Công cụ này làm gì
Công cụ này tính điện dung của một tụ điện phẳng lý tưởng. Tụ điện phẳng tích trữ điện tích giữa hai bản dẫn điện phẳng đặt song song và cách nhau bởi một lớp điện môi cách điện. Điện dung của nó chỉ phụ thuộc vào hình học (diện tích bản và khoảng cách giữa hai bản) cùng với vật liệu điện môi nằm giữa hai bản. Đây là kiến thức vật lý theo hệ SI mang tính phổ quát, không bị ràng buộc bởi quy định riêng của quốc gia nào.
Cách sử dụng
Trước tiên, nhập hằng số điện môi tương đối của vật liệu nằm giữa hai bản (chân không = 1, không khí ≈ 1,00059, thạch anh ≈ 3,8). Tiếp theo, nhập diện tích bản và khoảng cách giữa hai bản, mỗi giá trị kèm theo đơn vị thuận tiện được chọn từ danh sách thả xuống. Máy tính sẽ tự động quy đổi mọi giá trị về mét và mét vuông theo hệ SI, rồi trả về điện dung tính bằng fara, đồng thời quy đổi sang microfara, nanofara và picofara để bạn dễ tra cứu.
Giải thích công thức
Điện dung được tính theo công thức $$C = \varepsilon_r \cdot \varepsilon_0 \cdot \frac{S}{d}$$ trong đó \(\varepsilon_r\) là hằng số điện môi tương đối (không có thứ nguyên), \(\varepsilon_0 = 8{,}85418781762 \times 10^{-12}\ \text{F/m}\) là hằng số điện môi của chân không, \(S\) là diện tích bản tính bằng mét vuông, và \(d\) là khoảng cách giữa hai bản tính bằng mét. Bản có diện tích lớn hơn hoặc điện môi có hằng số cao hơn sẽ làm tăng điện dung, trong khi khoảng cách giữa hai bản càng rộng thì điện dung càng giảm.
Ví dụ minh họa
Giả sử dùng không khí (\(\varepsilon_r = 1{,}00059\)), diện tích bản \(S = 500\ \text{mm}^2\) và khoảng cách \(d = 1\ \text{mm}\). Quy đổi: \(S = 500 \times 10^{-6} = 5 \times 10^{-4}\ \text{m}^2\), \(d = 1 \times 10^{-3} = 10^{-3}\ \text{m}\), do đó \(S/d = 0{,}5\ \text{m}\). Khi đó $$C = 1{,}00059 \times 8{,}85418781762 \times 10^{-12} \times 0{,}5 \approx 4{,}4297 \times 10^{-12}\ \text{F}$$ tức khoảng 4,4297 pF.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao kết quả của tôi chỉ gần đúng so với sách giáo khoa? Mô hình này bỏ qua hiệu ứng điện trường rìa (fringing field), nên cho kết quả chính xác nhất khi kích thước bản lớn hơn nhiều so với khoảng cách d.
Nếu tôi để khoảng cách bằng 0 thì sao? Khoảng cách bằng 0 sẽ dẫn đến phép chia cho 0, nên máy tính trả về điện dung bằng 0 khi \(d \le 0\); hãy nhập một khoảng cách dương.
Tôi nên dùng giá trị nào cho hằng số điện môi tương đối? Dùng 1 cho chân không, khoảng 1,00059 cho không khí, và tra cứu hằng số điện môi của chất cách điện bạn sử dụng (ví dụ khoảng 3,8 cho thạch anh).
