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
Áp dụng công thức tính điện dung của bộ tụ điện mắc song song: C = C1 + C2 +... + Cn
Câu trả lời của bạn
- Điệp dung của bộ tụ điện là Cb = 12(μF) = 12.10-6 (F).
- Điện tích của bộ tụ điện là Qb = Cb.U, với U = 60 (V). Suy ra Qb = 7,2. 10-4 (C).
Câu trả lời của bạn
Điện tích của bộ tụ là
Qb = CbU = 12.10-6.60 = 7,2.10-4 (C).
Các tụ điện mắc nối tiếp với nhau thì điện tích của bộ tụ điện bằng điện tích của mỗi thụ thành phần:
Qb = Q1 = Q2 = …. = Qn
Nên điện tích của mỗi tụ điện là
Q1 = 7,2.10-4 (C) và Q2 =7,2.10-4 (C).
Câu trả lời của bạn
Bộ tụ điện gồm các tụ điện mắc song song thì hiệu điện thế được xác định: U = U1 = U2.
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức tính điện tích của tụ điện Q = CU, với Q1 = Q2 = 7,2.10-4 (C).
Ta tính được U1 = 36 (V) và U2 = 24 (V).
Câu trả lời của bạn
- Bộ tụ điện gồm các tụ điện mắc song song thì hiệu điện thế được xác định: U1 = U2 = U = 60 (V)
- Điện tích của mỗi tụ điện là Q = CU, suy ra
Q1 = 1,2.10-3 (C) và Q2 = 1,8.10-3 (C)
Câu trả lời của bạn
Qmax =CUmax =C.Emax.d = 3μC
Câu trả lời của bạn
Năng lượng điện trường trong tụ điện tỉ lệ với bình phương hiệu điện thế hai bản tụ điện
Câu trả lời của bạn
Umax = Emax .d = 3.105.2.10-3 = 600V
Câu trả lời của bạn
Sử dụng công thức Q = CU
Câu trả lời của bạn
Ngắt tụ khỏi nguồn thì Q không đổi mà C tăng lên 2 lần nên U sẽ giảm đi 2 lần
Câu trả lời của bạn
Q ~ U nên U tăng 2 lần thì Q cũng tăng lên 2 lần
Câu trả lời của bạn
Sử dụng công thức Qmax = CUmax = C.Emax.d
Câu trả lời của bạn
Sử dụng công thức Umax = Emax.d
Câu trả lời của bạn
Ngắt tụ khỏi nguồn thì điện tích không đổi
Câu trả lời của bạn
Ngắt tụ khỏi nguồn thì điện tích không đổi mà C giảm xuống một nửa nên U tăng gấp đôi
Câu trả lời của bạn
Gọi e là suất điện động của acquy. Khi nối hai cực của acquy với tụ điện, hiệu điện thế hai đầu tụ điện sẽ là U = e và tụ được tích một điện lượng Q = CU
Câu trả lời của bạn
Điện dung của tụ điện phẳng phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, vị trí tương đối của 2 bản tụ và bản chất của điện môi.
Câu trả lời của bạn
Tụ C1 bị đánh thủng hệ chỉ còn lại tụ C3
→ U3 = U = 30V, q3 = C3U3 = 600nC
Câu trả lời của bạn
+ Cb = C1 + C2 = 1mF và U1 = U2 = U < 60V
\( \Rightarrow \frac{{{q_1}}}{{{C_1}}} = \frac{{{q_2}}}{{{C_2}}} = \frac{{{q_1} + {q_2}}}{{{C_1} + {C_2}}} \Rightarrow \frac{{{q_1}}}{{{q_2}}} = \frac{{{C_1}}}{{{C_2}}} = \frac{2}{3}\)
+ Nếu q2 = 30μC → q1 = 20 μC \( \Rightarrow {U_1} = \frac{{20}}{{0,4}} = 50V\)
+ Nếu q1 = 30μC → q2 = 45 μC \( \Rightarrow {U_2} = \frac{{45}}{{0,6}} = 75V > 50V\), vô lý.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *