(SKKN CHẤT 2020) một số bài toán cơ bản về tụ điện vật lý 11 nâng cao

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT YÊN LẠC BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN “MỘT SỐ BÀI TOÁN CƠ BẢN VỀ TỤ ĐIỆN - VẬT LÝ 11 NÂNG CAO” Tên tác giả sáng kiến: Trần Thị Vân Đơn vị: Trường THPT Yên Lạc Mã sáng kiến: Yên Lạc, tháng 02 năm 2020 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Lời giới thiệu………………………… ………………………………….2 Tên sáng kiến …………………………………………………………….2 Tác giả sáng kiến…………………………………………………………2 Chủ đầu tư tạo sáng kiến …………………………………………… Lĩnh vực áp dụng sáng kiến………………………………………………3 Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử………………………3 Mô tả chất sáng kiến ……………………………………………3 7.1 Về nội dụng áp dụng sáng kiến…………………………………… 7.2 Về khả áp dụng sáng kiến……………………………………29 Những thơng tin cần bảo mật (nếu có) ……………………………29 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến………………………… 29 10.Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau……29 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả ………………………………………….… 29 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân…………………………………….……29 11 Danh sách tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có) ………………………………………………………………….……29 download by : skknchat@gmail.com BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN TÊN ĐỀ TÀI: MỘT SỐ BÀI TOÁN CƠ BẢN VỀ TỤ ĐIỆN - VẬT LÝ 11 NÂNG CAO Lời giới thiệu Trong giai đoạn đẩy mạnh cơng nghiêp hóa đại hóa đất nước hội nhập Quốc tế, nguồn lực người có ý nghĩa quan trọng, định thành công công phát triển đất nước Giáo dục ngày có vai trò nhiệm vụ quan trọng việc xây dựng hệ người Việt Nam có tri thức, phẩm chất đạo đức tốt, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế đất nước Để đáp ứng vai trị nhiệm vụ quan trọng đó, giáo dục cần có bước chuyển mạnh mẽ, phải đổi Trước hết đổi phương pháp dạy học nói chung đổi phương pháp dạy học Vật lý nói riêng Đổi phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh, tăng cường kỹ thực hành, vận dụng kiến thức, kỹ vào giải vấn đề thực tiễn Trong cac PPDH tich cưc, phương phap phân loai bai tâp theo nhom se giúp HS thông hoa kiên thức, xac đinh cac dang bai tâp ban va nâng cao, luyên giai thao cac dang bai tâp Vât ly, từ đo đat hiêu qua cao day hoc Vât ly Măt khac phương phap phân loai bai tâp theo nhom giúp HS rèn luyên, phat triên tư phân tich vân đê, tư logic, kha tư hoc, phat huy tinh tich cưc va chu đông cua HS không chi hoc tâp môn Vât ly ma cac vân đê khac cuôc sông Tuy nhiên, cac bai tâp vât ly biên đôi rât linh hoat, đa dang, hoc sinh rât dê nhâm lẫn công thưc hoăc không đinh hương đươc công thưc, cach giai cho bai tâp Vì tơi chọn đề tài “Một số toán tụ điện - Vật lý 11 nâng cao” Tên sáng kiến “Một số toán tụ điện - Vật lý 11 nâng cao” Tác giả sáng kiến Họ tên: Trần Thị Vân Địa chiỉ̉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Yên Lạc - H.Yên Lạc - T.Vĩnh Phúú́c download by : skknchat@gmail.com Số điện thoại: 0973.374.168 -Email: tranthivan.c3yenlac@vinhphuc.edu Chủ đầu tư tạo sáng kiến Tác giả: Trần Thị Vân Lĩnh vực áp dụng sáng kiến - Đối tượng: Học sinh lớp 11 học sách giáo khoa Vật lý 11 - nâng cao - Với tinh thần giúú́p học sinh nắm bắt tốt việc học phần tụ điện, đưa số toán tụ điện - Vật lý 11 nâng cao Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử Ngày bắt đầu áp dụng sáng kiến ngày 01/11/2018 Mô tả chất sáng kiến 7.1 Về nội dung sáng kiến A CƠ SỞ LÝ LUẬN + Tụ điện hệ hai vật dẫẫ̃n đặt gần ngăn cách lớp cách điện Mỗi vật dẫẫ̃n gọi tụ điện + + Tụ điện dùng để chứa điện tích Tụ điện dụng cụ dùng phổ biến mạch điện xoay chiều mạch vơ tuyến Nó có nhiệm vụ tích phóng điện mạch điện + Độ lớn điện tích tụ điện tích điện gọi điện tích tụ điện + Q Điện dung tụ điện C = U đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định + Đơn vị điện dung fara (F) + Điện dung tụ điện phẳng C = Trong S diện tích (phần đối diện); d khoảng cách hai số điện môi lớp điện môi chiếm đầy hai download by : skknchat@gmail.com + Mỗi tụ điện có hiệu điện giới hạn Khi hiệu điện hai tụ vượt hiệu điện giới hạn lớp điện mơi hai tụ bị đánh thủng, tụ điện bị hỏng + Ghép tụ điện * Ghép song song: U = U1 = U2 = … = Un; Q = q1 + q2 + … + qn; C = C1 + C2 + … + Cn * Ghép nối tiếp: Q = q1 = q2 = … = qn; U = U1 + U2 + … + Un; C C1 + 11 C2Cn 1 Q Năng lượng tụ điện tích điện: W = QU = C2 = CU2 B NỘI DUNG Hê thống bai tập về tu điên giơi han chương trình vật lý 11 nâng cao có thể chia lam dang sau + Tính điện dung,điện tích hiệu điện tụ điện + Ghép tụ chưa tích điện + Ghép tụ tích điện + Giới hạn hoạt động tụ điện + Năng lượng tụ điện I Bài tậậ̣p tự luậậ̣n Tính điện dung,điện tích hiệu điện tụ điện 1.1 Phương pháp - Điện dung tụ điện: download by : skknchat@gmail.com - Điện dung tụ điện phẳng: C Trong + S diện tích đối diện cua hai tu + d la khoang cach hai ban tu + ε la hăng sô điên môi cua lơp điên môi giưa hai ban tu Công thức (2) chiỉ̉ áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian hai -Điện tụ điện cầu: ; Chú ýý: + Nối tụ điện vào nguồn: U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const 1.2 Bài tập ví dụ Ví dụ 1.1 Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện mơi khơng khí Khoảng cách hai tụ 0,5 cm Tích điện cho tụ điện hiệu điện 20 V Tính: a điện tích tụ điện b cường độ điện trường tụ c sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ lên gấp đơi Tính hiệu điện hai tụ Lời giải a.Điên tich cua tu la Q= U.C= 12.10-12.20= 2,4.10-10 (C) b Cương đô điên trương bên tu la: c.Thao bo nguôn điên nên điên tich cua tu bao toan Q’= Q Điên dung cua tu sau khoang cach hai ban tu tăng lên gâp đôi la: Hiêu điên thê giưa hai ban tu đo la: Ví dụ 1.2 download by : skknchat@gmail.com Tụ điện phẳng khơng khí có điện dung C = 500 pF tích điện đến hiệu điện 300 V a Tính điện tích Q tụ điện b Ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúú́ng tụ điện vào chất điện mơi lỏng có = Tính điện dung C1 , điện tích Q1 hiệu điện U1 tụ điện lúú́c c Vẫẫ̃n nối tụ điện với nguồn nhúú́ng tụ điện vào chất điện mơi lỏng có = Tính C2 , Q2 , U2 tụ điện Lời giải a Điên tich cua tu la Q= U.C= 15.10-5 (C) b Ngăt tu khoi nguôn nên điên tich cac ban tu bao toan Q1=Q Điên dung cua tu đo C1= 2C= 10-6 (F) Hiêu điên thê hai ban tu đo c Tu vẫn nôi vơi nguôn nên hiêu điên thê giưa hai ban tu không đôi U2= U= 300V Điên dung cua tu đo C2= 2C= 10-6 (F) Điên tich cua tu đo la Q2= U2.C2= 30.10-5 (C) Ví dụ 1.3 Một tụ điện cầu cấu tạo cầu bán kính R1 vỏ cầu bán kính R2 (R1 < R2) Tính điện dung tụ điện R1 Lời giải Hai tụ điện hai mặt cầu kim loại đồng tâm bán kính R1, R2 - Điện bản: ; - Hiệu điện hai tụ: - Điện dung tụ điện : Ví dụ 1.4 Tụ phẳng khơng khí, diện tích S, khoảng cách d nối với nguồn có hiệu điện U Bản R2 download by : skknchat@gmail.com U 4800V Vậy tụ chịu hiệu điện giới hạn 4800V Ví dụ 4.2 C1 = C2 = C3 = C, R1 biến trở, R2 = 600Ω, U = 120V a Tính hiệu điện hai tụ theo R1 Áú́p dụng với R1 = 400Ω b Biết hiệu điện giới hạn tụ 70V Hỏi R1 thay đổi khoảng giá trị nào? C1 Lời giải +++ a Các điện trở: R1 nt R2 cường độ dòng điện qua điện trở: R1 Hiệu điện hai đầu R1: UR1 = I.R1 = Hiệu điện hai đầu R2: UR2 = I.R2 = Gọi hiệu điện tụ C1, C2, C3 U1, U2, U3 giả sử dấu điện tích tụ hình vẽ, ta có liên hệ: Thay C1 = C2 = C3 = C vào(3),được: Từừ̀ (1), (2), (3’) ta tìm được: (3’) Áú́p dụng: R1 = 400Ω ta được: U1 = 56V; U2 = 64V; U3 = -8V Nhận thấy U3 < 0, nên điện tích C3 phải có dấu phân bố ngược lại so với giả thiết ban đầu, hiệu điện C3 8V b So sánh U1, U2, U3, dễ thấy U1, U2 > U3 Để tụ không bị đánh thủng U1, U2 70V (4) U1 U2 R1 600Ω 22 download by : skknchat@gmail.com Điều kiện (4) trở thành: U1 R1 600Ω R1 1800Ω +)U1