• Cần giúp đỡ? Hãy gọi:   0938.788.458
Tất cả danh mục
Điện tử

TỤ ĐIỆN

1. Trị số hiệu dụng 
Trị số hiệu dụng (tiếng La tinh effectivus = tác dụng) dùng đại lượng khác để mô tả các đại lượng xoay chiều một cách đơn giản. Ta thử hình dung một lò sưởi điện vận hành với dòng điện xoay chiều. Công suất sưởi nóng thay đổi tương ứng theo sự biến đổi của dòng điện xoay chiều.
Trị số hiệu dụng của một đại lượng xoay chiều là một đại lượng một chiều, đại lượng này có cùng tác dụng nhiệt như đại lượng xoay chiều. Trị số hiệu dụng được định nghĩa:

Công suất xoay chiều (Điện trở thực)
Khi xem xét mạch điện xoay chiều chỉ gồm có các điện trở thực, với trị số hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện (Hình 1) ta có thể tính công suất rất đơn giản. Tích số cường độ dòng điện và điện áp trong mạch điện xoay chiều là công suất điện. Vì cường độ dòng điện và điện áp thay đổi theo thời gian, nên cho từng thời điểm t, các trị số tức thời phải nhân với nhau. Kết quả là công suất điện xoay chiều “có dạng xung", tức là thay đổi theo thời gian (Hình 2). Cho việc ứng dụng kỹ thuật (thí dụ lò sưởi điện), công suất dòng điện một chiều tương đương diễn đạt chính xác hơn vì nó không biến đổi theo thời gian. Tích số trị số hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện cho ta công suất dòng điện một chiều tương đương trong trường hợp mạch điện chỉ có các điện trở ohm (điện trở thực).

Một điện trở ohm R trong kỹ thuật điện xoay chiều được gọi là điện trở thực.

2. Tụ điện trong mạch điện 
Tụ điện trong mạch điện một chiều
Chúng ta đã biết một vài tính chất của tụ điện bản khi khảo sát điện trường. Từ những tính chất cơ bản này, chúng ta tìm hiểu tiếp.
Tính năng của tụ điện trong mạch điện một chiều (Hình 3) sẽ được làm rõ với thí nghiệm đơn giản sau. Lúc bắt đầu thí nghiệm, tụ điện không nạp điện.


Khi ta bật công tắc, nguồn điện một chiều sẽ được đóng lại, từ cực âm của nguồn điện, các hạt mang điện tích sẽ chạy đến một bản cực của tụ điện, trong khi đó ở bản cực kia của tụ điện, các hạt mang điện tích bị rút đi. Tụ điện sẽ nạp điện liên tục. Điện áp ở tụ điện sẽ gia tăng cho đến khi đạt đến trị số của nguồn điện. Trong khi nạp điện, hiệu thế (sự khác biệt điện áp) giữa điện áp nguồn điện và điện áp tụ điện tiếp tục giảm đi, nên dòng điện nạp cũng giảm đi. Giản đồ đo cho thấy điện áp tụ điện và đường biểu diễn cường độ dòng điện trong quá trình nạp điện. Quá trinh nạp điện của tụ điện theo hàm mũ e. Lúc ban đầu. dòng nạp cực đại ic của tụ điện chỉ bị hạn chế bởi điện trở R. Thời gian nạp điện của tụ điện càng kéo dài nếu R và điện dung c càng lớn.
số đo cho thời gian nạp điện là hằng số thời gian t:

Khi bắt đầu nạp điện, dòng điện có cường độ I0:

Dòng điện và điện áp nạp tại tụ điện trong mạch điện một chiều:

Công thức gần đúng (công thức nắm tay): Một tụ điện hoàn tất việc nạp điện sau khoảng thời gian 5 T.
Dòng phóng điện và điện áp phóng điện tại tụ điện trong mạch điện một chiều:

Chú ý:
Một tụ điện đã nạp điện có thể gây nguy hiểm cho người và thiết b|. Cho nên trước khi làm việc với tụ điện, ta phải thực hiện phóng điện qua một điện trở lớn.
Tụ điện trong mạch điện xoay chiều (Hình 1)


Bằng một thí nghiệm, chúng ta chỉ khảo sát về phần tác động của một tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Chúng ta quan sát cường độ dòng điện /c với một máy đo dòng điện. Sau khi nguồn điện xoay chiều được nối với đèn và tụ điện, đèn sáng lên, ta có dòng điện /c.
Sau đây, chúng ta khảo sát sự liên hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều tại tụ điện. Giản đồ đo cho thấy có sự tùy thuộc tuyến tính giữa dòng điện và điện áp tại tụ điện, có nghĩa là ờ đây định luật Ohm cũng có giá trị.

Một tụ điện tác động trong mạch điện xoay chiều như một điện trở (trở kháng).
Trong thí nghiệm tiếp theo, ta thay đổi tần số f của nguồn điện áp, điện áp u cũng như điện dung c được giữ cố đjnh. Biểu đồ đo cho thấy, dung kháng xc của tụ điện giảm đi không tuyến tính với tần số gia tăng (Hình 2).


Trong giàn đồ đo thứ ba, ta có sự phụ thuộc của dung kháng xc đối với điện dung c của tụ điện (Hình 3), trong khi tần số f và điện áp u của nguồn điện áp được giữ cố định. Chỉ có điện dung của tụ điện c thay đổi. Thí nghiệm này cho thấy một đường biểu diễn tương tự của biểu đồ đồ. Khi điện dung c gia tăng, dung kháng xc giảm.

Nếu đưa thêm một hằng số vào công thức, hằng số này là kết quả của sự đánh giá qua đo đạc, ta có thể trình bày tỷ lệ trên như một phương trình.

Trong mạch điện một chiều, dòng điện chỉ chạy qua giữa thời điểm đóng và ngắt điện. Dòng điện này tải điện tích đến và đi.    Q = I.t=C.U
Ngược lại, trong trường hợp tụ điện được láp vào một điện áp xoay chiều dạng sin, ta có một dòng điện chạy qua tụ điện liên tục. Sự thay đổi điện áp của điện áp xoay chiều  Δu trong khoảng thời gian  Δt làm thay đổi một điện tích  Δq: