Máy Tính Tụ Điện Nối Tiếp và Song Song

Máy Tính Tụ Điện Nối Tiếp Và Song Song giúp tìm điện dung tương đương của bất kỳ số lượng tụ điện nào được mắc nối tiếp hoặc song song. Nhập các tụ điện của bạn theo bất kỳ kết hợp đơn vị nào như pF, nF, µF, mF hoặc F và công cụ sẽ ngay lập tức trả về điện dung kết hợp, vẽ sơ đồ mạch động, và — phần mà hầu hết các máy tính bỏ qua — hiển thị chính xác cách điện tích và điện áp phân bố trên từng tụ điện riêng lẻ. Thêm điện áp áp dụng và công cụ cũng sẽ báo cáo tổng điện tích và năng lượng lưu trữ.

Công thức tụ điện nối tiếp vs song song

Các tụ điện kết hợp với nhau bằng cách sử dụng hai quy tắc đơn giản. Mẹo cần nhớ là chúng hoạt động ngược lại so với điện trở.

Trong mạch song song, việc kết nối các tụ điện cạnh nhau giống như mở rộng diện tích bản tụ, do đó tổng điện dung tăng lên. Trong mạch nối tiếp, việc xếp chồng các tụ điện làm tăng khoảng cách hiệu dụng giữa các bản tụ bên ngoài, do đó điện dung tương đương giảm đi — nó luôn nhỏ hơn tụ điện nhỏ nhất trong chuỗi.

Tại sao tụ điện lại ngược lại với điện trở

Đây là điểm gây nhầm lẫn phổ biến nhất trong phân tích mạch điện. Điện trở cộng lại khi nối tiếp và sử dụng quy tắc nghịch đảo khi song song. Tụ điện thì ngược lại: chúng cộng lại khi song song và sử dụng quy tắc nghịch đảo khi nối tiếp. Lý do thuộc về vật lý — điện trở cản trở dòng điện và chồng lên nhau từ đầu này sang đầu kia, trong khi điện dung lưu trữ điện tích trên các bản tụ, và việc đặt các bản tụ cạnh nhau (song song) chỉ đơn giản là mang lại cho bạn nhiều diện tích hơn để lưu trữ điện tích.

Cơ chế phân bố điện tích và điện áp

Mắc tụ điện nối tiếp

Mỗi tụ điện trong một chuỗi nối tiếp đều mang chính xác cùng một điện tích (Q). Vì Q = C × V, điện áp trên mỗi tụ điện tỷ lệ nghịch với điện dung của nó: tụ điện nhỏ nhất sẽ chịu phần điện áp lớn nhất. Điều này rất quan trọng khi bạn chọn định mức điện áp cho tụ điện — một tụ điện nhỏ trong chuỗi có thể bị quá tải ngay cả khi tổng điện áp có vẻ an toàn.

Mắc tụ điện song song

Mỗi tụ điện trong mạch song song đều chịu cùng một điện áp (toàn bộ điện áp nguồn). Điện tích chia theo tỷ lệ thuận với điện dung: tụ điện lớn nhất lưu trữ nhiều điện tích nhất. Thêm các tụ điện song song là cách tiêu chuẩn để tạo ra một nguồn dự trữ điện dung lớn hơn trong nguồn cung cấp điện.

Năng lượng lưu trữ và điện tích

Khi bạn nhập điện áp áp dụng, máy tính cũng báo cáo tổng điện tích và năng lượng lưu trữ của sự kết hợp:

Bảng tham khảo đơn vị tụ điện

Cách sử dụng máy tính này

1. Chọn cấu hình: Chọn Nối tiếp hoặc Song song để phù hợp với cách mắc các tụ điện trong mạch của bạn.
2. Nhập các tụ điện của bạn: Nhập từng giá trị và chọn đơn vị tương ứng. Nhấp vào "Thêm tụ điện" cho bao nhiêu tụ tùy thích (tối đa 12).
3. Thêm điện áp (tùy chọn): Nhập điện áp áp dụng để nhận thêm tổng điện tích, năng lượng lưu trữ và điện áp trên mỗi tụ điện.
4. Nhấp vào Tính toán: Xem điện dung tương đương, sơ đồ động, sự phân bố trên từng tụ điện, cùng với bảng so sánh song song giữa nối tiếp và song song.

Ví dụ tính toán

Ba tụ điện — 100 µF, 220 µF và 470 µF — mắc song song cho C_eq = 100 + 220 + 470 = 790 µF. Cùng ba tụ điện đó mắc nối tiếp cho 1/C_eq = 1/100 + 1/220 + 1/470 ≈ 0.01669, do đó C_eq ≈ 59.9 µF — nhỏ hơn tụ điện 100 µF, chính xác như quy tắc nối tiếp dự đoán.

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để tính tụ điện mắc song song?

Các tụ điện mắc song song chỉ cần cộng lại với nhau: C_eq = C₁ + C₂ + … + Cₙ. Việc kết nối các tụ điện song song sẽ làm tăng tổng điện dung vì nó làm tăng diện tích bản tụ kết hợp một cách hiệu quả.

Làm thế nào để tính tụ điện mắc nối tiếp?

Đối với các tụ điện mắc nối tiếp, bạn cộng các nghịch đảo: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + … + 1/Cₙ, sau đó lấy nghịch đảo của kết quả. Điện dung nối tiếp tương đương luôn nhỏ hơn tụ điện nhỏ nhất trong chuỗi.

Tại sao tụ điện lại kết hợp ngược lại so với điện trở?

Điện trở cộng lại khi nối tiếp và sử dụng quy tắc nghịch đảo khi song song. Tụ điện thì ngược lại: chúng cộng lại khi song song và sử dụng quy tắc nghịch đảo khi nối tiếp. Điều này là do điện dung tỷ lệ thuận với diện tích bản tụ, do đó kết nối song song sẽ tăng diện tích, trong khi kết nối nối tiếp làm tăng khoảng cách hiệu dụng giữa các bản tụ và giảm điện dung.

Điện áp phân chia như thế nào trên các tụ điện mắc nối tiếp?

Các tụ điện nối tiếp đều mang cùng một điện tích, do đó điện áp trên mỗi tụ điện tỷ lệ nghịch với điện dung của nó: V_i = Q / C_i. Tụ điện nhỏ nhất sẽ chịu phần điện áp lớn nhất, điều này rất quan trọng đối với định mức điện áp.

Bộ tụ điện lưu trữ bao nhiêu năng lượng?

Năng lượng được lưu trữ trong điện dung tương đương là E = ½ × C_eq × V², trong đó C_eq là điện dung tương đương và V là điện áp áp dụng. Máy tính này báo cáo tổng năng lượng lưu trữ bất cứ khi nào bạn cung cấp điện áp.

Các tụ điện có cần phải có cùng giá trị không?

Không. Bạn có thể kết nối các tụ điện có giá trị bất kỳ theo kiểu nối tiếp hoặc song song. Máy tính này chấp nhận các giá trị và đơn vị hỗn hợp, đồng thời hiển thị cách điện tích hoặc điện áp phân bố trên từng tụ điện riêng lẻ.

Tài nguyên bổ sung

• Capacitor - Wikipedia
• Series and Parallel Circuits - Wikipedia