So sánh nguồn điện với tụ điện
Pin là gì?
Pin là một thiết bị điện tử được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào để chuyển đổi năng lượng hóa học được đóng gói trong các vật liệu hoạt động của nó thành năng lượng điện để cung cấp một điện tích tĩnh cho năng lượng.
Electron được tạo ra thông qua các phản ứng điện hóa liên quan đến việc chuyển electron qua mạch điện tử.
Nói một cách đơn giản, pin là nguồn năng lượng không đổi cung cấp điện dưới dạng dòng điện một chiều [DC]. Pin thường chứa cực dương [+ ve] và cực âm [-ve].
Tế bào là đơn vị năng lượng cơ bản của pin, bao gồm ba bit chính. Thêm vào đó, có hai điện cực và một hóa chất gọi là chất điện phân lấp đầy khoảng trống giữa các điện cực.
Khi các điện cực được kết nối với một mạch, các electron xuyên từ cực âm sang cực dương, cuối cùng tạo ra một điện tích. Năng lượng được lưu trữ bên trong pin dưới dạng năng lượng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng điện, giải phóng điện thông qua phản ứng hóa học tạo ra dòng điện.
Lấy một ví dụ về đèn pin. Khi bạn đặt pin kiềm vào đèn pin và bật công tắc, bạn không làm gì ngoài việc hoàn thành mạch. Năng lượng hóa học được lưu trữ trong pin được chuyển đổi thành năng lượng điện, sau đó đi ra khỏi pin, khiến đèn pin sáng lên. Điều này là do các electron đang đi qua mạch.
Cực âm và cực dương thường được làm bằng các vật liệu khác nhau. Điện cực dương chứa một vật liệu từ bỏ các electron khá dễ dàng như lithium.
Các electron chỉ đến cực âm thông qua một mạch bên ngoài pin. Chất điện phân - phần quan trọng nhất trong hoạt động của pin - vận chuyển các ion giữa các phản ứng hóa học xảy ra trong các điện cực.
Những phản ứng hóa học này được gọi chung là phản ứng oxy hóa - khử.
Điện trở là gì?
Điện trở là thành phần cơ bản trong các mạch điện và điện tử được sử dụng để điều khiển điện áp và giá trị hiện tại trong mạch. Về cơ bản, chúng là các phần tử tiêu tốn năng lượng, giới hạn dòng điện để có dòng điện và điện áp phù hợp mà bạn muốn chính xác trong các mạch điện của mình. Một điện trở được sử dụng trong trường hợp cần phải có thêm dòng điện bị cản trở để đạt được dòng điện mong muốn mà không có bất kỳ điện trở nào. Chúng là các thành phần hai cực thụ động thực hiện điện trở để giảm dòng điện xuống giá trị an toàn. Chúng chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt, sau đó được tiêu tan vào không khí. Điện trở thường được phân loại thành hai loại: cố định và biến. Sức đề kháng được đo bằng.
Tụ điện là gì?
Tụ điện được tạo ra từ hai tấm kim loại với một chất cách điện giữa chúng. Đây là một trong những thành phần thụ động cơ bản được sử dụng trong các mạch điện và điều khiến chúng trở nên đặc biệt là khả năng lưu trữ năng lượng của chúng. Họ lưu trữ năng lượng tiềm năng trong một điện trường và đưa nó trở lại mạch khi cần thiết. Mỗi tụ điện được chế tạo để có một lượng điện dung cụ thể, trong đó xác định mức độ tích điện mà nó có thể lưu trữ. Điện dung được đo bằng Tiếng Farads Lần và được viết tắt là Hiện Fiên. Mục đích của tụ điện là chống lại sự thay đổi điện áp đột ngột bằng cách cung cấp năng lượng cho mạch điện.
Mục lục
- 1 Lịch sử
- 2 Các tham số chính của tụ điện
- 2.1 Điện dung
- 2.2 Điện dung của tụ điện
- 2.3 Điện áp làm việc
- 2.4 Nhiệt độ làm việc
- 3 Các loại tụ điện
- 3.1 Tụ điện phân cực
- 3.2 Tụ điện không phân cực
- 3.3 Tụ điện có trị số biến đổi
- 3.4 Siêu tụ điện
- 4 Các kiểu tụ điện
- 5 Tham khảo
- 6 Xem thêm
- 7 Liên kết ngoài
Lịch sửSửa đổi
Bốn bình tích điện Leyden ở Bảo tàng Boerhaave, Leiden, Hà Lan
Vào tháng 10 năm 1745, Ewald Georg von Kleistở Pomerania nước Đức, phát hiện ra điện tích có thể được lưu trữ bằng cách nối máy phát tĩnh điện cao áp với một đoạn dây qua một bình thủy tinh chứa nước.[2] Tay của Von Kleist và nước đóng vai trò là chất dẫn điện, và bình thủy tinh là chất cách điện [mặc dù các chi tiết ở thời điểm đó được xác nhận là miêu tả chưa đúng]. Von Kleist phát hiện thấy khi chạm tay vào dây dẫn thì phát ra một tia lửa điện lớn và sau đó ông cảm thấy rất đau, đau hơn cả khi chạm tay vào máy phát tĩnh điện. Sau đó một năm, nhà vật lý người Hà Lan Pieter van Musschenbroek làm việc tại đại học Leiden, phát minh ra một bình tích điện tương tự, được đặt tên là bình Leyden.[3]
Sau đó Daniel Gralath là người đầu tiên kết hợp nhiều bình tích điện song song với nhau thành một quả "pin" để tăng dung lượng lưu trữ. Benjamin Franklin điều tra chiếc bình Leyden và đi đến kết luận rằng điện tích đã được lưu trữ trên chiếc bình thủy tinh, không phải ở trong nước như những người khác đã giả định. Từ đó, thuật ngữ "battery" hay Tiếng Việt gọi là "pin" được thông qua.[4] Sau đó, nước được thay bằng các dung dịch hóa điện, bên trong và bên ngoài bình Layden được phủ bằng lá kim loại. Để lại một khoảng trống ở miệng để tránh tia lửa điện giữa các lá. Bình layden là bình tích điện đầu tiên có điện dung khoảng 1,11 nF [nano Farad].
Siêu tụ điện là gì?
Một siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện dung lượng cao hoặc tụ điện hai lớp có thể lưu trữ một lượng lớn năng lượng gấp gần 10 đến 100 lần năng lượng so với các tụ điện thông thường. Nó được ưa chuộng rộng rãi hơn pin vì khả năng sạc nhanh hơn và cung cấp năng lượng nhanh hơn.
Siêu tụ điện là gì
Nó có nhiều chu kỳ sạc và xả hơn pin sạc. Chúng được phát triển trong thời hiện đại vì lợi ích công nghiệp và kinh tế.
Điện dung của tụ điện này cũng được đo bằng Fara [F]. Ưu điểm chính của tụ điện này là hiệu quả và khả năng lưu trữ năng lượng cao.
Siêu tụ điện tiếng Anh là gì?
Trong tiếng Việt chúng ta, có lẽ khi nói đến siêu tụ điện thì rất nhiều người còn thấy lạ lẫm. Không biết chúng là gì? Có phải là mấy cái tụ điện thông thường trong mạch điện tử hay không?
Siêu tụ điện
Nhưng trong các tài liệu nước ngoài, siêu tụ điện là một thuật ngữ, một tên gọi rất phổ biến. Và chúng được gọi là Supercapacitor. Lý do vì sao mình muốn chia sẻ với các bạn biết trong tiếng Anh siêu tụ điện được gọi là gì. Mục đích để chúng ta có thêm từ ngữ để tìm kiếm tài liệu để nghiên cứu tìm hiểu về loại linh kiện hay thiết bị lưu trữ tích điện này.
Cấu tạo tụ điện ra sao ?
Tụ điện được cấu tạo từ 2 bản cực kim loại được đặt song song. Tên gọi của tụ điện phụ thuộc vào chất liệu cách điện trong bản cực. Ví dụ lớp cách điện là không khí thì tên tụ sẽ là tụ không khí, nếu là gốm thì sẽ là tụ gốm,…Trên tụ điện sẽ được ghi trị số điện áp cụ thể. Đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ điện có thể chịu. Nếu sử dụng cao hơn giá trị này thì tụ điện sẽ bị nổ.
- Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C viết tắt của Capacitior
- Đơn vị của tụ điện: là Fara [F], Trong đó : 1 Fara: 1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara
Phân loại tụ điện theo tính chất lý hóa và ứng dụng
Có 2 loại là tụ điện phân cực và tụ điện không phân cực:
– Tụ điện phân cực
Đây là loại tụ điện 2 đầu [+] và [-] rất rõ ràng. Tụ điện phân cực thường là tụ tantalum và tụ hóa học. Tương tự như hình dưới đây:
Tụ điện phân cực– Tụ điện không phân cực
Đây là loại tụ điện không có quy định về cực tính rõ ràng nên bạn có thể đấu nối tự do vào cả mạng AC và DC như hình sau:
Tụ không phân cựcPhân loại theo cấu tạo và dạng thức
Cách phân loại này bao gồm:
- Tụ gốm đa lớp: có bản cực cách điện làm bằng gốm. Đây là loại tụ đáp ứng điện áp và cao tần cao hơn gốm thường từ 4 – 5 lần.
- Tụ mica màng mỏng: Có cấu tạo các lớp điện môi là mica hoặc nhựa màng mỏng [thin film] như: Mylar, Polyester, Polycarbonate, Polystyrene.
- Tụ bạc – tụ mica: Có bàn cực bằng bạc nên khá nặng. Điện dung của loại tụ điện này từ vài pF đến vài nF và độ ổn nhiệt rất bé. Đây là loại dụ dùng cho cao cần.
- Tụ siêu hóa: Sử dụng dung môi là đất hiếm nên nặng hơn tụ nhôm hóa học. Tụ siêu hóa có trị số cực lớn, thậm chí lên tới hàng Farad. Loại tụ này sử dụng như nguồn pin cấp cho các mạch đồng hồ hay các vi xử lý đang cần cấp điện liên tục.
- Tụ hóa sinh: Đây là siêu tụ có thể thay thế cho pin khi lữu trữ điện năng trong thiết bị di động. Trụ này dùng Alginate có trong tảo biển nâu để làm nền dung môi. Lượng điện tích trữ trong tụ siêu lớn và sẽ giảm khoảng 15% sau mỗi chu kỳ sạc [khoảng 10.000 lần].
- Tụ Tantalum: Tụ sử dụng bản cực ngôn mà gel tantal để làm dung môi. Tụ này tuy có thể tích nhỏ nhưng lại có trị số rất lớn.
- Tụ vi chỉnh và tụ xoay: Bao gồm loại tụ kim loại, mica và gốm. Đây là loại tụ có giá trị nhỏ nhất [100pF- 500pF]. Tụ có khả năng xoay để thay đổi giá trị điện dung nên được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio, giúp thay đổi tần số cộng hưởng khi xuất hiện thao tác dò đài.
Công dụng của tụ điện
Tụ điện có tác dụng gì?Từ những nguyên lý tụ điện trên đây chắc bạn đã phần nào hiểu được những tác dụng của tụ điện rồi chứ. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn muốn giải thích công dụng của tụ điện được rõ hơn.
- Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện. Lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.
- Ngoài ra, công dụng tụ điện còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua. Giúp tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều [điện dung của tụ càng lớn] thì dung kháng càng nhỏ. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.
- Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều. Cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tí hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.
- Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.
Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.
* Với tụ hoá :Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ
=> Tụ hoá là tụ có phân cực [-] , [+] và luôn luôn có hình trụ .
Tụ hoá Tụ hoá ghi điện dung là 2200 µF / 35V
* Với tụ giấy , tụ gốm :Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu
Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu.
Tụ gốmCách đọc :Lấy hai chữ số đầu nhân với 10[Mũ số thứ 3 ]
Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là
Giá trị = 47 x 104 = 470000p [ Lấy đơn vị là picô Fara]
= 470 n Fara = 0,47 µF
Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .
B = ± 0,1 pF.
C = ± 0,25 pF.
D = ± 0,5 pF cho các tụ điện dưới 10 pF, hoặc ± 0,5% cho các tụ điện trên 10 pF.
F = ± 1 pF hoặc ± 1%
G = ± 2 pF hoặc ± 2%
J = ± 5%.
K = ± 10%.
M = ± 20%.
Các thiết bị trong công nghiệp như đo mức, bộ chuyển đổi, bộ điều khiển cũng không thể thiếu các tụ điện…
Đó là về một số thông tin mà mình chia sẻ về tụ điện. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho các bạn.Cám ơn và chúc các bạn thành công.
Video liên quan