Bài giảng tóm tắt lại các kiến thức quan trọng như định nghĩa tụ điện, điện dung, năng lượng của tụ điện và khái quát các dạng bài tập cơ bản liên quan đến tụ điện, nhằm giúp học sinh dễ dàng nắm bắt kiến thức và luyện tập thêm. Mời các em cùng tìm hiểu bài Bài 6: Tụ điện. Chúc các em học tốt !
Định nghĩa : Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện.
Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau.
Kí hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch điện:
Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.
Độ lớn điện tích trên mỗi bản của tụ điện khi điện tích điện gọi là điện tích của tụ điện.
Khi tích điện cho tụ điện, tụ điện nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích hai bản bao giờ cũng có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. Ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện.
Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định.
Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.
\(C = \frac{Q}{U}\)
Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:
\(C = \frac{{\varepsilon .S}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}}\)
Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản.
Đơn vị điện dung là fara, kí hiệu F.
Thường dùng các ước số của fara:
\(1{\rm{ }}mF{\rm{ }} = {\rm{ }}{1.10^{ - 6}}F;{\rm{ }}1{\rm{ }}nF{\rm{ }} = {\rm{ }}{1.10^{ - 9}}F;{\rm{ }}1{\rm{ }}pF{\rm{ }} = {\rm{ }}{1.10^{ - 12}}F\)
Thường lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện.
Các loại tụ điện: Tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,...Tụ có điện dung thay đổi được gọi là tụ xoay.
Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hiệu điện thế lớn hơn hiệu điện thế giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.
Ví dụ: Trên vỏ mỗi tụ điện thường có ghi cặp số liệu, chẳng hạn như 10 mF ~ 250 V. Số liệu thứ nhất cho biết điện dung của tụ điện. Số liệu thứ hai chỉ giá trị giới hạn của hiệu điện thế đặt vào hai cực của tụ. Vượt quá giới hạn đó tụ có thể hỏng.
Khi tụ điện được tích điện thì giữa hai bản tụ có điện trường và trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Gọi là năng lượng điện trường trong tụ điện.
Công thức: \(W = \frac{{Q.U}}{2} = \frac{{C.{U^2}}}{2} = \frac{{{Q^2}}}{{2C}}\)
Mọi điện trường đều mang năng lượng.
Tụ phẳng trong không khí có các bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện thế 300V. Tính điện tích q của tụ điện.
Ta có:
\(\begin{array}{l}
C = \frac{{\varepsilon S}}{{4\pi kd}} \Rightarrow C = \frac{{\pi {{.36.10}^{ - 2}}}}{{4\pi {{9.10}^9}{{.10}^{ - 2}}}} = {10^{ - 11}}F = 0,01nF\\
\Rightarrow Q = 0,01.300 = 3nC
\end{array}\)
Tích điện cho một tụ điện có điện dung \(20 \mu F\) dưới hiệu điện thế 60 V. Sau đó tháo tụ điện ra khỏi nguồn.
a) Tính điện tích q của tụ.
b) Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích \(\Delta q = 0,001q\) từ bản dương sang bản âm.
c) Xét lúc điện tích của tụ điện chỉ còn . Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích \(\Delta q\) như trên từ bản dương sang bản âm lúc đó.
Ta có:
Câu a:
Điện tích của q: \(q =C.u = 12.10^{-4} C\) .
Câu b:
Vì lượng điện tích rất nhỏ, nên điện tích và đo đó cả hiệu điện thế giữa hai bản tụ coi như không thay đổi. Công của lực điện sinh ra sẽ là:
\(A = \Delta q.U = 72.10^{-6} J\).
Câu c:
Điện tích của tụ giảm một nửa thì hiệu điện thế giữa hai đầu bản tụ cũng giảm một nửa.
⇒ \(A' = \Delta q.U' = 36.10^{-6} J.\)
Qua bài giảng Tụ điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Trình bày được cấu tạo của tụ điện, cách tích điện cho tụ, ý nghĩa của các số ghi trên tụ
Nêu rõ ý nghĩa, biểu thức, đơn vị của điện dung và giải được một số bài tập về tụ điện.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 6 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Tụ phẳng trong không khí có các bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện thế 300V. Tính điện tích q của tụ điện.
Tích điện cho một tụ điện có điện dung \(20 \mu F\) dưới hiệu điện thế 60 V. Sau đó tháo tụ điện ra khỏi nguồn. Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích \(\Delta q = 0,001q\) từ bản dương sang bản âm.
Trên vỏ tụ điện có ghi \(20 \mu F - 200 V\). Tính điện tích tối đa mà tụ điện có thể tích được.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 6để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 33 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 36 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 36 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 36 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 36 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 5 trang 37 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 6 trang 37 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 7 trang 37 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 8 trang 37 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 6.1 trang 13 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.2 trang 13 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.3 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.4 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.5 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.6 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.7 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.8 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.9 trang 14 SBT Vật lý 11
Bài tập 6.10 trang 15 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Tụ phẳng trong không khí có các bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện thế 300V. Tính điện tích q của tụ điện.
Tích điện cho một tụ điện có điện dung \(20 \mu F\) dưới hiệu điện thế 60 V. Sau đó tháo tụ điện ra khỏi nguồn. Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích \(\Delta q = 0,001q\) từ bản dương sang bản âm.
Trên vỏ tụ điện có ghi \(20 \mu F - 200 V\). Tính điện tích tối đa mà tụ điện có thể tích được.
Trong trường hợp nào sau đây, ta không có một tụ điện? Giữa hai bản kim loại là một lớp:
Điện dung của tụ điện phẳng có công thức:
Trong trường hợp nào sau đây ta có một tụ điện?
Điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào:
Trong các công thức sau, công thức không phải để tính năng lượng điện trường trong tụ điện là
Với một tụ điện xác định, nếu muốn năng lượng điện trường của tụ tăng 4 lần thì phải tăng điện tích của tụ
Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế 10 V thì năng lượng của tụ là 10 mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5 mJ thì hai bản tụ phải có hiệu điện thế là
Đơn vị điện dung có tên là gì ?
A. Culông.
B. Vôn.
C. Fara.
D. Vôn trên mét.
Một tụ điện có điện dung 20 μF, được tích điện dưới hiệu điện thế 40 V. Điện tích của tụ sẽ là bao nhiêu ?
A. 8.102 C. B. 8C.
C. 8.10-2 C. D. 8.10-4 C
Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 1 000 pF và khoảng cách giữa hai bản là d = 1 mm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 60 V.
a) Tính điện tích của tụ điện và cường độ điện trường trong tụ điện.
b) Sau đó, ngắt tụ điện ra khỏi nguồn điện và thay đổi khoảng cách d giữa hai bản. Hỏi ta sẽ tốn công khi tăng hay khi giảm d ?
Một tụ điện không khí có điện dung 40 pF và khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Tính điện tích tối đa có thể tích cho tụ, biết rằng khi cường độ điện trường trong không khí lên đến 3.106 V/m thì không khí sẽ trở thành dẫn điện.
Tích điện cho tụ điện C1, điện dung 20 μF, dưới hiệu điện thế 200 V. Sau đó nối tụ điện C1 với tụ điện C2, có điện dung 10 μF, chưa tích điện. Sử dụng định luật bảo toàn điện tích, hãy tính điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tu điên sau khi nối với nhau.
Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Đường kính của giọt dầu là 0,5 mm. Khối lượng riêng của dầu là 800 kg/m3. Khoảng cách giữa hai bản tụ điện là 1 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là 220 V ; bản phía trên là bản dương.
a) Tính điện tích của giọt dầu.
b) Đột nhiên đổi dấu của hiệu điện thế. Hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào ? Tính gia tốc của giọt dầu. Lấy g = 10 m/s2.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
A. Một quả cầu kim loại nhiễm điện dương thì điện thế ở một điểm trên mặt quả cầu lớn hơn điện thế ở tâm quả cầu.
B. Một quả cầu bằng đồng nhiễm điện âm thì cường độ điện trường tại điểm bất kì bên trong quả cầu có chiều hướng về tâm quả cầu.
C. Cường độ điện trường tại một điểm bên ngoài vật nhiễm điện có phương vuông góc với mặt vật đó.
D. Điện tích ở mặt ngoài của một quả cầu kim loại nhiễm điện được phân bố như nhau ở mọi điểm.
Câu trả lời của bạn
A. Sai B. Sai
C. Sai D. Đúng.
A. chỉ phân bố ở mặt trong của quả cầu.
B. chỉ phân bố ở mặt ngoài của quả cầu.
C. phân bố cả ở mặt trong và mặt ngoài của quả cầu.
D. phân bố ở mặt trong nếu quả cầu nhiễm điện âm, ở mặt ngoài nếu quả cầu nhiễm điện dương.
Câu trả lời của bạn
B là phương án đúng.
chỉ phân bố ở mặt ngoài của quả cầu.
