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
“Điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy qua dây”. Phát biểu này đúng hay sai ? Vì sao ?
Câu trả lời của bạn
Phát biểu “Điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy qua dây” sai vì: Điện trở phụ thuộc vào bản chất của vật dẫn, không phụ thuộc vào cường độ dòng điện và hiệu điện thế.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện trên.
b. Cho R1 = 5Ω, R2 = 10Ω, ampe kế chỉ 0,2A. Tính hiệu điện thế của đoạn mạch AB theo hai cách.
Câu trả lời của bạn
a. Sơ đồ mạch điện được vẽ như hình dưới:
b. Tính hiệu điện thế theo hai cách:
\(R_1=5Ω\)
\(R_2=10Ω\)
\(I=0,2A\)
\(U_{AB}=?\,V\)
Cách 1:
Vì \(R_1\) nối tiếp \(R_2\) nên \(I_1=I_2=I=0,2A\); \(U_{AB}=U_1+U_2\)
\({U_1} = {\rm{I_1}}{{\rm{R}}_1} =0,2.5= 1V;\)
\({U_2} = {\rm{I_2}}{{\rm{R}}_2} =0,2.10= 2V;\)
Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là:
\({U_{AB}} = {U_1} + {U_2} = 1 + 2 = 3V\)
Cách 2:
Vì \(R_1\) nối tiếp \(R_2\) nên điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:
\({R_{td}} = {R_1} + {R_2} = 5 + 10 = 15\Omega \)
Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là:
\({U_{AB}} = {\rm{I}}{{\rm{R}}_{t{\rm{d}}}} = 0,2 \times 15 = 3V\)
a.Từ đồ thị này hãy tính trị số các điện trở R1 và R2
b.Tính cường độ dòng điện I1, I2 tương ứng đi qua mỗi điện trở khi lần lượt đặt hiệu điện thế U = 1,8V vào hai đầu mỗi điện trở đó.
Câu trả lời của bạn
a.
Từ đồ thị ta có:
Khi \(U_1 = 6V\) thì \(I_1=0,3A\)
Khi \(U_2 = 4V\) thì \(I_2 = 0,8A\)
Sử dụng biểu thức tính điện trở R : \( R=\dfrac{U}{I}\)
Ta có: \({R_1} = \dfrac{U_1}{I_1} =\dfrac{6}{0,3} = 20\Omega \)
\({R_2} = \dfrac{U_2}{I_2} =\dfrac{4}{0,8} = 5\Omega \)
b.
\(U = 1,8 V\)
Sử dụng biểu thức định luật Ôm: \(I = \dfrac{U}{R}\)
Ta có:
\({I_1} =\dfrac{U}{R_1} =\dfrac{1,8}{20} = 0,09A\)
\({I_2} = \dfrac{U}{R_2} =\dfrac{1,8}{5} = 0,36A\)
a.Tính trị số của điện trở này.
b. Nếu tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu điện trở này lên thanh 8V thì trị số của điện trở này có thay đổi không ? Trị số của nó khi đó là bao nhiêu ? Dòng điện đi qua nó khi đó có cường độ là bao nhiêu.
Câu trả lời của bạn
a.
Ta có:
\(U=6V\)
\(I=0,15 A\)
Trị số của điện trở: \(R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{6}{{0,15}} = 40\Omega \)
b.
Nếu tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu điện trở là 8V thì điện trở lúc này không thay đổi do điện trở chỉ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và vật liệu làm điện trở.
=> Trị số của điện trở: R = 40Ω.
Cường độ dòng điện qua R: \(I' = \dfrac{{U'}}{R} = \dfrac{8}{{40}} = 0,2{\text{A}}\).
a.Tính cường độ dòng điện I1 đi qua điện trở này khi đó.
b. Giữ nguyên hiệu điện thế U đã cho trên đây, thay điện trở R1 bằng điện trở R2 sao cho dòng điện đi qua R2 có cường độ I2 = 0,8I1. Tính R2.
Câu trả lời của bạn
a.
Ta có:
\(U = 3,2 V\)
\(R_1 = 20 \Omega \)
Sử dụng biểu thức định luật Ôm: \({I} = \dfrac{U}{R}\)
Cường độ dòng điện qua điện trở: \({I_1} = \dfrac{U}{R_1} = \dfrac{3,2}{20} = 0,16A\)
b.
Ta có:
\(U = 3,2 V\)
Dòng điện đi qua \(R_2\) có cường độ: \(I_2 = 0,8I_1 = 0,8 . 0,16 = 0,128A\)
\(\Rightarrow {R_2} =\dfrac {U }{I_2} =\dfrac {3,2} {0,128} = 25\Omega \).
b. Muốn kiểm tra kết quả tính ở trên, ta có thể dùng ampe kế để đo. Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị cường độ dòng điện đã tính được phải có điều kiện gì đối với ampe kế ? Vì sao ?
Câu trả lời của bạn
a.
Áp dụng biểu thức định luật ôm ta có:
Cường độ dòng điện chạy qua điện trở là: \(I =\dfrac{U}{R} =\dfrac{12}{10} = 1,2A\)
b.
Điều kiện đối với ampe kế:
Ampe kế phải có điện trở rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch.
Vì: khi đó điện trở của ampe kế không ảnh hưởng đến điện trở của đoạn mạch. Dòng điện chạy qua ampe kế chính là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đang xét.
a. Số chỉ của vôn kế và ampe kế là bao nhiêu?
b. Chỉ với hai điện trở trên đây, nêu hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp ba lần (có thế thay đổi UAB).
Câu trả lời của bạn
a.
Vôn kế đo giá trị hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở \( R_1\)
Ta có: Điện trở tương đương của toàn mạch là
\( R_{tđ}= R_1+R_2 = 10+ 20= 30\Omega\).
Cường độ dòng điện trong mạch là:
\(I =\dfrac{U_{AB}}{R_{td}} =\dfrac {12}{30} = 0,4A\)
số chỉ của vôn kế là:
\(U = I{R_1} = 0,4.10 = 4V\)
Vậy số chỉ của vôn kế là \(4V\), ampe kế là \(0,4A\)
b.
Cách 1:
Giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp nhưng tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần
Cách 2:
Giảm điện trở tương đương của toàn mạch đi 3 lần bằng cách chỉ mắc điện trở R1 =10Ω ở trong mạch, giữ hiệu điện thế như ban đầu.
a. Số chỉ của ampe kế là bao nhiêu?
b. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch.
Câu trả lời của bạn
a.
Ampe kế xác định cường độ dòng điện trong mạch.
Sử dụng biểu thức định luật Ôm: \(I=\dfrac{U}{R}\)
Ta có:
Số chỉ của ampe kế là: \(I =\dfrac{U_2}{R_2}= \dfrac{3}{15}= 0,2A\)
b.
Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là:
\(U_{AB}=IR_{tđ}=I(R_1+R_2)= 0,2.20=4V\)
Câu trả lời của bạn
Với \(U=12V, I=0,4A\)
Ta có:
Điện trở của đoạn mạch là: \(R_{tđ} = \dfrac{U}{I} =\dfrac{12}{0,4} = 30\Omega \).
Vậy có hai cách mắc các điện trở đó vào mạch:
+ Cách thứ nhất là chỉ mắc điện trở \(R = 30Ω\) trong đoạn mạch.
+ Cách thứ hai là mắc hai điện trỏ' \(R = 10Ω\) và \(R = 20Ω\) nối tiếp nhau trong đoạn mạch.
Được vẽ như sơ đồ sau:
Câu trả lời của bạn
Khi \(R_1, R_2\) mắc nối tiếp thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ. Do đó đoạn mạch này chỉ chịu được cường độ dòng diện tối đa là \(1,5A\).
Vậy hiệu điện thế tối đa là: \(U = I.R_{tđ}= 1,5.(20 + 40) = 90V.\)
Câu trả lời của bạn
Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn đó gọi là một bản của tụ điện.
Câu trả lời của bạn
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.
Câu trả lời của bạn
Để tích điện cho tụ điện, ta phải mắc vào hai đầu tụ một hiệu điện thế.
Câu trả lời của bạn
Điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản tụ nên nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng 2 lần thì điện dung của tụ không đổi.
Câu trả lời của bạn
Điện tích Q = CU = 2.10-6.4 = 8.10-6C
Câu trả lời của bạn
Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện U = Q/C
⇒ Q như nhau thì tụ nào có C lớn hơn thì U nhỏ hơn.
Câu trả lời của bạn
Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 (V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện tích của tụ điện không thay đổi còn điện dung của tụ điện giảm đi 2 lần do điện dung tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản
Câu trả lời của bạn
Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50(V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện tích của tụ điện không thay đổi còn điện dung của tụ điện giảm đi 2 lần, suy ra hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng lên 2 lần: U = 100 (V).
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức tính điện dung của bộ tụ điện mắc nối tiếp: \(\frac{1}{C} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}} + ... + \frac{1}{{{C_n}}}\)
Câu trả lời của bạn
- Xét tụ điện C1 = 0,4 (F ) = 4.10-7 (C) được tích điện q = 3.10-5 (C) ta suy ra U = q/C = 75 (V).
- Xét tụ điện C2 = 0,6 (F ) = 6.10-7 (C) được tích điện q = 3.10-5 (C) ta suy ra U = q/C = 50 (V).
- Theo bài ra U < 60 (V) suy ra hiệu điện thế U = 50 (V) thoả mãn.
Vậy hiệu điện thế của nguồn điện là U = 50 (V).
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *