Điện dung là gì? Công thức tính điện dung và ví dụ

Điện dung là một đại lượng vật lý quan trọng, đặc trưng cho khả năng tích trữ điện tích của tụ điện khi có hiệu điện thế đặt lên hai bản cực. Đây là thông số cơ bản giúp xác định tính chất và công dụng của tụ điện trong các mạch điện và thiết bị điện tử. Hiểu rõ về điện dung sẽ giúp trong việc thiết kế và sử dụng tụ điện hiệu quả hơn trong nhiều ứng dụng kỹ thuật. Tìm hiểu chi tiết điện dung là gì và Công thức tính điện dung trong bài viết dưới đây của Cáp điện VN

Điện dung là gì?

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ điện tích của tụ điện khi đặt một hiệu điện thế nhất định lên hai bản cực của nó. Nói cách khác, điện dung cho biết bao nhiêu điện tích có thể tích trữ trên mỗi đơn vị điện áp đặt giữa hai bản cực. Điện dung được ký hiệu bằng chữ C và được đo bằng đơn vị Farad (F). Một Farad là điện dung của tụ điện có khả năng tích trữ được 1 Coulomb điện tích khi đặt một hiệu điện thế 1 Volt lên hai bản cực của nó.

Điện dung của tụ phụ thuộc vào diện tích bề mặt hai bản cực, khoảng cách giữa hai bản cực và loại vật liệu điện môi ngăn cách giữa chúng. Các tụ điện trong thực tế thường có điện dung rất nhỏ, tính bằng microfarad (μF), nanofarad (nF) hoặc picofarad (pF), vì một Farad là giá trị rất lớn.

Công thức tính điện dung

Công thức tính điện dung tụ điện cơ bản là:

Trong đó:

• CC là điện dung (đơn vị Farad – F)
• QQ là điện tích tích tụ trên tụ (Coulomb – C)
• UU là hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ (Volt – V)

Ngoài ra, đối với tụ điện phẳng có cấu tạo hình học đơn giản, điện dung còn được tính theo công thức:

Trong đó:

• ε là hằng số điện môi của chất cách điện giữa hai bản cực (bao gồm hằng số điện môi của chân không ε0ε0 và hệ số điện môi tương đối εrεr)
• S là diện tích bề mặt đối diện của hai bản cực (m²)
• d là khoảng cách giữa hai bản cực (m)

Công thức này thể hiện rằng điện dung tỷ lệ thuận với diện tích bản cực và hằng số điện môi, trong khi tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản cực.

Với tụ điện dạng trụ, điện dung được tính bằng công thức:

trong đó:

• h là chiều cao chiều dài bản cực (m),
• R1 và R2 là bán kính của hai bản cực dạng trụ (m),
• ln⁡ln là logarit tự nhiên.

Các công thức này giúp xác định chính xác điện dung tụ điện dựa trên đặc điểm vật lý và cấu tạo thực tế của tụ, phục vụ cho việc thiết kế và ứng dụng chính xác trong các mạch điện và điện tử.

Điện dung của tụ điện

Điện dung của một bộ tụ điện phụ thuộc vào cách chúng được ghép nối với nhau.

• Ghép nối tiếp:

Điện dung tương đương (C) được tính theo công thức 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + … + 1/Cₙ.

• Ghép song song:

Điện dung tương đương (C) bằng tổng các điện dung riêng lẻ của từng tụ điện: C = C₁ + C₂ + … + Cₙ.

Ví dụ về điện dung

Áp dụng công thức tính điện dung, chúng ta tìm hiểu 1 số ví dụ và bài tập dưới đây:

Điện dung là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện và được tính theo tỉ số điện tích trên hiệu điện thế giữa hai bản cực. Công thức tính điện dung của tụ điện cung cấp cơ sở toán học để đo lường và thiết kế tụ điện phù hợp với yêu cầu mạch điện. Việc nắm vững khái niệm và công thức điện dung có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và độ bền của các thiết bị điện tử và điện công nghiệp