Đang tải... (xem toàn văn)
I. KIẾN THỨC 1. Khi một điện tích dương q dịch chuyển trong điện trường đều có cường độ E (từ M đến N) thì công mà lực điện tác dụng lên q có biểu thức: A = q.E.d (J) Với: d là khoảng cách từ điểm đầu điểm cuối (theo phương của E ). Vì thế d có thể dương (d> 0) và cũng có thể âm (d< 0) Cụ thể như hình vẽ: khi điện tích q di chuyển từ M N thì d = MH. Vì cùng chiều với E nên trong trường hợp trên d>0. Nếu A > 0 thì lực điện sinh công dương, A< 0 thì lực điện sinh công âm. 2. Công A chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường mà không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Tính chất này cũng đúng cho điện trường bất kì (không đều). Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, với một đường cong kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên công của lực điện trong trường hợp này bằng không.
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN I KIẾN THỨC Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN I KIẾN THỨC - Điện dung tụ điện phẳng: F εo = ≈ 8,85.10−12 ( ) m ; 9.10 4.π Trong đó: C= C= ε ε o S d = ε S 9.109.4.π d N.m2 k= = 9.10 ( ) 4.π.ε o C Q U, ta thường lầm tưởng C đại lượng phụ thuộc Lưu ý: Trong công thức vào Q, phụ thuộc vào U Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q U Ghép tụ điện Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN I KIẾN THỨC Điện trường tụ điện mang lượng là: Q2 W= = Q.U 2.C =cu^2/2 - Điện trường tụ điện điện trường - Công thức liên hệ cường độ điện trường E bên tụ điện, hiệu điện U khoảng cách d hai là: E= U d - Nếu cường độ điện trường lớp điện môi vượt giá trị giới hạn Emax lớp điện môi trở thành dẫn điện tụ điện bị hỏng Như vậy, hiệu điện hai tụ điện không vượt giới hạn phép: Umax = Emax.d Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN II MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN BÀI TOÁN 1: TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP Vận dụng công thức Điện dung tụ điện: C= Năng lượng tụ điện: Q U W= (1) Q2 1 = Q.U = C.U 2 C 2 Điện dung tụ điện phẳng: C= ε ε o S d = ε S 9.109.4.π d (2) Trong S diện tích (là phần đối diện với kia) Đối với tụ điện biến thiên phần đối diện hai thay đổi Công thức (2) áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian hai Nếu lớp điện môi chiếm phần khoảng không gian hai cần phải phân tích, lập luận tính điện dung C tụ điện Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN II MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN BÀI TOÁN 2: GHÉP TỤ ĐIỆN – TỤ BỊ ĐÁNH THỦNG - Vận dụng công thức tìm điện dung (C), điện tích (Q), hiệu điện (U) tụ điện cách mắc song song, nối tiếp - Nếu toán có nhiều tụ mắc hổn hợp, ta cần tìm cách mắc tụ điện mạch tính toán - Khi tụ điện bị đánh thủng, trở thành vật dẫn ( dây dẫn) - Sau ngắt tụ điện khỏi nguồn giữ tụ điện cô lập điện tích Q tụ không thay đổi *Đối với toán ghép tụ cần lưu ý hai trường hợp: + Nếu ban đầu tụ chưa tích điện, ghép nối tiếp tụ điện có điện tích ghép song song tụ điện có hiệu điện + Nếu ban đầu tụ điện (một số tụ điện bộ) tích điện cần áp dụng định luật bảo toàn điện tích (Tổng đại số điện tích hai nối với dây dẫn bảo toàn, nghĩa tổng điện tích hai trước nối Vu Dinh Hoang - lophocthem.com với tổng điện tích chúng sau nối) - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA VD1 Một tụ điện có điện dung 500 (pF) mắc vào hiệu điện 100 (V) Điện tích tụ điện là: A q = 5.104 (μC) B q = 5.104 (nC) C q = 5.10-2 (μC) D q = 5.10-4 (C) HD Áp dụng công thức tính điện tích tụ điện q = C.U với C = 500 (pF) = 5.10-10 (F) U= 100 (V) Điện tích tụ điện q = 5.10-8 (C) = 5.10-2 (μC) VD2 Một tụ điện phẳng gồm hai có dạng hình tròn bán kính (cm), đặt cách (cm) không khí Điện dung tụ điện là: A C = 1,25 (pF) B C = 1,25 (nF) C C = 1,25 (μF) D C = 1,25 (F) HD Áp dụng công thức tính điện dung tụ điện phẳng C= εS ,với 