Câu trả lời của bạn
Ở thí nghiệm hình 6.2 SGK là để xác định điện thế trên bề mặt vật dẫn. Điện thế này phụ thuộc vào cách chọn mốc điện thế. Việc nối quả cầu thử với núm kim loại của điện kế là để thống nhất chọn mốc điện thế chung trong các phép đo là núm kim loại của điện kế.
Còn thí nghiệm ở hình 6.3 SGK là để xác định sự phân bố điện tích trên bề mặt vật dẫn, điều này không cần phải chọn “mốc điện tích”. Do đó, không nối quả cầu thử với núm kim loại của điện nghiệm.
Câu trả lời của bạn
Điện trường trong phần rỗng sẽ khác không.
a) Điện dung và điện tích của bộ tụ diện đó.
b) Hiệu điện thế và điện tích trên mỗi tụ diện.
Câu trả lời của bạn
a) Điện dung của bộ tụ điện:
\({C_2}\;nt\;{C_3} \Rightarrow {C_{23}} = {{{C_2}{C_3}} \over {{C_2} + {C_3}}} = {{4.4} \over {4 + 4}} = 2\mu F\)
\({C_{23}}//{C_1} \Rightarrow {C_b} = {C_{23}} + {C_1} = 2 + 3 = 5\mu F\)
\(U=U_{AB}=10\;V\)
Điện tích của bộ tụ điện:
\(Q_b=C_b.U_{AB}=5.10=50\;\mu C\)
b) Ta có:
\({C_{23}}//{C_1} \Rightarrow {U_{23}} = {U_1} = {U_{AB}} = 10\left( V \right)\)
\( \Rightarrow {Q_1} = {C_1}{U_1} = 3.10 = 30\left( {\mu C} \right)\)
\({Q_{23}} = {Q_b} - {Q_1} = 50 - 30 = 20\left( {\mu C} \right)\)
\({C_2}\;nt\;{C_3} \Rightarrow {Q_2} = {Q_3} = {Q_{23}} = 20\left( {\mu C} \right)\)
\( \Rightarrow {U_2} = {{{Q_2}} \over {{C_2}}} = {{20} \over 4} = 5\left( V \right)\)
\({U_3} = {{{Q_3}} \over {{C_3}}} = {{20} \over 4} = 5\left( V \right)\)
Câu trả lời của bạn
Cho 3 tụ điện ghép nối tiếp với nhau \({C_1} = 20pF,{C_2} = 10pF,{C_3} = 30pF\)
Thì điện dung của bộ tụ
\({1 \over {{C_b}}} = {1 \over {{C_1}}} + {1 \over {{C_2}}} + {1 \over {{C_3}}}\)
\( \Rightarrow {1 \over {{C_b}}} = {1 \over {20}} + {1 \over {10}} + {1 \over {30}} \Rightarrow {C_b} = 5,46pF\)
a) Hiệu điện thế U.
b) Điện tích của tụ điện kia.
Câu trả lời của bạn
\({C_1} = 0,4\mu F,{C_2} = 0,6\mu F\)
\({U_{AB}} < 60V\) Ta có 2 trường hợp:
a) Giả sử \({Q_1} = 3.{10^{ - 5}}\left( C \right) \Rightarrow {U_1} = {{{Q_1}} \over {{C_1}}} = {{{{3.10}^{ - 5}}} \over {0,{{4.10}^{ - 6}}}} = 75\left( V \right)\)
Không phù hợp vì \({U_1} = {U_2} = {U_{AB}} < 60\left( V \right)\)
Giả sử \({Q_2} = {3.10^{ - 5}}\left( C \right) \)
\(\Rightarrow {U_2} = {{{Q_2}} \over {{C_2}}} = {{{{3.10}^{ - 5}}} \over {0,{{6.10}^{ - 6}}}} = 50\left( V \right) < 60\left( V \right)\)
Phù hợp với điều kiện đề bài.
Vậy \({U_{AB}} = {U_1} = {U_1} = 50\left( V \right)\)
b) Điện tích tụ điện còn lại:
\({Q_1} = {C_1}.{U_1} = 0,{4.10^{ - 6}}.50 = {2.10^{ - 5}}\left( C \right)\)
Câu trả lời của bạn
Một tụ điện phẳng được mắc vào 2 cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 50 (V) . Khi ngắt tụ điện ra khỏi nguồn thì Q không đổi.
