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
Câu trả lời của bạn
Điện dung của bộ tụ điện: \(C = {Q \over U} = 40\mu F.\)
Vì các tụ điện được ghép song song nên: \(C = {C_1} + {C_2} + {C_3} = 2{C_3}.\)
Do đó:
\(\eqalign{
& {C_3} = {C \over 2} = 20\mu F; \cr
& {C_1} = {C_2} = 10\mu F. \cr} \)
a, Tính điện dung của bộ tụ điện.
b, Tích điện cho bộ tụ điện bằng nguồn điện có hiệu điện thế 50 V. Tính điện tích và hiệu điện thế của các tụ điện trong bộ.
Câu trả lời của bạn
a, Hai tụ điện được ghép nối tiếp nên \(C = {{{C_1}{C_2}} \over {{C_1} + {C_2}}} = 1,2\mu F.\)
b, Điện tích của các tụ điện : \({Q_1} = {Q_2} = Q = CU = 60\mu C.\)
Hiệu điện thế của các tụ điện : \({U_1} = {Q \over {{C_1}}} = 30V;{U_2} = {Q \over {{C_2}}} = 20V.\)
\({C_1} = 1\mu F,{C_2} = 3\mu F,{C_3} = 3\mu F.\) Khi nối hai điểm M, N với nguồn điện thì tụ điện \({C_1}\) có điện tích \({Q_1} = 6\mu C\) và cả bộ tụ điện có điện tích \(Q = 15,6\mu C.\) Hỏi:
a, Hiệu điện thế đặt vào bộ tụ điện ?
b, Điện dung của tụ điện \({C_4}\) ?
Câu trả lời của bạn
a, \({C_{12}} = {{{C_1}{C_2}} \over {{C_1} + {C_2}}} = 0,75\mu F\)
\({Q_{12}} = {Q_1}.\) Do đó: \(U = {U_{12}} = {{{Q_{12}}} \over {{C_{12}}}} = 8V.\)
b, \({Q_{34}} = Q - {Q_{12}} = 9,6\mu C\)
\({Q_4} = {Q_{34,}}\) do đó: \({C_{34}} = {{{Q_{34}}} \over U} = 1,2\mu F.\)
\({C_4} = {{{C_3}{C_{34}}} \over {{C_3} - {C_{34}}}} = 2\mu F.\)
a, Tính điện dung của cả bộ, điện tích và hiệu điện thế trên các tụ điện.
b, Tụ điện \({C_1}\) bị “đánh thủng”. Tìm điện tích và hiệu điện thế trên hai tụ điện còn lại.
Câu trả lời của bạn
\(\eqalign{
& {C_{12}} = {C_1} + {C_2} = 5nF\cr& \Rightarrow C = {{{C_{12}}{C_3}} \over {{C_{12}} + {C_3}}} = 4nF \cr
& {Q_3} = CU = 120nC. \cr} \)
\({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{{C_1}} \over {{C_2}}} = {3 \over 2}.\) Mặt khác ta có: \({Q_1} + {Q_2} = 120nC.\)
Do đó:
\(\eqalign{
& {Q_1} = 72nC;{Q_2} = 48nC. \cr
& {U_3} = {{{Q_3}} \over {{C_3}}} = 6V;\cr&{U_1} = {U_2} = {{{Q_1}} \over {{C_1}}} = {{{Q_2}} \over {{C_2}}} = 24V \cr} \)
b, Tụ điện \({C_1}\) bị đánh thủng thì \(U{'_2} = 0\) và \(Q{'_3} = {C_3}U = 600nC.\)
Câu trả lời của bạn
\({{{U_1}} \over {{U_2}}} = {{{C_2}} \over {{C_1}}} = 2.\) Hiệu điện thế giới hạn đối với tụ điện \({C_1}\) là \({U_1} = Ed = 20V.\)
Hiệu điện thế giới hạn đối với tụ điện \({C_2}\) bằng 10V. Hiệu điện thế giới hạn đối với cả bộ là 30 V.
Câu trả lời của bạn
\(C = {{\varepsilon S} \over {{{9.10}^9}.4\pi d}}.\) Suy ra điện dung của tụ điện tăng.
Tụ điện đã ngắt khỏi nguồn nên điện tích không đổi.
\(U = {Q \over C},\) vì C tăng lên U giảm.
\({\rm{W}} = {1 \over 2}{{{Q^2}} \over C},\) năng lượng của tụ điện giảm.
\(E = {U \over d},\) U giảm nên điện trường E cũng giảm.
Câu trả lời của bạn
Hiện tượng trên có khả năng xảy ra, nguyên nhân do lực điện. Ta có thể làm thí nghiệm kiểm chứng sau :
Chuẩn bị
- Cắt hai băng PE kích thước khoảng 2cmx15cm (lấy từ các túi PE mới, chưa bị lấm bẩn hoặc dính nước).
- Tay khô, sạch.
Thao tác
. Làm băng PE hút nhau :
- Đặt hai băng PE trùng lên nhau, hai ngón tay trái giữ hai đầu của hai băng PE, hai ngón tay phải vuốt hai mặt ngoài của hai băng PE.
- Tách hai băng PE xa nhau,chúng sẽ hút nhau và lại gần nhau rõ rệt.
. Làm hai băng PE đẩy nhau :
- Đặt hai băng PE trùng lên nhau, hai ngón tay trái giữ hai đầu của hai băng PE, dùng ba ngón tay phải kẹp hai băng PE rồi vuốt từ đầu đến hết băng (ngón trỏ phải ở giữa hai băng PE).
- Ta sẽ thấy ngay hai băng đẩy nhau ra xa.
- Lúc đó, nếu ta đưa một ngón tay (hay chiếc bút) vào giữa hai băng, ta sẽ thấy chúng cùng hút dính vào ngón tay đó.
- Cho quả bóng chạm vào mặt dưới của một mảnh gỗ. Hãy làm thí nghiệm và giải thích kết quả (Hình 1.10).
- Cho quả bóng lại gần các sợi bông mảnh nằm trên mặt bàn khô.
Mô tả và giải thích hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm.
Câu trả lời của bạn
Do cọ xát vào khăn len, quả bóng được tích điện. Khi cho quả bóng tiếp xúc với tấm gỗ thì sẽ xảy ra sự dịch chuyển điện tích ( sự phân cực ) trong tấm gỗ. Các điện tích trái dấu nhau ở quả bóng và tấm gỗ hút nhau, làm cho quả bóng bị hút vào mặt dưới tấm gỗ ( quả bóng không rơi xuống ).
Quả bóng sẽ hút các sợi bông do có sự phân bố lại điện tích trong sợi bông ( sự phân cực ). Các sợi bông ở phía dưới quả bóng bị dựng đứng theo hướng của các đường sức điện trường.
Câu trả lời của bạn
U1 = 12V, I1 = 0,5V, U2 = 36 V => I2=?
Điện trở của dây dẫn: R = \(\frac{U_{1}}{I_{1}}\) = \(\frac{12}{0,5}\) = 24 (Ω)
Cường độ dòng điện chạy qua mạch: I2 = \(\frac{U_{2}}{R}\) = \(\frac{36}{24}\) = 1,5(A)
Câu trả lời của bạn
Điện trở của bóng đèn: R = \(\frac{U}{I}\) = \(\frac{12}{1,2}\) = 10 (Ω)
Khi tăng cường độ dòng điện lên I1 = 1,5A thì hiệu điện thế U1 = 1,5 .10 = 15(V)
Vậy ta phải tăng hiệu điện thế lên: ∆U = U1 - U = 15 - 12 = 3(V)
Câu trả lời của bạn
Cường độ dòng điện tăng thêm \(0,3A\) tức là: \(I'=I+0,3=0,4+0,3 =0,7A\)
Khi đó hiệu điện thế là: \(U = I' x R = 0,7 x 15 = 10,5V\)
Câu trả lời của bạn
Áp dụng biểu thức của định luật Ôm ta có:
\(I =\dfrac{U}{R} =\dfrac{6}{15} = 0,4{\rm{A}}\)
Cường độ dòng điện qua điện trở là: \(0,4A\)
Câu trả lời của bạn
Điện trở của dây dẫn: R = \(\frac{U}{I}\) = \(\frac{12}{0,3}\) = 40 (Ω)
Khi giảm hiệu điện thế đi 4V thì U' = 12 - 4 = 8(V)
Khi đó cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn: I' = \(\frac{U'}{R}\) = \(\frac{8}{40}\) = 0,2 (A)
a, Tính cường độ dòng điện I1 qua R1.
b, Giữa nguyên hiệu điện thế UAB = 24V. Thay điện trở R1 bằng điện trở R2. Khi đó ampe kế chỉ giá trị I2 = \(\frac{I_{1}}{2}\). Tính điện trở R2.
Câu trả lời của bạn
a) I1 = \(\frac{U_{AB}}{R_{1}}\) = \(\frac{24}{20}\) = 1,2(A)
b, I2 = \(\frac{I_{1}}{2}$ = $\frac{1,2}{2}\) = 0,6V
=> R2 = \(\frac{U_{AB}}{I_{2}}$ = $\frac{24}{0,6}\) = 40V
Câu trả lời của bạn
Điện trở của dây dẫn là một đại lượng không đổi nên điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn
a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1
b) Giữ nguyên \( U_{MN}=12V\) , thay điện trở \( R_1\) bằng điện trở \( R_2\), khi đó ampe kế chỉ giá trị \({I_2} = \dfrac{I_1}{2}\). Tính điện trở R2
Câu trả lời của bạn
a) Cường độ dòng điện chạy qua \( R_1 \) là: \({I_1} = \dfrac{U_{MN}}{R_1} =\dfrac {12}{10} = 1,2A\)
b) Ta có:
Cường độ dòng điện qua \(R_2\):\({I_2} =\dfrac {I_1}{2} = 0,6A\).
Vậy điện trở:
\(R_2 =\dfrac{U_{MN}}{I_2} = \dfrac{12}{0,6} = 20\Omega \)
U(V) | 0 | 1,5 | 3,0 | 4,5 | 6,0 | 7,5 | 9,0 |
I(A) | 0 | 0,31 | 0,61 | 0,90 | 1,29 | 1,49 | 1,78 |
a) Vẽ đồ thi biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U.
b) Dựa vào đồ thị ở câu a, hãy tính điện trở của vật dẫn nếu bỏ qua những sai số trong phép đo.
Câu trả lời của bạn
a) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế được vẽ như hình dưới đây:
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
b) Từ đồ thị ta thấy:
Khi \(U = 4,5V\) thì \(I = 0,9A\)
Khi đó: \(R = \displaystyle{{4,5} \over {0,9}} = 5\Omega\)
Câu trả lời của bạn
Đơn vị đo của điện trở là Ôm (Ω).
Câu trả lời của bạn
Sử dụng biểu thức của định luật Ôm: \( I = \dfrac{U}{R} \)
Trong đó:
U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây
R là điện trở dây dẫn
I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn
Câu trả lời của bạn
Trong thí nghiệm định luật Ôm, ta có thể làm thay đổi cả ba đại lượng: hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở dây dẫn.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *