Điện Dung

Một tụ điện là một thiết bị lưu trữ điện tích trên hai vật dẫn tách biệt, như một cặp bản kim loại. Bạn đặt hiệu điện thế qua nó càng nhiều, điện tích tích tụ càng nhiều — và điện dung cho biết chính xác bạn nhận được bao nhiêu điện tích cho mỗi vôn. Bản lớn hơn hoặc khoảng cách nhỏ hơn giữa chúng cho phép một tụ điện giữ nhiều điện tích hơn ở cùng hiệu điện thế.

Công thức

Q = C · V

• Q — điện tích (C): lượng điện tích được lưu trữ trên tụ điện
• C — điện dung (F): tụ điện lưu trữ bao nhiêu điện tích trên mỗi vôn được áp dụng
• V — hiệu điện thế (V): lực đẩy điện, hoặc hiệu điện thế, trên tụ điện

Ví dụ đã giải

Một tụ điện có điện dung 3 fara được nối với pin 4 vôn. Nó lưu trữ bao nhiêu điện tích?

• C = 3 F
• V = 4 V

1. Q = C · V
2. Q = 3 F × 4 V

Q = 12 C

Tự kiểm tra

Bạn thấy điều này ở đâu

Màn hình cảm ứng của điện thoại thông minh là một lưới gồm những tụ điện tí hon: sự hiện diện của ngón tay bạn làm thay đổi điện dung tại chỗ, và điện thoại đọc ra vị trí nào đã thay đổi. Chip bộ nhớ máy tính là hàng tỷ tụ điện cực nhỏ, mỗi chiếc giữ điện tích cho một bit logic — có điện tích hay không, tức một hay không.

Những sai lầm phổ biến

Sự nhầm lẫn cốt lõi là bản chất của điện dung: C là một thuộc tính của hình học thiết bị — diện tích bản và khe hở giữa chúng, C = ε₀A / d — chứ không phải thứ lớn lên vì bạn nạp nhiều điện tích hơn. Ở điện dung cố định, điện tích đơn giản đi theo hiệu điện thế, Q = C · V: một tụ điện 3 F nối với pin 6 V lưu trữ 18 C, gấp đôi lượng nó lưu trữ ở 3 V. Và khe hở lớn hơn làm tụ điện yếu đi — các bản phải gần nhau hơn, chứ không phải xa nhau hơn, để giữ nhiều điện tích hơn ở cùng một hiệu điện thế.

Nó liên kết như thế nào

Hiệu điện thế trên một tụ điện tồn tại vì điện tích bị chất thành đống ngược lại định luật Coulomb — lực đẩy được lưu trữ đó chính là điều mà hình học lực của bài học trước tạo ra trong phần cứng. Chương mạch điện đã từng gặp thiết bị này: hằng số thời gian RC τ = R · C cho biết nó nạp đầy nhanh đến đâu. Tiếp theo, dòng điện tiết lộ rằng chúng còn làm một việc hoàn toàn khác: tạo ra từ trường.

Thử mô phỏng

• Tụ điện bản phẳng song song
• Quả cầu dẫn điện cô lập
• Cùng điện dung C trong mạch

Các khái niệm liên quan

• Định Luật Coulomb
• Từ Trường Từ Dòng Điện
• Định Luật Cảm Ứng Faraday
• Mạch AC & Cộng Hưởng
• Lực Lorentz