Điện dung trong kỹ thuật điện là gì

Công suất điện đặc trưng cho tính chất của các vật thể dẫn điện là tích điện dưới tác động của điện trường và cũng để tích lũy năng lượng điện trong trường của các vật thể này.

Một sự tương tự của công suất điện trong lĩnh vực thủy tĩnh có thể là công suất cụ thể của tàu trên một đơn vị chiều cao, bằng số với diện tích của mặt cắt ngang của tàu.

Hãy tưởng tượng một bể chứa nước cao. Lượng chất lỏng (lượng điện trên cơ thể) có thể được lưu trữ trong bể phụ thuộc vào chiều cao đổ đầy của nó (thế năng cơ thể) cũng như thể tích chất lỏng trên một đơn vị chiều cao của bể (dung tích cơ thể). Đến lượt mình, thể tích chất lỏng này phụ thuộc vào diện tích của phần nằm ngang của bể - vào đường kính của nó.

Đường kính này càng lớn và do đó thể tích trên một đơn vị chiều cao, thì điện dung riêng trên mỗi chiều cao của bể càng lớn (điện dung giữa hai tấm tỷ lệ thuận với diện tích của các tấm, xem — Điều gì quyết định điện dung của một tụ điện?).Theo đó, nó phụ thuộc vào giá trị thể tích chất lỏng trên một đơn vị chiều cao và công việc phải bỏ ra để đổ đầy bể.

Giả sử có hai quả cầu đồng kích thước (đỏ và xanh) nằm cách nhau một khoảng nhất định trong không gian. Lấy một cục pin 9 vôn và nối nó với hai cực đối diện với hai quả bóng này sao cho «+» được nối với một quả bóng (với màu xanh) và «-» với quả kia (với màu đỏ). Giữa các quả bóng sẽ xuất hiện một hiệu điện thế bằng với điện áp của pin V = 9 vôn.

Trạng thái điện của hai quả bóng đồng này ngay lập tức trở nên khác so với trước khi kết nối pin, bởi vì lúc này các quả bóng có điện tích trái dấu tương tác với nhau, tạo ra lực hút đối với nhau.

Chúng ta có thể nói rằng pin đã chuyển một điện tích dương + q từ quả bóng bên trái sang bên phải và do đó hiệu điện thế giữa các quả bóng trở thành V = 9 vôn. Bây giờ quả bóng bên trái được tích điện âm -q.

Nếu chúng ta mắc nối tiếp một pin khác cùng loại vào mạch, thì hiệu điện thế giữa các quả bóng sẽ lớn gấp đôi, điện áp giữa chúng sẽ không còn là 9 vôn nữa mà là 18 vôn và điện tích sẽ di chuyển từ quả bóng với quả bóng cũng sẽ tăng gấp đôi (nó sẽ trở thành 2q) cũng như điện áp. Nhưng độ lớn của điện tích q di chuyển mỗi khi điện áp tăng 9 vôn là bao nhiêu?

Rõ ràng, độ lớn của điện tích này tỷ lệ thuận với hiệu điện thế được tạo ra giữa các quả bóng. Nhưng tỷ lệ điện tích và hiệu điện thế chính xác là bao nhiêu? Ở đây chúng ta sẽ phải giới thiệu một đặc tính của dây dẫn là công suất điện C.

Điện dung là thước đo khả năng lưu trữ điện tích của dây dẫn. Cũng cần hiểu rằng khi dây đầu tiên được tích điện, cường độ điện trường xung quanh nó sẽ tăng lên. Theo đó, tác dụng của dây tích điện thứ nhất lên dây tích điện thứ hai sẽ tăng lên, đặc biệt nếu chúng bắt đầu tiến lại gần nhau hơn.

Lực tương tác giữa các dây dẫn tích điện càng lớn nếu khoảng cách giữa chúng càng nhỏ. Ngoài ra, tùy thuộc vào các thông số của môi trường giữa các dây, cường độ tương tác của chúng cũng có thể khác nhau.

Vì vậy, nếu có một khoảng chân không giữa các dây, thì lực hút giữa các điện tích của chúng sẽ bằng một, nhưng nếu ni lông được đặt giữa các dây thay vì chân không, thì lực tương tác tĩnh điện sẽ tăng gấp ba lần, vì ni lông truyền một điện trường qua chính nó tốt gấp 3 lần so với không khí và thực chất do có điện trường nên các dây tích điện tương tác với nhau.

Nếu các dây tích điện bắt đầu lan rộng ra khỏi nhau theo các hướng khác nhau, thì chúng sẽ tương tác ít hơn, hiệu điện thế sẽ lớn hơn đối với các điện tích giống nhau, nghĩa là công suất của một hệ thống như vậy sẽ giảm khi tách các dây. Công trình dựa trên ý tưởng về công suất điện tụ điện.

tụ điện

Tính chất của các dây dẫn tích điện tương tác tĩnh điện với nhau thông qua các điện trường của nhau được ngăn cách bởi một chất điện môi được sử dụng trong các tụ điện.

Về mặt cấu tạo, tụ điện là hai bản gọi là bản cực. Các tấm được ngăn cách bởi một chất điện môi.Để có được công suất lớn nhất có thể, các tấm phải có bề mặt lớn và khoảng cách giữa chúng là nhỏ nhất.

Tụ điện trong kỹ thuật điện đóng vai trò là bộ tích lũy năng lượng điện trong điện trường tập trung trong thể tích chất điện môi đặt giữa các bản của tụ điện, nhờ đó điện tích được tích lũy hoặc loại bỏ (dưới dạng dòng điện).

Hai tấm được đặt cách nhau một khoảng ngắn bên trong vỏ bọc kín. Gốm sứ, polypropylene, điện phân, tantali, v.v. - tụ điện khác nhau về loại chất điện môi giữa các bản.

Tụ điện có điện áp cao và điện áp thấp, tùy thuộc vào cường độ điện môi.

Tùy thuộc vào diện tích của các tấm và hằng số điện môi của chất điện môi được sử dụng, có những tụ điện có công suất lớn, đạt tới hàng trăm farad (siêu tụ điện) và công suất nhỏ - đơn vị picofarads.

Sử dụng công suất điện trong kỹ thuật điện

Thuộc tính của các hệ thống điện dung được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện trong các công nghệ dòng điện xoay chiều, đặc biệt là trong lĩnh vực tần số cao và siêu cao.

Trong công nghệ DC, điện dung được sử dụng trong các thiết bị từ hóa nam châm vĩnh cửu, để hàn điện xung, thử nghiệm đánh thủng điện môi xung, làm phẳng đường cong dòng điện trong bộ chỉnh lưu, v.v.

Điện dung của bất kỳ hệ thống cơ quan dẫn điện cách ly nào, không thể giảm hoàn toàn về 0, trong một số trường hợp có thể có tác động không mong muốn đến các đặc tính của thiết bị điện (ở dạng nhiễu, rò rỉ điện dung, v.v.).

Bạn có thể loại bỏ ảnh hưởng như vậy hoặc bằng cách bù đắp thích hợp ảnh hưởng của nó (thường là sử dụng điện cảm), hoặc bằng cách tạo ra các điều kiện trong đó tiềm năng của các vật thể nhất định của hệ thống đối với các vật thể xung quanh có giá trị tối thiểu (ví dụ: nối đất của một trong các vật thể).