Tụ điện và pin - sự khác biệt là gì

Có vẻ như pin và tụ điện về cơ bản hoạt động giống nhau — cả hai đều lưu trữ năng lượng điện để sau đó chuyển nó sang tải. Có vẻ như vậy, trong một số trường hợp, tụ điện thường hoạt động giống như một cục pin có dung lượng nhỏ chẳng hạn trong các mạch đầu ra của các bộ chuyển đổi khác nhau.

Nhưng bao nhiêu lần chúng ta có thể nói rằng pin hoạt động giống như một tụ điện? Không có gì. Nhiệm vụ chính của pin trong hầu hết các ứng dụng là tích lũy và lưu trữ năng lượng điện ở dạng hóa học trong một thời gian dài, để giữ nó, để sau đó nó có thể cung cấp nó cho tải nhanh hay chậm, ngay lập tức hoặc nhiều lần. Nhiệm vụ chính của tụ điện trong một số điều kiện tương tự là lưu trữ năng lượng điện trong một thời gian ngắn và chuyển nó đến một tải có dòng điện cần thiết.

Nghĩa là, đối với các ứng dụng tụ điện thông thường, thường không cần giữ năng lượng lâu như pin thường yêu cầu. Bản chất của sự khác biệt giữa pin và tụ điện nằm ở thiết bị của cả hai, cũng như nguyên tắc hoạt động của chúng.Mặc dù từ bên ngoài đối với một người quan sát không quen thuộc, có vẻ như chúng nên được sắp xếp theo cùng một cách.

Tụ điện (từ tiếng Latin condensatio - "sự tích tụ") ở dạng đơn giản nhất - một cặp tấm dẫn điện có diện tích đáng kể, được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Chất điện môi nằm giữa các tấm có thể tích lũy năng lượng điện dưới dạng điện trường: nếu EMF được tạo ra trên các tấm bằng nguồn bên ngoài sự khác biệt tiềm năng, thì chất điện môi giữa các bản bị phân cực vì các điện tích trên các bản cùng với điện trường của chúng sẽ tác dụng lên các điện tích liên kết bên trong chất điện môi và các lưỡng cực điện này (các cặp điện tích liên kết bên trong chất điện môi) được định hướng để cố gắng bù bằng tổng của chúng điện trường, trường của các điện tích có trên các tấm do một nguồn EMF bên ngoài.

Nếu bây giờ nguồn EMF bên ngoài từ các tấm bị tắt, thì sự phân cực của chất điện môi sẽ vẫn còn - tụ điện sẽ vẫn được sạc trong một thời gian (tùy thuộc vào chất lượng và đặc tính của chất điện môi).

Điện trường của chất điện môi phân cực (tích điện) có thể khiến các electron di chuyển trong dây dẫn nếu chúng đóng các bản cực lại. Bằng cách này, tụ điện có thể nhanh chóng chuyển năng lượng được lưu trữ trong chất điện môi sang tải.

Dung lượng của tụ điện là diện tích các bản cực càng lớn và hằng số điện môi của chất điện môi càng cao. Các thông số tương tự liên quan đến dòng điện tối đa mà tụ điện có thể nhận hoặc cung cấp trong quá trình sạc hoặc xả.

Ắc quy (từ lat. acumulo thu thập, tích lũy) hoạt động theo một cách hoàn toàn khác so với tụ điện.Nguyên tắc hoạt động của nó không còn ở sự phân cực của chất điện môi, mà ở các quá trình hóa học thuận nghịch xảy ra trong chất điện phân và ở các điện cực (cực âm và cực dương).

Ví dụ: trong quá trình sạc pin lithium-ion, các ion lithium dưới tác động của EMF bên ngoài từ bộ sạc được áp dụng cho các điện cực được nhúng vào lưới than chì của cực dương (trên tấm đồng) và khi được xả, quay trở lại vào cực âm nhôm (ví dụ từ oxit coban). Liên kết được hình thành. Công suất điện của pin lithium sẽ càng lớn khi càng có nhiều ion lithium được nhúng vào các điện cực trong quá trình sạc và rời khỏi chúng trong quá trình xả.

Không giống như tụ điện, có một số sắc thái ở đây: nếu pin lithium được sạc quá nhanh, thì các ion đơn giản là không có thời gian để nhúng vào các điện cực và các mạch lithium kim loại được hình thành, có thể góp phần gây ra đoản mạch trong pin. Và nếu bạn xả pin quá nhanh, cực âm sẽ nhanh chóng bị sập và pin sẽ không sử dụng được. Pin yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các cực trong quá trình sạc, cũng như kiểm soát các giá trị của dòng sạc và dòng xả.