Tụ Điện số 1 Chương 1 Điện tích, điện trường là tài liệu môn Vật Lý trong chương trình Lớp 12 được cungthi.vn tổng hợp và biên soạn. Tạo nguồn tài liệu giúp các bạn trong việc ôn tập
Những địa chỉ uy tín để bạn mua sách
Nội dung tóm tắt
TỤ ĐIỆN – SỐ 1
I. Kiến thức:
1. Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và cách điện với nhau. Tụ điện dùng để tích điện và phóng điện trong mạch điện. Tụ điện thường dùng là tụ điện phằng.
Kí hiệu của tụ điện:
2. Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện thì tụ điện sẽ bị tích điện. Độ lớn điện tích hai bản tụ bao giờ cũng bằng nhau nhưng trái dấu. Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản dương.
3. Đại lượng đặc trưng của tụ điện là điện dung của tụ. Điện dung C 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 đo bằng thương số của điện tích Q của tụ với hiệu điện thế U giữa hai bản của nó.
Đơn vị đo điện dung của tụ điện là fara (F)
1 mF = 10-3 F. 1 F = 10-6 F.
1 nF = 10-9 F. 1 pF = 10-12 F.
- Điện dung của tụ điện phẳng:
Trong đó: ;
Lưu ý: Trong công thức , ta thường lầm tưởng C là đại lượng phụ thuộc vào Q, phụ thuộc vào U. Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q và U.
4*. Ghép tụ điện (xem kĩ):
Ghép nối tiếp: Ghép song song:
C1 C2 Cn
Cb = C1 + C2 + ... + Cn.
Qb = Q1 + Q2 + … + Qn.
Qb = Q1 = Q2 =… = Qn.
Ub = U1 + U2 +...+ Un. Ub = U1 = U2 = … = Un.
5. Điện trường trong tụ điện mang một năng lượng là: =cu^2/2
- Điện trường trong tụ điện là điện trường đều.
- Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường E bên trong tụ điện, hiệu điện thế U và khoảng cách d giữa hai bản là:
- Nếu cường độ điện trường trong lớp điện môi vượt quá một giá trị giới hạn Emax thì lớp điện môi trở thành dẫn điện và tụ điện sẽ bị hỏng. Như vậy, hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện không được vượt quá giới hạn được phép: Umax = Emax.d
Dạng 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TỤ ĐIỆN
( tính toán các đại lượng thường gặp A.U.C.Q..Wđ )
PP Chung:
Vận dụng công thức:
Điện dung của tụ điện: (1)
Năng lượng của tụ điện:
Điện dung của tụ điện phẳng: (2)
Trong đó S là diện tích của một bản (là phần đối diện với bản kia)
Đối với tụ điện biến thiên thì phần đối diện của hai bản sẽ thay đổi.
Công thức (2) chỉ áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian giữa hai bản. Nếu lớp điện môi chỉ chiếm một phần khoảng không gian giữa hai bản thì cần phải phân tích, lập luận mới tính được điện dung C của tụ điện.
Lưu ý các điều kiện sau:
+ Nối tụ điện vào nguồn: U = const.
+ Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const.
II. BÀI TẬP TỰ LUẬN:
1. Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách nhau 0,5 mm, điện dung của tụ là 3 nF. Tính hằng số điện môi của lớp điện môi giữa hai bản tụ. Đ s: 3,4.
2. Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 3,5 pF, diện tích mỗi bản là 5 cm2 được đặt dưới hiệu điện thế 6,3 V. Biết o = 8,85. 10-12 F/m. Tính:
a. khoảng cách giữa hai bản tụ.
b. Cường độ điện trường giữa hai bản. Đ s: 1,26 mm . 5000 V/m.
3. Một tụ điện không khí nếu được tích điện lượng 5,2. 10-9 C thì điện trường giữa hai bản tụ là 20000 V/m. Tính diện tích mỗi bản tụ. Đ s: 0,03 m2.
4. một tụ điện phẳng bằng nhôm có kích thước 4 cm x 5 cm. điện môi là dung dịch axêton có hằng số điện môi là 20. khoảng cách giữa hai bản của tụ điện là 0,3 mm. Tính điện dung của tụ điện.
Đ s: 1,18. 10-9 F.
5. Một tụ điện phẳng không khí có hai bản cách nhau 1 mm và có điện dung 2. 10-11 F được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50V. Tính diện tích mỗi bản tụ điện và điện tích của tụ điện. Tính cường độ điện trường giữa hai bản ? Đ s: 22,6 dm2, 10-9 C, 5. 104 V/m.
6. Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi là không khí. Khoảng cách giữa hai bản tụ 0,5 cm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 20 V. Tính:
a. điện tích của tụ điện.
b. Cường độ điện trường trong tụ. Đ s: 24. 10-11C, 4000 V/m.
7. Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện ở hiệu điện thế 120V.
a. Tính điện tích của tụ.
b. Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng khoảng cách giữa hai bản tụ lên gấp đôi. Tính hiệu điện thế mới giữa hai bản tụ. Biết rằng điện dung của tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản của nó. Đ s: 48. 10-10C, 240 V.
8. Tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 500 pF được tích điện đến hiệu điện thế 300 V.
a. Tính điện tích Q của tụ điện.
b. Ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = 2. Tính điện dung C1 , điện tích Q1 và hiệu điện thế U1 của tụ điện lúc đó.
c. Vẫn nối tụ điện với nguồn nhưng nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = 2. Tính C2 , Q2 , U2 của tụ điện.
Đs: a/ 150 nC; b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V.c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V.
9. Tụ điện phẳng không khí điện dung 2 pF được tích điện ở hiệu điện thế 600V.
a. Tính điện tích Q của tụ.
b. Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ ra xa để khoảng cách tăng
