Bài 15. Điện trở, tụ điện và cuộn cảm

Cấu tạo: Điện trở được chế tạo từ các vật liệu dẫn điện kém như than, kim loại màng mỏng hoặc dây quấn. Cấu tạo gồm hai đầu dây dẫn và phần tử điện trở ở giữa.

Ký hiệu: Hình chữ nhật hoặc hình răng cưa trên sơ đồ mạch, kèm ký hiệu R.

Đơn vị: Ohm (Ω). Các bội số thường dùng: kΩ (kilo-ohm = 10³ Ω), MΩ (mega-ohm = 10⁶ Ω).

$$1\,k\Omega = 1000\,\Omega\quad,\quad 1\,M\Omega = 1.000.000\,\Omega$$

Cách đọc giá trị: Với điện trở 4 vạch màu: vạch 1 (hàng chục), vạch 2 (hàng đơn vị), vạch 3 (hệ số nhân), vạch 4 (sai số). Công thức: R = (số thứ nhất)(số thứ hai) × 10^(hệ số nhân) (Ω).

Ứng dụng: Hạn chế dòng điện trong mạch, phân áp, phân cực cho transistor, tải cho mạch khuếch đại.

Cấu tạo: Tụ điện gồm hai bản cực dẫn điện song song, ngăn cách bởi lớp điện môi (không khí, giấy, mica, gốm, nhựa hoặc chất điện phân).

Ký hiệu: Hai đường thẳng song song (tụ cố định) hoặc một đường cong và một đường thẳng (tụ phân cực).

Phân loại:

• Tụ không phân cực: Tụ gốm, tụ mica, tụ giấy - có thể đấu bất kỳ chiều nào.
• Tụ phân cực (tụ hóa): Tụ hóa (tantalum) - có cực dương (+) và âm (-), phải đấu đúng chiều.

Đơn vị: Farad (F). Các ước số thường dùng: μF (micro-farad = 10⁻⁶ F), nF (nano-farad = 10⁻⁹ F), pF (pico-farad = 10⁻¹² F).

$$1\,\mu F = 10^{-6}\,F\quad,\quad 1\,nF = 10^{-9}\,F\quad,\quad 1\,pF = 10^{-12}\,F$$

Dung kháng: Đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện.

$$X_C = \frac{1}{2\pi f C}$$

Trong đó: f là tần số (Hz), C là điện dung (F). Dung kháng giảm khi tần số tăng.

Ứng dụng: Lọc nguồn (san phẳng điện áp sau chỉnh lưu), lọc nhiễu, ghép tầng, tạo dao động, lưu trữ năng lượng.

Cấu tạo: Cuộn cảm gồm nhiều vòng dây dẫn điện quấn quanh một lõi (lõi không khí, lõi ferit, lõi sắt từ).

Ký hiệu: Nhiều vòng cung nối tiếp nhau, kèm ký hiệu L.

Đơn vị: Henry (H). Các ước số: mH (milli-henry = 10⁻³ H), μH (micro-henry = 10⁻⁶ H).

$$1\,mH = 10^{-3}\,H\quad,\quad 1\,\mu H = 10^{-6}\,H$$

Cảm kháng: Đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm.

$$X_L = 2\pi f L$$

Trong đó: f là tần số (Hz), L là độ tự cảm (H). Cảm kháng tăng khi tần số tăng.

Ứng dụng: Lọc nhiễu trong mạch nguồn, mạch lọc tần số (kết hợp với tụ điện), máy biến áp, cuộn chặn, tạo dao động.

Bảng so sánh ba linh kiện thụ động:

Các linh kiện R, C, L thường được kết hợp trong các mạch điện tử:

• Mạch lọc RC: Lọc thông thấp, thông cao dùng điện trở và tụ điện.
• Mạch lọc LC: Lọc tần số dùng cuộn cảm và tụ điện (mạch cộng hưởng).
• Mạch RLC: Mạch cộng hưởng nối tiếp hoặc song song, ứng dụng trong chọn sóng radio, tivi.

Công thức tần số cộng hưởng:

$$f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$

Mạch dao động: Kết hợp L và C tạo ra dao động điện từ, ứng dụng trong máy phát sóng, đồng hồ thạch anh.