Cách tính điện dung, năng lượng của tụ điện hay, chi tiết



A. Phương pháp & Ví dụ

Vận dụng công thức:

- Điện dung của tụ điện: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

- Năng lượng của tụ điện: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Quảng cáo

Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện lượng là 20.10-9 C. Điện dung của tụ là:

Hướng dẫn:

Ta có: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là 2V. Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

Hướng dẫn:

Ta có điện dung của tụ là Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng của tụ là 10mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

Quảng cáo

Hướng dẫn:

Điện dung của tụ là

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.

a) Tính năng lượng của tụ điện.

b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm.

Hướng dẫn:

a) Năng lượng của tụ điện:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

b) Điện dung của tụ điện:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

    + Điện dung của tụ điện lúc sau:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

    + Điện tích của tụ lúc đầu: Q1 = C1U1 = 0,2.10-6.100 = 2.10-5 C

    + Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó: Q2 = Q1

    + Năng lượng lúc sau: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

    + Độ biến thiên năng lượng: ΔW = W2 – W1 = -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm

Quảng cáo

Ví dụ 5: Tụ phẳng không khí d = 1,5cm nối với nguồn U = 39kV (không đổi).

a) Tụ có hư không nếu biết điện trường giới hạn của không khí là 30kV/cm?

b) Sau đó đặt tấm thủy tinh có ε = 7, l = 0,3cm và điện trường giới hạn 100kV/cm vào khoảng giữa, song song 2 bản. Tụ có hư không?

Hướng dẫn:

– Điện trường giữa hai bản tụ là:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

a) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 30 kV/cm: Vì E < Egh nên tụ không bị hư.

b) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 100 kV/cm: Khi có tấm thủy tinh, điện dung của tụ tăng lên, điện tích ở các bản tụ tăng lên làm cho điện trường trong khoảng không khí cũng tăng lên.

Gọi E1 là cường độ điện trường trong phần không khí; E2 là cường độ điện trường trong phần thủy tinh. Ta có:

U = E1(d – l) + E2lVật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vì E1 > Egh = 30 kV/cm nên không khí bị đâm xuyên và trở nên dẫn điện, khi đó hiệu điện thế U của nguồn đặt trực tiếp vào tấm thủy tinh, điện trường trong tấm thủy tinh là:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án > Egh = 100 kV/cm nên thủy tinh bị đâm xuyên, tụ điện bị hư.

B. Bài tập

Bài 1: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt một hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ thì tụ điện tích được điện lượng bằng bao nhiêu?

Ta có: Q = CU = 2.10-6.4 = 8.10-6 C

Bài 2: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4V thì tụ tích được điện lượng là 2μ C. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng bằng bao nhiêu?

Ta có: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án. Khi đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng là: Q = CU' = 0,5.10-6.10 = 5.10-6 C.

Bài 3: Hai đầu tụ có điện dung là 20 μF thì hiệu điện thế là 5V thì năng lượng tích được bằng bao nhiêu?

Năng lượng tích được là

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Bài 4: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trường trong lòng tụ bằng bao nhiêu?

Ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Bài 5: Một tụ điện có điện dung 5.10-6 F. Điện tích của tụ điện bằng 86 μC. Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện bằng bao nhiêu?

Ta có: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Tụ điện đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm lớp 11 tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Đăng ký khóa học tốt 11 dành cho teen 2k4 tại khoahoc.vietjack.com

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k4: fb.com/groups/hoctap2k4/

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


tu-dien.jsp


2005 - Toán Lý Hóa