Làm thế nào để một tụ điện DC chặn? | Học Điện Tử

Tôi nghĩ rằng nó sẽ giúp hiểu làm thế nào một tụ điện chặn DC (dòng điện trực tiếp) trong khi cho phép AC (dòng điện xoay chiều).

Hãy bắt đầu với nguồn DC đơn giản nhất, pin:

chỉ là một cục pin

Khi pin này đang được sử dụng một cái gì đó điện, electron được rút ra vào + bên của pin, và đẩy ra phụ.

Hãy gắn một số dây vào pin:

một pin có dây kèm theo

Vẫn không có một mạch hoàn chỉnh ở đây (dây không đi đâu cả), vì vậy không có dòng điện.

Nhưng điều đó không có nghĩa là không có bất kỳ dòng chảy hiện tại. Bạn thấy đấy, các nguyên tử trong kim loại dây đồng được tạo thành từ một hạt nhân của các nguyên tử đồng, được bao quanh bởi các electron của chúng. Có thể hữu ích khi nghĩ về dây đồng là các ion đồng dương, với các electron nổi xung quanh:

minh họa các ion đồng với electron

Lưu ý: Tôi sử dụng ký hiệu e – để biểu thị một electron

Trong một kim loại, rất dễ dàng để đẩy các electron xung quanh. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi có một pin kèm theo. Nó có thể thực sự hút một số điện tử ra khỏi dây:

chuyển động của một electron từ dây

Dây được gắn vào mặt tích cực của pin có các electron bị hút ra khỏi nó. Những electron đó sau đó được đẩy ra phía cực âm của pin vào dây được gắn vào phía âm.

Điều quan trọng cần lưu ý là pin không thể loại bỏ tất cả các điện tử. Các electron thường bị thu hút bởi các ion dương mà chúng để lại; vì vậy thật khó để loại bỏ tất cả các điện tử.

Cuối cùng, dây màu đỏ của chúng ta sẽ có điện tích dương nhẹ (vì nó bị thiếu electron) và dây màu đen sẽ có điện tích âm nhẹ (vì nó có thêm electron).

dòng chảy do điện tích trong dây dẫn

Vì vậy, khi bạn lần đầu tiên kết nối pin với những dây, chỉ có một chút chút hiện tại sẽ chảy. Pin không thể di chuyển rất nhiều điện tử, vì vậy dòng điện chạy rất nhanh và sau đó dừng lại.

Nếu bạn ngắt kết nối pin, lật xung quanh và kết nối lại: các electron trong dây đen sẽ bị hút vào pin và bị đẩy vào dây đỏ. Một lần nữa, sẽ chỉ có một lượng nhỏ dòng chảy, và sau đó nó sẽ dừng lại.

Vấn đề với việc chỉ sử dụng hai dây là chúng ta không có nhiều điện tử để đẩy xung quanh. Những gì chúng ta cần là một kho điện tử lớn để chơi với – một khối kim loại lớn. Đó là những gì một tụ điện là: một khối kim loại lớn được gắn vào hai đầu của mỗi dây.

Với khối kim loại lớn này, có rất nhiều electron chúng ta có thể dễ dàng đẩy xung quanh. Bây giờ, bên “tích cực” có thể có nhiều electron bị hút ra khỏi nó và bên “tiêu cực” có thể có nhiều electron hơn được đẩy vào bên trong:

minh họa điện tích nhiều hơn trên một bề mặt lớn hơn

Vì vậy, nếu bạn áp dụng một nguồn dòng điện xoay chiều cho một tụ điện, một số dòng điện đó sẽ được phép chảy, nhưng sau một thời gian nó sẽ hết điện tử để đẩy xung quanh và dòng chảy sẽ dừng lại. Điều này là may mắn cho nguồn AC, vì sau đó nó đảo ngược và dòng điện được phép chảy một lần nữa.

Nhưng tại sao một tụ điện được đánh giá trong volt DC

Một tụ điện không chỉ là hai khối kim loại. Một đặc điểm thiết kế khác của tụ điện là nó sử dụng hai khối kim loại rất gần nhau (hãy tưởng tượng một lớp giấy sáp được kẹp giữa hai tờ giấy thiếc).

Lý do họ sử dụng “lá thiếc” được phân tách bằng “giấy sáp” là vì họ muốn các electron âm rất gần với “lỗ” dương mà họ để lại. Điều này khiến các electron bị thu hút vào các “lỗ” dương:

điện tích giữa các bản tụ

Bởi vì các electron là âm và “lỗ” là dương, nên các electron bị hút vào các lỗ. Điều này làm cho các điện tử thực sự ở lại đó. Bây giờ bạn có thể tháo pin và tụ điện sẽ thực sự giữ điện tích đó.

Đây là lý do tại sao một tụ điện có thể lưu trữ một khoản phí; các electron bị thu hút vào các lỗ mà chúng để lại.

Nhưng giấy sáp đó không phải là một chất cách điện hoàn hảo; nó sẽ cho phép một số rò rỉ. Nhưng vấn đề thực sự xảy ra nếu bạn có quá nhiều electron chồng chất. Điện trường giữa hai ” tấm ” của tụ điện thực sự có thể trở nên mãnh liệt đến mức nó gây ra sự cố vỡ giấy sáp, làm hỏng tụ điện vĩnh viễn:

sự cố tấm tụ điện

Trong thực tế, một tụ điện không được làm từ lá thiếc và giấy sáp (nữa); họ sử dụng vật liệu tốt hơn. Nhưng vẫn còn một điểm, một “điện áp”, trong đó chất cách điện giữa hai bản song song bị phá vỡ, phá hủy thiết bị. Đây là điện áp DC tối đa định mức của tụ điện.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button