Máy Tính Năng Lượng Tụ Điện Là Gì?
Tụ điện tích trữ năng lượng điện trong điện trường giữa hai bản cực của nó. Công cụ này cho bạn biết chính xác một tụ điện chứa bao nhiêu năng lượng (tính bằng joule) khi được nạp đến một mức điện áp nhất định. Bạn chỉ cần nhập điện dung và điện áp, máy tính sẽ trả về cả năng lượng tích trữ lẫn điện tích. Công cụ áp dụng các định luật vật lý phổ quát và hoạt động với mọi hệ đơn vị, miễn là bạn dùng đơn vị SI (farad và volt).
Cách Sử Dụng
Nhập điện dung theo đơn vị farad (F). Hãy nhớ rằng tụ điện trong thực tế thường được ghi theo đơn vị microfarad (µF) hoặc nanofarad (nF): 1 µF = 0,000001 F và 1 nF = 0,000000001 F. Sau đó nhập điện áp theo đơn vị volt (V). Nhấn nút tính toán để xem năng lượng tính bằng joule và điện tích tính bằng coulomb.
Giải Thích Công Thức
Năng lượng tích trữ trong tụ điện được xác định bằng công thức $$E = \frac{1}{2} \cdot \text{Capacitance (F)} \cdot \text{Voltage (V)}^{2}$$ Năng lượng tăng tuyến tính theo điện dung nhưng lại tăng theo bình phương của điện áp — nghĩa là khi tăng gấp đôi điện áp, năng lượng tích trữ sẽ tăng gấp bốn lần. Điện tích mà tụ giữ được tính bằng \(Q = C \times V\), đơn vị là coulomb.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử một tụ điện có điện dung 0,001 F (1000 µF) được nạp đến 12 V. Năng lượng sẽ là $$E = \frac{1}{2} \times 0{,}001 \times 12^{2} = 0{,}5 \times 0{,}001 \times 144 = 0{,}072 \text{ J}$$ Điện tích tích trữ là $$Q = 0{,}001 \times 12 = 0{,}012 \text{ C}$$
Câu Hỏi Thường Gặp
Tại sao điện áp lại được bình phương? Vì công cần thực hiện để dồn điện tích lên các bản cực tăng dần khi điện áp tăng, nên tổng năng lượng (sau khi tích phân) phụ thuộc vào \(V^{2}\).
Tôi nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng farad và volt để có kết quả tính bằng joule. Nếu có giá trị µF, hãy chia cho một triệu để đổi sang F trước khi nhập.
Công cụ này có dùng được cho siêu tụ điện không? Có — siêu tụ điện đơn giản là có điện dung rất lớn (thường lên đến vài farad), nên chúng tích trữ nhiều năng lượng hơn hẳn ở cùng một mức điện áp.
