=frac{varepsilon S}{4KdPi })
Trong đó:
- C: là điện dung tụ điện phẳng (F)
- (varepsilon): Là giá trị hằng số của lớp cách điện.
- d: là chiều dày của lớp cách điện trong tụ điện.
- S: là diện tích các bản cực của tụ điện phẳng.
- k là hằng số và k luôn có giá trị bằng (9.10^{9})
Năng lượng và các cách ghép nối tụ điện phẳng
Năng lượng của tụ điện phẳng
Năng lượng của tụ điện phẳng được ký hiệu là W. Khi tụ điện phẳng được tích điện, hai bản tụ sẽ tích điện trái dấu nhau và tạo thành một điện từ trường trong bản tụ. Điện từ trường này sẽ có chiều hướng từ dương sang âm. Điện trường được tạo thành này có thể sinh ra năng lượng. Vì thế nó được gọi là năng lượng của tụ điện phẳng.
Để tính năng lượng của tụ điện phẳng, ta áp dụng công thức:
(W=frac{Q^{2}}{2C}=frac{CU^{2}}{2C})
Các cách ghép nối tụ điện phẳng
Trong một mạch có thể có một hoặc nhiều tụ điện phẳng. Các tụ này sẽ được ghép nối với nhau thông qua 2 cách. Đó là ghép nối tiếp và ghép song song.
Khi ghép nối tiếp, ta có:
- (U=U_{1}=U_{2}=U_{3}) (hiệu điện thế của mạch không đổi)
- (Q=Q_{1}+Q_{2}+Q_{3}) (điện tích trong mạch bằng tổng các điện tích tích được)
- (C=C_{1}+C_{2}+C_{3}) (điện dung của tụ điện bằng tổng các điện dung).
Khi ghép song song:
- (U=U_{1}+U_{2}+U_{3}) (hiệu điện thế của mạch bằng tổng các hiệu điện thế)
- (Q=Q_{1}=Q_{2}=Q_{3})(điện tích tích được trong mạch không đổi)
- (frac{1}{C}=frac{1}{C_{1}}+frac{1}{C_{2}}+frac{1}{C_{3}})
Đây là những công thức quan trọng và cần áp dụng rất nhiều trong quá trình làm bài tập về tụ điện phẳng.
Ý nghĩa và ứng dụng của tụ điện phẳng
Sau khi đã hiểu tụ điện phẳng là gì, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem chúng có ý nghĩa và ứng dụng thế nào nhé.
Ý nghĩa giá trị điện áp của tụ điện phẳng
Các loại tụ điện phẳng nói riêng và tụ điện nói chung đều có ghi giá trị điện áp ghi trên thân tụ. Giá trị này có ý nghĩa:
- Bất kể tụ điện nào cũng sẽ ghi trị số của điện áp ngay sau giá trị điện dung.Điều này cho biết đây chính là giá trị điện áp lớn nhất mà tụ điện đó có thể chịu được. Nếu quá giá trị này điện áp này tụ điện sẽ bị nổ.
- Khi ta lắp tụ điện phẳng vào trong một mạch điện có hiệu điện thế là U thì ta phải lắp loại tụ điện có giá trị điện áp cao nhất và cao gấp khoảng 1,4 lần.
Ví dụ: với loại mạch 12V, ta phải lắp tụ 16V. Với mạch 24V ta sẽ phải lắp tụ 35V, và tương tự như vậy. Qua đó giúp đảm bảo sự ổn định của mạch điện.
Ứng dụng của tụ điện phẳng
Tụ điện phẳng được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử. Đặc biệt là trong các thiết bị điện tử. Có thể thấy, tụ điện là một linh kiện điện tử không thể thiếu đươc. Mỗi mạch điện tụ điện phẳng đều có một công dụng nhất định. Trong đó, các công dụng nổi bật như truyền dẫn tín hiệu, lọc điện nguồn, tạo dao động…
Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về tụ điện phẳng là gì, cũng như cách tính điện dung tụ điện phẳng, cách ghép nối và ý nghĩa của loại tụ này. Nếu có bất cứ thắc mắc về tụ điện phẳng là gì, hãy để lại nhận xét dưới đây để cùng sentayho.com.vn tìm ra lời giải nhé.
Xem thêm >>> Định nghĩa điện 3 pha và So sánh điện 1 pha, 2 pha, 3 pha
Xem thêm >>> Sự nhiễm điện do cọ xát là gì? Lý thuyết và Cách giải một số bài tập
