Đang tải... (xem toàn văn)
CHUYÊN ĐỀ Trang 2 Trang 1 Nghiêm Anh Dũng CHUYÊN ĐỀ ( TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Định nghĩa Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau Mỗi vật dẫn đó gọi là một bản của tụ điện Khoảng không gian giữa hai bản.
Trang - - Nghiêm Anh Dũng CHUYÊN ĐỀ : TÓM TẮT LÝ THUYẾT Định nghĩa : Tụ điện hệ hai vật dẫn đặt gần Mỗi vật dẫn gọi tụ điện Khoảng khơng gian hai chân không hay bị chiếm chất điện môi C Kí hiệu : Điện dung tụ điện : đặc trưng cho khả tích điện tụ điện C Q U Trong : C điện dung tụ điện ; đơn vị : fara ; ký hiệu : F Q : độ lớn điện tích tụ điện (C) S Cơng thức tính điện dung tụ điện phẳng : C 4. kd Trong : S : phần diện tích đối diện hai tụ (m2) : số điện môi chất điện môi chiếm đầy hai ; d : khoảng cách hai tụ Chú ý: * Tụ điện có khả tích điện (nạp điện) phóng điện * Khi nối tụ điện với nguồn U = const ; ngắt tụ điện khỏi nguồn Q = const (cô lập điện) * Hai tụ tích điện trái dấu độ lớn * Bình thường tụ điện vật cách điện (do chúng điện môi) * Nếu điện trường hai tụ > E giới hạn = 3.106 (V/m) : điện mơi bị “đánh thủng” ; tụ điện trở thành vật dẫn điện Ghép tụ điện chưa tích điện cho tụ Cách ghép Ghép song song (C1 // C2 // …//Cn) Ghép nối tiếp (C1 nt C2 nt…nt Cn) Qb Q1 Q2 Qn Qb Q1 Q2 Qn Điện tích U b U1 U U n U b U1 U U U n Hiệu điện Chú ý 1 1 Cb C1 C2 Cn Cb C1 C2 Cn Điện dung * Ghép song song điện dung tăng lên * Nếu tụ điện giống C1 C2 Cn C Cb = n.C * Ghép nối tiếp điện dung giảm * Nếu tụ điện giống C1 C2 Cn C C Cb n Năng lượng tụ điện (Năng lượng điện trường ) C.U W Q.U Q2 W W 2C E W V 8. k Trong : V = S.d : thể tích khoảng không gian hai tụ S : phần diện tích đối diện hai (m2) d : khoảng cách hai tụ Mật độ lượng điện trường (năng lượng điện trường đơn vị thể tích w Chú ý giải tập: a)Nối tụ vào nguồn U khơng đổi Ngắt tụ khỏi nguồn Q khơng đổi W E V 8. k Trang - b) _ Đặt vào tụ điện môi ɛ' hệ gồm hai tụ ghép nối tiếp, tụ (ɛ , d1) tụ (ɛ' , d2) với d1 + d2 = d _ Nhúng tụ vào chất điện mơi ɛ' hệ gồm hai tụ ghép song song, tụ (ɛ , x1) tụ (ɛ' , x2) với x1 + x2 = x c) Với toán ghép tụ cần ý: _ Khi ghép tụ chưa tích điện trước thì: + Ghép song song: Ub = U1 = U2 = ; + Ghép nối tiếp : Ub = U1 + U2 + ; Qb = Q1 + Q2 + ; Qb = Q1 = Q2 = ; _ Khi ghép tụ tích điện trước thì: + Ghép song song: U'b = U'1 = U'2 = ( sau ghép); + Ghép nối tiếp : U'b = U'1 + U'2 + ( sau ghép) Cb = C1 + C2 + 1 Cb C1 C2 Cb = C1 + C2 + 1 Cb C1 C2 + Định luật bảo tồn điện tích cho hệ cô lập: Qi const C1 C2 _ Với tụ cầu cân mạch tương đương [(C1 nt C2) // (C3 nt C4)] C3 C4 d) Nếu mạch điện gồm tụ điện , nguồn điện, điện trở mắc với thì: _ Nếu mạch có dịng điện giải cần: * Tính cường độ dịng điện đoạn mạch * Tính hiệu điện hai đầu đoạn mạch chứa tụ điện ( định luật Ôm) * Suy điện tích tụ điện _ Nếu mạch khơng có dịng điện giải cần: * Viết phương trình điện tích đoạn mạch * Viết phương trình điện tích cho tụ nối với nút mạch * Suy hiệu điện thế, điện tích tụ điện e) Để xác định điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch cần: * Xác định tổng điện tích tụ nối với đầu đoạn mạch lúc đầu Q * Xác định tổng điện tích tụ nối với đầu nói đoạn mạch lúc sau: Q' * Suy điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch nói : Q Q Q ' f) Cần ý đến giới hạn hoạt động tụ điện xác định hiệu điện cực đại đặt vào tụ tính điện trường đánh thủng tụ: Ugh = Egh.d Với tụ (Ub)gh = min{(Ugh)i} g) Năng lượng tụ tổng lượng tụ ghép thành tụ: Wb Wi W1 W2 h) Trong điện trường tụ điện, điện tích thường chuyển động theo quỹ đạo đường cong nên để giải toán chuyển động điện tích ta thường sử dụng " phương pháp tọa độ " BÀI TẬP Tài liệu bồi dưỡng vật lý 11 Chuyên đề tụ điện Trang - - Nghiêm Anh Dũng LOẠI Bài Tụ phẳng khơng khí có điện dung C = 500 pF tích điện đến hiệu điện U = 300V a) Tính điện tích Q tụ điện ? b) Ngắt tụ điện khỏi nguồn Nhúng tụ điện vào chất điện mơi lỏng có số điện mơi Tính điện dung , điện tích, hiệu điện tụ điện lúc ? c) Vẫn nối tụ điện với nguồn Nhúng tụ điện vào chất điện mơi lỏng = Tính điện dung, điện tích, hiệu điện tụ điện lúc ? Đs : a) 150nC ; b) 1000pF ; 150nC ;150V c) 1000pF ; 300V ;300nC Bài Tụ phẳng có hình trịn bán kính 10cm, khoảng cách hiệu điện hai 1cm 108V Giữa hai khơng khí Tìm điện tích tụ điện ? Đs: 3.10-9C Bài Tụ phẳng khơng khí điện dung C =2pF tích điện hiệu điện U = 600V a) Tính điện tích Q tụ ? b) Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai tụ xa để khoảng cách tăng gấp Tính C1 , U1 , Q1 tụ ? c) Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa để khoảng cách tăng gấp Tính C2 , U , Q2 tụ ? Đs : a) 1,2.10-9 C b) 1pF ; 1,2.10-9C ; U1 = 1200V c) C2 = 1pF ; Q2 = 0,6.10-9 C ; U2 = 600V Bài Một tụ điện phẳng có hai kim loại, có lớp điện mơi có số điện mơi Người ta đặt vào họp kim loại cách điện với tụ điện, cho khoảng cách thành hộp tụ điện nửa khoảng cách hai bản.Hỏi điện dung tụ điện thay đổi nào? (C//C = + 1/) Bài Một tụ điện phẳng khơng khí, hai hình trịn có bán kính 30cm, khoảng cách hai 5mm a/ Nối hai với hiệu điện 500V Tính điện tích tụ điện? (2,5.10-7C) b/Sau cắt tụ điện khỏi nguồn điện đưa vào khoảng hai kim loại phẳng bề dày d1=1mm theo phương song song với Tìm hiệu điện hai đó? (400V) c/Thay kim loại điện mơi có bề dày d2=3mm có số diẹn mơi Tìm HĐT đó? (250V) Bài Trong khoảng hai tụ điện phẳng, người ta đặt hai kim loại mỏng song song với nối tụ điện hình vẽ, cho khoảng cách Hai mắc vào nguồn có HĐT U a/Xác định điện bản,chọn gốc điện điện (V1 = 0,V2 = U/3, V3 = 2U/3 ,V4 = U) b/Nối dây dẫn Tính điện cường độ điện trường Điện tích tụ điện thay đổi nào? (V1' = , V2' = V3' = U/2 , V4' = U ; E12' = E34' = U/2d ; E23' = 0; q'= CU/2; q'/q=1,5 lần) - + Bài Một tụ điện phẳng có diện tích 56,25cm ,khoảng hai 1cm a/Tính điện dung tụ điện đặt khơng khí? b/Nhúng tụ điện nằm ngang vào điện mơi lỏng có số điện mơi cho điện mơi ngập phân nửa tụ Tính điện dung, điện tích HĐT hai tụ b.1) Tụ nối với HĐT 12V b.2) Tụ tích điện với HĐT 12V,sau ngắt khỏi nguồn nhúng vào điện môi (C ' = 8,89pF) Bài Hai tụ điện có điện dung hiệu điện giới hạn C1 = 5µF, Ugh1 = 500V, C2 = 10µF, Ugh2 = 1000V Ghép tụ điện thành Tính hiệu điện giới hạn tụ điện , hai tụ: a) Ghép song song (500V) b) Ghép nối tiếp (750V) Bài Cho tụ sơ đồ Biết C1=4F, HĐT giới hạn 1000V; C2=2F,HĐT giới hạn 500V; C3=3F, HĐT giới hạn 300V C1 a/ Tìm HĐT UAB cần mắc vào để tụ khơng bị hỏng? (