Tụ điện, cuộn cảm, điện trở là gì? Cách đo các đại lượng này

Tụ điện (C)

Tụ điện là một linh kiện phổ biến trong các mạch điện tử. Tụ điện có hai chân có thể có phân cực hoặc không phân cực, nếu tụ có phân cực cần cấp đúng điện áp để tụ có thể hoạt động (cực dương có hiệu điện thế cao hơn cực âm)

Về cơ bản tụ là một linh kiện điện tử dùng để chứa điện tích. Nó bao gồm hai bản dẫn điện ngăn cách bởi mọt lớp cách điện (điện môi). Khi hai bản được tích điện trái dấu, tụ sẽ tạo ra một điện trường. Do đó, giữ hai đầu tụ sẽ tồn tại một điện áp. Điện áp giữa hai đầu tụ được tính bằng

U: là điện áp giữa hai đầu tụ (V)

Q: là điện tích mà tụ tích được (điện tích của bản dương - đo bằng Coulomb)

C: điện dung của tụ (biểu thị độ chứa điện - đo bằng Farad)

Phân loại tụ điện theo đặc điểm cấu tạo

• Tụ điện gốm (tụ đất): loại tụ này được làm từ ceramic, vỏ ngoài của tụ thương được bọc keo hoặc nhuộm màu. Các loại gốm thường được sử dụng cho loại tụ này là COG, X7R, Z5U v.v...
• Tụ gốm đa lớp: là loại tụ gốm có nhiều lớp bản cực cách điện bằng gốm. Tụ này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm "thường" khoảng 4-->5 lần
• Tụ giấy: Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tầm dầu cách điện làm dung môi.
• Tụ mica màng mỏng: cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa có cầu tạo màng mỏng (thin film) như Mylar, Polycarbonate, Polyester, Polystyrene (ổn định nhiệt 150 ppm / C)
• Tụ bạc - mica: là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Loại tụ này chuyên dung cho các mạch cao tần
• Tụ hóa học: Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu --> tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bến ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm
• Tụ siêu hóa (Super Chimical Capacitance): dùng dung môi đất hiếm, tụ này năng hơn tụ nhôm hóa học và có trị số cực lớn, có thể đến hàng Farad. Tụ có thể dùng như một nguồn pin cao cấp cho vi xử lý hay các mạch đồng hồ (Clock) cần cấp điện liên tục
• Tụ hóa sinh hay còn gọi là siêu tụ điện thay thế cho pin trong việc lưu trữ điện năng trong các thiết bị điện tử di động, dùng Iginate trong tảo biến nâu làm nền cho dung môi --> lượng điện tích trữ siêu lớn và giả chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc
• Tụ tantalium: tụ này có bản cực nhôm và dùng gel tantal làm dung môi, có trị số rất lớn với có thể tích nhỏ

Tóm lại

Tụ điện là một linh kiện kìm hãm sự biến thiên áp qua nó bằng cách sinh ra dòng điện. Tụ điện chứa một lọai năng lượng gọi là thế năng điện trường (tăng theo điện áp) và sẽ xả năng lượng khi trong mạch cần năng lượng từ nó. Khi bị cưỡng bức bởi điện áp, nó không thích điện một chiều và rất thích điện xoay chiều (Với điện một chiều, điện áp không bao giờ thay đổi do đó tụ không sinh ra dòng điện -> tụ không dẫn điện với điện áp một chiều)

Cuộn cảm (L)

Khác với tụ điện, cuộn cảm không phải là một thành phần quá quen thuộc trong các mạch điện tử. Mặt khác, nó lại còn là một thành phần rất rắc rối trong mạch điện tử. Cuộn cảm củng có hai chân nhưng cả hai đều không phân cực và cắm chiều nào củng được.

Khái niệm

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử dùng chứa từ trường. Cuộn cảm được cấu tạo bởi một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt. Khi cho dòng điện qua cuộn, nó sinh ra từ trường và chính từ trường này sẽ sinh ra cảm ứng để hãm lại biến thiên dòng điện trong cuộn.

Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm

a. Hệ số tự cảm (định luật Faraday)

Hệ số tự cảm làm đại lượng đặc trung cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua

L = ( µr.4.3,14.n².S.10^-7 ) / l

L: là hệ số tự cảm của cuộn dây ( đơn vị Henry H)

n: là số vòng dây của cuộn dây

l: chiều dài của cuộn dây tính bằng mét

S: tiết diện của lõi đơn vị m²

µr: hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

b. Cảm kháng 

Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều

ZL=2/314.f.L

Trong đó

ZL là cảm kháng, đơn vị Ohm

f: là tần số đơn vị Hz

L: hệ số tự cảm, đơn vị Henry

Nếu rút một cuộn đã tích sẵn từ và để hở hai đầu của nó, nó sẽ bị mất dòng đột ngột và giải phóng hết năng lượng, sinh ra áp cực lớn. Áp lực này gây ra vô số rắc rối trong mạch điện và tạo ra những điện áp ngược không mong muốn làm cháy transistor, các cổng ra vào của IC củng như sinh ra tia lửa điện khi đóng mở công tắc. Do đó, ở các mạch điều khiển động cơ (có thể coi là một cuộn cảm) để xả dòng điện của cuộn cảm từ từ tránh những trường hợp nguy hiểm trên. Ở các ngõ ra vào của IC củng như ở các transistor hiệu ứng trường (FET) cũng đều có các diode tích hợp bên trong.

Lưu ý: khi thiết kế mạch điện tử, cần lưu ý về các tải có tính cảm vì chúng có thể gây hư hỏng rất nghiêm trọng cho mạch.

Trong mạch điện một chiều, cuộn cảm có tính chất tương tự như một dây dẫn (với một lượng điện trở nào đó) và dẫn điện. Nhưng khi có áp xoay chiều, nó sẽ kìm hãm sự biến thiên dòng qua nó, do đố dòng qua nó bị hạn chế rất nhiều.

Điện trở (R)

Điện trở là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện bất kỳ, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở càng nhỏ và ngược lại, vật cách điện thì điện trở vô cùng lớn.

Có các loại điện trở nào?

a. Điện trở có giá trị xác định

• Điện trở than ép (cacbon film): Điện trở than ép có dải giá trị tương đối rộng (1Ω đến 100MΩ), công suất danh định 1/8W - 2W, phần lớn có công suất là 1/4W hoặc 1/2W. Ưu điểm của loại điện trở than ép đó chính là có tính thuần trở nên được sử dụng nhiều trong phạm vi tần số thấp
• Điện trở dây quấn được chế tạo bằng cách quấn một đoạn dây không phải là chất dẫn điện tốt (Nichrome) quanh mội lõi hình trụ. Loại điện trở này có giá trị nhỏ, độ chính xác cao và có công suất nhiệt lớn. Nhược điểm của điện trở dây quấn là có tính chất điện cảm nên không sử dụng được trong các mạch cao tần mà được sử dụng nhiều trong các mạch âm tần
• Điện trở màng mỏng: Được sản xuất bằng cách lắng đọng Cacbon, kim loại hoặc oxide kim loại dưới dạng màng mỏng trên lõi hình trụ. Điện trở màng mỏng có giá trị từ thấp đến trung bình, có thể thấy rõ một ưu điểm nổi bật của điện trở màng mỏng là tính chất thuần trở nên được sử dụng trong phạm vi tần số cao, công suất nhiệt thấp và giá thành cao

b. Điện trở có giá trị thay đổi

• Biến trở (Variable Resistor) có cấu tạo gồm một điện trở màng than hoặc dây quấn có dạng hình cung, có trục xoay ở giữa nối với con trượt.
• Nhiệt trở: là linh kiện có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ có 2 loại nhiệt trở: Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm, nhiệt trở có hệ số nhiệt dương

Ngoài ra đối với điện trở: bạn có thể tham khảo thêm bảng quy ước màu điện trở để dễ dàng hơn trong việc phân tích giá trị điện trở

Sử dụng thiết bị nào để đo tụ điện, cuộn cảm, điện trở

Để đo được thông số các của các đại lượng này nhanh nhất bạn nên sử dụng thiết bị chuyên dụng gọi là thiết bị đo LCR. Bạn có thể tham khảo thêm tại bải viết đo Thiết bị đo LCR là gì? Có các dòng thiết bị đo LCR nào?

Hiện nay, Lidinco là đại diện chuyên cung cấp các dòng máy đo LCR nhập khẩu chính hãng chất lượng nhất. Để được báo giá tốt nhất và tư vấn miễn phí bạn có thể liên hệ theo thông tin trên Website