Tụ điện chặn dòng điện 1 chiều: Lý do và cách hoạt động

Bạn có từng thắc mắc về việc tại sao tụ điện lại chặn được dòng điện 1 chiều và cho phép dòng điện xoay chiều đi qua không? Để hiểu rõ hơn về nguyên nhân này, hãy cùng tôi tìm hiểu về tụ điện là gì và cách hoạt động của nó khi kết nối với nguồn cấp DC và sau đó là nguồn cấp AC.

Tụ điện là gì?

Tụ điện là một thiết bị gồm hai tấm kim loại được ngăn cách bởi một môi trường cách điện như giấy bạc, giấy nhiều lớp, không khí, v.v… Nó tích trữ năng lượng dưới dạng tĩnh điện và giải phóng cho mạch điện khi cần thiết trong trường hợp có nguồn điện xoay chiều. Tụ điện được đo bằng đơn vị Farad (F), µF hoặc nF cho những tụ điện nhỏ. Lưu ý rằng tụ điện chỉ hoạt động trong mạch điện một chiều, tức là chỉ hoạt động ở điện áp xoay chiều.

Bạn đang xem: Tụ điện chặn dòng điện 1 chiều: Lý do và cách hoạt động

Sự khác biệt giữa AC và DC

DC là một giá trị không đổi, không thay đổi cực (hướng) và độ lớn, trong khi AC thay đổi hướng và biên độ liên tục liên quan đến tần số của nó.

Bây giờ, hãy kết nối tụ điện lần lượt với nguồn cấp DC và sau đó là AC và xem điều gì sẽ xảy ra?

Tại sao một tụ điện chặn DC?

Một tụ điện hoạt động như một mạch ngắn ở giai đoạn đầu và một tụ điện đã sạc đầy hoạt động như một mạch hở. Tụ điện chống lại sự thay đổi điện áp trong khi cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng điện và đóng vai trò là chập trong mạch điện một chiều.

Khi kết nối tụ điện với nguồn cấp DC, sẽ có một dòng điện nhỏ xảy ra cho đến khi các tấm trở nên bão hòa. Cực dương của nguồn cấp một chiều sẽ hút các điện tử từ một cực và đẩy các điện tử sang cực thứ hai cho đến khi tấm đầu trở nên tích điện dương và tấm thứ hai mang điện âm. Ở giai đoạn này, điện áp đặt vào tụ bằng điện áp trên tụ và tụ đã bão hòa, không có dòng điện chạy qua. Tại giai đoạn này, tụ điện hoạt động như một mạch hở và nếu giá trị điện áp DC đặt vào tăng lên, tụ điện có thể bị hư và phát nổ.

Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có tụ điện

Khi kết nối một tụ điện với nguồn cấp AC, nó sẽ bắt đầu sạc và xả liên tục do sự thay đổi liên tục của điện áp cung cấp. Quá trình này được gọi là quá trình sạc tụ điện, tức là tụ điện lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường.

Sau đó, điện áp đặt vào bị đảo ngược, tức là dương trở thành âm và ngược lại. Quá trình này vẫn diễn ra liên tục và dòng điện chạy do chuyển động liên tục của các electron. Quá trình này được gọi là phóng điện của tụ điện, tức là tụ điện khôi phục lại năng lượng đã lưu trữ cho mạch.

Tại sao tụ điện đánh giá theo DC?

Có những tụ điện được đánh giá khác nhau trên bảng tên, ví dụ như 400VDC hoặc 400VAC. Tuy nhiên, không có nghĩa là tụ điện không thể sử dụng trong mạch DC. Giá trị DC trên nhãn tụ điện chỉ là giá trị lớn nhất của điện áp DC có thể kết nối an toàn với nó, không phải dung lượng sạc. Tụ điện phân cực chủ yếu được sử dụng trong mạch DC, trong khi tụ điện không phân cực được sử dụng trong mạch xoay chiều.

Quy tắc là bạn có thể sử dụng tụ điện được đánh giá AC trong DC, nhưng không thể sử dụng tụ điện được đánh giá DC trong AC. Điện áp AC có giá trị RMS cao hơn giá trị đỉnh của DC khoảng 1,414 lần.

Thông qua việc hiểu về cách hoạt động của tụ điện và cách nó chặn dòng điện 1 chiều, chúng ta có thể áp dụng kiến thức này vào các ứng dụng thực tế.

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu điện