9.10 9.4πd không khí có ε = 1, diện tích S = πR2, R = (cm) = 0,03 (m), d = (cm) = 0,02 (m) Điện dung tụ điện C = 1,25.10-12 (F) = 1,25 (pF) Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA VD3 Một tụ điện phẳng gồm hai có dạng hình tròn bán kính (cm), đặt cách (cm) không khí Điện trường đánh thủng không khí 3.105(V/m) Hệu điện lớn đặt vào hai cực tụ điện là: A Umax = 3000 (V) B Umax = 6000 (V) C Umax = 15.103 (V).D Umax = 6.105 (V) HD Áp dụng công thức Umax = Emax.d với d = (cm) = 0,02 (m) Emax = 3.105(V/m) Hệu điện lớn đặt vào hai cực tụ điện Umax = 6000 (V) VD4 Hai tụ điện có điện dung C1 = 0,4 (μF), C2 = 0,6 (μF) ghép song song với Mắc tụ điện vào nguồn điện có hiệu điện U < 60 (V) hai tụ điện có điện tích 3.10-5 (C) Hiệu điện nguồn điện là: A U = 75 (V) B U = 50 (V) C U = 7,5.10-5 (V) D U = 5.10-4 (V) HD - Xét tụ điện C1 = 0,4 (μF) = 4.10-7 (C) tích điện q = 3.10-5 (C) ta suy U = q/C = 75 (V) - Xét tụ điện C2 = 0,6 (μF) = 6.10-7 (C) tích điện q = 3.10-5 (C) ta suy U = q/C = 50 (V) - Theo U < 60 (V) suy hiệu điện U = 50 (V) thoả mãn Vậy hiệu điện nguồn điện U = 50 (V) Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA VD5 Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (μF), C2 = 30 (μF) mắc nối tiếp với nhau, mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện U = 60 (V) Điện tích tụ điện là: A Qb = 3.10-3 (C) B Qb = 1,2.10-3 (C) C Qb = 1,8.10-3 (C) D Qb = 7,2.10-4 (C) HD - Điệp dung tụ điện Cb = 12 (μF) = 12.10-6 (F) - Điện tích tụ điện Qb = Cb.U, với U = 60 (V) Suy Qb = 7,2.10-4 (C) VD6 Có hai tụ điện: tụ điện có điện dung C1 = (μF) tích điện đến hiệu điện U1 = 300 (V), tụ điện có điện dung C2 = (μF) tích điện đến hiệu điện U2 = 200 (V) Nối hai mang điện tích tên hai tụ điện với Nhiệt lượng toả sau nối là: A 175 (mJ) B 169.10-3 (J) C (mJ) D (J) HD - Năng lượng tụ điện trước nối chúng với là: W1 = C U = 0,135 (J) W2 = C U 22 2 = 0,04 (J) - Năng lượng tụ điện sau nối với là: Wb = C b U 2b = 0,169 (J) - Nhiệt lượng toả nối hai tụ điện với ΔW = W1 + W2 – Wb = 6.10-3 (J) = (mJ) Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA VD7 Một tụ điện phẵng không khí có điện dung 20 pF Tích điện cho tụ điện đến hiệu điện 250 V a) Tính điện tích lượng điện trường tụ điện b) Sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ điện lên gấp đôi Tính hiệu điện hai HD a) q = CU = 5.10-9 C; W = CU2 = 625.10-9 J b) C = εS 4πkd ; C’ = εS 4πk 2d = C = 10 pF; q’ = q; U’ = q' C' = 500 V VD8 Một tụ điện gồm 10 tụ điện giống (C = μF) ghép nối tiếp với Bộ tụ điện nối với hiệu điện không đổi U = 150 (V) Độ biến thiên lượng tụ điện sau có tụ điện bị đánh thủng là: A ΔW = (mJ) B ΔW = 10 (mJ) C ΔW = 19 (mJ) D ΔW = (mJ) HD - Trước tụ điện bị đánh thủng, lượng tụ điện Wb1 = C U = C U = 2 -3 b1 2 10 9.10 (J) - Sau tụ điện bị đánh thủng, tụ điện tụ điện ghép nối tiếp với nhau, lượng tụ điện Wb2 = C U = C U = 10.10-3 (J) 2 b2 2 10 − - Độ biến thiên lượng củaVubộ Dinh tụ Hoang điện sau - lophocthem.com có tụ điện bị đánh thủng ΔW = -3 - 01689.996.187 10 (J) = (mJ) CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 [...]...CHỦ ĐỀ 4 TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 CHỦ ĐỀ 4 TỤ ĐIỆN VÍ DỤ MINH HỌA Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - 01689.996.187 ... THỨC - Điện dung tụ điện phẳng: F εo = ≈ 8,85.10−12 ( ) m ; 9.10 4. Trong đó: C= C= ε ε o S d = ε S 9.109 .4. d N.m2 k= = 9.10 ( ) 4. .ε o C Q U, ta thường lầm tưởng C đại lượng phụ thuộc Lưu ý:... lượng tụ điện: Q U W= (1) Q2 1 = Q.U = C.U 2 C 2 Điện dung tụ điện phẳng: C= ε ε o S d = ε S 9.109 .4. d (2) Trong S diện tích (là phần đối diện với kia) Đối với tụ điện biến thiên phần đối diện... A U = 75 (V) B U = 50 (V) C U = 7,5.10-5 (V) D U = 5.10-4 (V) HD - Xét tụ điện C1 = 0,4 (μF) = 4.1 0-7 (C) tích điện q = 3.10-5 (C) ta suy U = q/C = 75 (V) - Xét tụ điện C2 = 0,6 (μF) = 6.10-7