\(Q = CU = {{\varepsilon SU} \over {{{9.10}^9}.4\pi d}} = {{50\varepsilon S} \over {{{9.10}^9}.4\pi d}}\)
Kéo cho khoảng cách của hai bản tụ điện tăng gấp 2 lần: d' = 2d
Ta có : \(Q = C'U' = {{\varepsilon SU} \over {{{9.10}^9}4\pi d}} = {{\varepsilon SU'} \over {{{9.10}^9}4\pi d'}}\)
\( \Rightarrow {U \over d} = {{U'} \over {d'}} \Rightarrow U' = 2U \Rightarrow U' = 50.2=100\left( V \right)\)
a) Tính điện dung của tụ điện đó.
b) Có thể đặt một hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu vào hai bản của tụ điện đó? Cho biết điện trường đánh thủng đối với không khí là 3.106 V/m
Câu trả lời của bạn
Tụ điện phẳng có hai bản cực hình tròn bán kính \(R = 2cm\left( { = {{2.10}^{ - 2}}m} \right)\) đặt trong không khí, hai bản cách nhau \(d = 2mm = {2.10^{ - 3}}m\)
a) Điện dung tụ điện:
\(C = {S \over {{{9.10}^9}.4\pi d}} = {{\pi {R^2}} \over {{{9.10}^9}.4\pi d}} = {{{R^2}} \over {{{9.10}^9}.4d}}\)
Thay số tính được:
\(C = {{{{\left( {{{2.10}^{ - 2}}} \right)}^2}} \over {{{9.10}^9}{{.4.2.10}^{ - 3}}}} = 5,56pF\)
b) Hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt vào 2 bản cực với \({E_{gh}} = {3.10^6}\left( {V/m} \right)\) là:
\({U_{gh}} = {\rm{ }}{E_{gh}}.d{\rm{ }} = {\rm{ }}{3.10^6}{.2.10^{-3}} = {\rm{ }}6000\left( V \right)\)
Câu trả lời của bạn
Tụ điện có \(C = 500pF\) mắc vào 2 cực của máy phát điện có hiệu điện thế \({\rm{U }} = {\rm{ }}220\left( V \right)\) thì điện tích của tụ Q=CU
\( = > {\rm{ }}Q{\rm{ }} = {\rm{ }}{500.10^{ - 12}}.220{\rm{ }} = {\rm{ 0,11}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{ - 6}}\left( C \right){\rm{ }} = 0,11\mu C\)
A. 2C
B.\({c \over 2}\)
C. 4C
D. \({c \over 4}\)
Câu trả lời của bạn
Chọn C.
Bốn tụ điện như nhau, mỗi tụ điện có điện dung C được ghép song song với nhau thì điện dung của bộ tụ điện là \({C_b} = 4C\)
Câu trả lời của bạn
Ta có điện dung của bộ tụ mắc nối tiếp.
\({1 \over C} = {1 \over {{C_1}}} + {1 \over {{C_2}}} + .... + {1 \over {{C_n}}}\)
\( \Rightarrow \) C nhỏ hơn điện dung của tụ điện nhỏ nhất của bộ tụ.
Câu trả lời của bạn
Khi ghép nối tiếp và các tụ tích điện thì ta luôn luôn có sự hưởng ứng điện giữa các bản cực của cùng một tụ và các bản cực của các tụ kế tiếp, do đó các bản cực của các tụ điện mắc nối tiếp luôn luôn tích điện trái dấu và có độ lớn bằng nhau.
Câu trả lời của bạn
Điện dung của bộ tụ điện ghép song song bằng tổng các điện dung của các tụ điện trong bộ: \(C = {C_1} + {C_2} + .... + {C_{ n}}\) . Điện dung của bộ tụ lớn hơn điện dung mỗi tụ.
Câu trả lời của bạn
Từ công thức \(E = {U \over d}\) và \(C = {Q \over U} \Rightarrow E = {Q \over {Cd}}\)
Cường độ điện trường trong tụ điện phẳng tỉ lệ với điện tích của tụ điện.
Do vậy câu nói trên là đúng.
Câu trả lời của bạn
Hai tụ điện chứa cùng một lượng điện tích thì tụ điện nào có điện dung lớn hơn, sẽ có hiệu điện thế giữa hai bản nhỏ hơn.
Cho 2 tụ C1 = 35μF/35V ; C2 = 50μF/25V mắc song song. Tính điện dung tương đương (Ctđ) và điện áp làm việc (Uwv)
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
Câu nói đó là sai. Vì điện dung C của tụ điện chỉ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, khoảng cách 2 bản cực và bản chất của chất điện môi giữa hai bản cực.
Câu trả lời của bạn
Trong các trường hợp trên, trường hợp cho ta một tụ điện là: Hai quả cầu kim loại, không nhiễm điện, đặt gần nhau trong không khí.
Câu trả lời của bạn
Ta có: \(Q=CU=20.10^{-6}.40=8.10^{-4}C\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *