Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu lý lớp 11 - daythem.edu.vn tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các l...
Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VỀ TỤ ĐIỆN DẠNG I:TÍNH TỐN CÁC ĐẠI LƯỢNG PP Chung: Vận dụng công thức: Q Điện dung tụ điện: C U (1) Điện dung tụ điện phẳng: C Q2 1 Năng lượng tụ điện: W Q.U C.U 2 C 2 o S S d 9.10 9.4. 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 - Lưu ý điều kiện sau: + Nối tụ điện vào nguồn: U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const Tụ điện phẳng gồm hai tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách 0,5 mm, điện dung tụ nF Tính số điện môi lớp điện môi hai tụ Đ s: 3,4 -9 Một tụ điện không khí tích điện lượng 5,2 10 C điện trường hai tụ 20000 V/m Tính diện tích tụ Đ s: 0,03 m2 Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi không 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 Đ s: 24 10-11C, 4000 V/m Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện hiệu điện 120V a Tính điện tích tụ b Sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ lên gấp đôi Tính hiệu điện hai tụ Biết điện dung tụ điện phẳng tỉ lệ nghòch với khoảng cách hai Đ s: 48 10-10C, 240 V Tụ điện phẳng không 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 nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = Tính điện dung C1 , điện tích Q1 hiệu điện U1 tụ điện lúc c Vẫn nối tụ điện với nguồn nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = Tính C2 , Q2 , U2 tụ điện Đ s: a/ 150 nC ; b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V Tụ điện phẳng không khí điện dung pF tích điện hiệu điện 600V a Tính điện tích Q tụ b Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ xa để khoảng cách tăng gấp đôi Tính C1, Q1, U1 tụ c Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa đề khoảng cách tăng gấp đôi Tính C2, Q2, U2 tụ Đ s: a/ 1,2 10-9 C b/ C1 = 1pF, Q1 = 1,2 10-9 C, U1 = 1200V c/ C2 = pF, Q2 = 0,6 10-9 C, U2 = 600 V Tụ điện phẳng có tụ hình tròn bán kính 10 cm Khoảng cách hiệu điện hai 1cm, 108 V Giữa hai không khí Tìm điện tích tụ điện ? Đ s: 10-9 C Tụ điện phẳng gồm hai tụ hình vuông cạch a = 20 cm đặt cách cm Chất điện môi hai thủy tinh có = Hiệu điện hai U = 50 V a Tính điện dung tụ điện b Tính điện tích tụ điện c Tính lượng tụ điện, tụ điện có dùng đề làm nguồn điện không ? Đ s: 212,4 pF ; 10,6 nC ; 266 nJ 9.Tụ điện cầu tạo cầu bán kính R1 vỏ cầu bán kính R2(R1< R2).Tính điện dung cầu này? R1 R2 ĐS: k ( R1 R2 ) DẠNG II:GHÉP TỤ CHƯA TÍCH ĐIỆN A.LÍ THUYẾT PP Chung: - 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 bò đánh thủng, trở thành vật dẫn - Sau ngắt tụ điện khỏi nguồn giữ tụ điện cô lập điện tích Q tụ không thay đổi Đối với toán ghép tụ điện 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 đònh luật bảo toàn điện tích (Tổng đại số điện tích hai nối với dây dẫn bảo toàn, nghóa tổng điện tích hai trước nối với tổng điện tích chúng sau noái) Nghiên cứu thay đổi điện dung tụ điện phẳng Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn + Khi đưa điện môi vào bên tụ điện phẳng tụ phẳng phần cặp phần điện tích đối diện lại tạo thành tụ điiện phẳng Toàn tạo thành mạch tụ mà ta dễ dàng tính điện dung Điện dung mạch điện dung tụ thay đổi điện môi + Trong tụ điện xoay có thay đổi điện dung thay đổi điện tích đói diện Nếu có n có (n-1) tụ phẳng mắc song song B.BÀI TẬP VẬN DỤNG Một tụ điện phẳng điện dung C = 0,12 F có lớp điện môi dày 0,2 mm có số điện môi = Tụ đặt hiệu điện U = 100 V a Tính diện tích tụ điện, điện tích lượng tụ b Sau tích điện, ngắt tụ khỏi nguồn mắc vào hai tụ điện C = 0,15 F chưa tích điện Tính điện tích tụ điện, hiệu điện lượng tụ Đ s: a/ 0,54 m2, 12 C, 0,6 mJ b/ 12 C, 44,4 V, 0,27 mJ Một tụ điện F tích điện hiệu điện 12V a Tính điện tích tụ b Hỏi tụ điện tích lũy lượng cực đại ? c Tính công trung bình mà nguồn điện thực để đưa e từ mang điện tích dương mang điện tích âm ? Đ s: a/ 7,2 10-5 C b/ 4,32 10-4 J c/ 9,6 10-19 J Tính điện dung tương đương, điện tích, hiệu điện tụ điện trường hợp sau (hình vẽ) C1 C2 C3 C1 C2 C3 C2 C3 C1 (Hình 1) (Hình 2) (Hình 3) Hình 1: C1 = F, C2 = F, C3 = F UAB = 100 V Hình 2: C1 = F, C2 = 1,5 F, C3 = F UAB = 120 V Hình 3: C1 = 0,25 F, C2 = F, C3 = F UAB = 12 V Hình 4: C1 = C2 = F, C3 = F, UAB = 10 V C1 C2 C3 (Hình 4) Có tụ điện C1 = 10 F, C2 = F, C3 = F mắc vào nguồn điện có C1 C3 hiệu điện U = 38 V a Tính điện dung C tụ điện, điện tích hiệu điện C2 tụ điện b Tụ C3 bò “đánh thủng” Tìm điện tích hiệu điện tụ C1 Đ s: a/ Cb ≈ 3,16 F Q1 = 10-5 C, Q2 = 10-5 C, Q3 = 1,2 10-4 C, U1 = U2 = V, U3 = 30 V b/ Q1 = 3,8 10-4 C, U1 = 38 V Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Cho tụ mắc hình vẽ: C1 = F, C2 = F, C3 = F, C4 = F UAB = 20 V Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tụ a K hở b K đóng Trong hình bên C1 = F, C2 = F, C3 = C4 = F, C5 = F U = 900 V Tính hiệu điện A vaø B ? C2 C3 C4 C1 C2 C3 Ñ s: UAB = - 100V C4 C5 Cho mạch điện hình vẽ: C1 = C2 = C3 = C4 =C5 = F, U = 15 V Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tụ khi: a K hở b K đóng Cho tụ điện hình vẽ C2 = C1, UAB = 16 V Tính UMB C1 C1 C2 C3 C2 C5 C4 C2 C1 C1 C1 Đ s: V Cho tụ điện giống ghép theo cách hình vẽ a Cách có điện dung lớn b Nếu điện dung tụ khác chúng phải có liên hệ để CA = CB (Điện dung hai cách ghép nhau) Hình A Hình B C C CB b/ C C1 C Bài 10:Tính điện dung tụ điện, điện tích hiệu điện tụ trường hợp sau đây: Ñ s: C1 C2 a/ CA = C3 C1 C2 C3 Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn C1 a) C1=2 F ; C2=4 F C3=6 F ; U= 100V b) C1=1 F ; C2=1,5 F C3=3 F ; U= 120V Đ/S :C=12 F ;U1=U2=U3= 100V Đ/S :C=0,5 F ;U1=60V;U2=40V;U3= 20V C Q1= Q2= QC 3=26.10-5C Q1=2.10-4C; Q2= 4.10-4C Q3= 6.10-4C c) C1=0,25 F ; C2=1 F C3=3 F ; U= 12V Đ/S: C=1 F ;U1=12V;U2=9V U3= 3V Q1=3.10-6 C; Q2=Q3= 910-6 C Bài11:: Hai tụ điện khơng khí phẳng có điện dung C1= 0,2 F C2= 0,4 F mắc song song Bộ tích điện đến hiệu điện U=450V ngắt khỏi nguồn Sau lấp đầy khoảng hai tụ điện C2 điện mơi có số điện mơi Tính điện tụ điện tích tụ Đ/S: 270V; 5,4.10-5 C 2,16 10-5 C Bài12: Hai tụ điện phẳng có C1= 2C2,mắc nối tiếp vào nguồn U khơng đổi Cường độ điện trường C1 thay đổi lần nhúng C2 vào chất điện mơi có Đ/S: Tăng 1,5 lần Bài 13: Ba kim loại phẳng giống đặt song song với hình vẽ: Diện tích S= 100cm2, Khoảng cách hai liên tiếp d= 0,5cm B Nối A B với nguồn U= 100V a) Tính điện dung tụ điện tích b) Ngắt A B khỏi nguồn điện Dịch chuyển B theo phương vuông góc với tụ điện đoạn x A Tính hiệu điện A B theo x áp dụng x= d/2 -11 -9 -9 Đ/s: a) 3,54.10 F; 1,77.10 C 3,54.10 C d x2 b) U ' U ; 75V d2 Bài 14: Bốn kim loại phẳng giống hình vẽ A Khoảng cách BD= 2AB=2DE B D nối với nguồn điện U=12V, sau ngắt nguồn Tìm hiệu điện B B D sau đó: D a) Nối A với B b) Không nối A với B lấp đầy khoảng B D C điện môi Đ/S a) 8V b) 6V Bài 15: Tụ điện phẳng khơng khí C=2pF Nhúng chìm nửa vào điện mơi lỏng Tìm điện dung tụ điện nhúng, đặt : a) Thẳng đứng b) Nằm ngang Đ/S a) 4pF b)3pF Cho tụ điện mắc hình vẽ bên: Chứng minh có: C1 C3 C1 C Hoặc C2 C4 C3 C C1 A M C2 B Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Thì K đóng hay K Kmở, điện dung tụ không thay đổi Bài 16 Một tụ điện phẳng có điện dung C0 Tìm điện dung tụ điện đưa vào bên tụ điện môi có số điện mơi , có diện tích đối diện nửa diện tích tấm, có chiều dày phần ba khoảng cách hai tụ, có bề rộng bề rộng tụ, hai trường hợp sau: ……………………………………………………………………………………………………………… TỤ CÓ CHỨA NGUỒN Cho mạch hình vẽ Biết C1=2F, C2=10F, C3=5F; U1=18V, U2=10V Tính điện tích HĐT tụ? C1 M C2 C3 + U1 N - U2 + 2.Cho mach hình vẽ Biết U1=12V, U2=24V; C1=1F, C2=3F Lúc đầu khố K mở a/ Tính điện tích HĐT tụ? b/ Khố K đóng lại Tính điện lượng qua khoá K C1 M C2 K + U1 - N + U2 – Cho mạch hình vẽ: Biết C1=1F, C2=3F, C3=4F, C4=2; U=24V a/ Tính điện tích tụ K mở? b/Tìm điện lượng qua khố K K đóng C1 M C2 A K B Gia sư Thành Được www.daythem.edu.vn Bài4Cho số tụ điện giống có điện dung C0= F Nêu cách mắc dùng tụ điện để mắc thành tụ có điện dung C= F Vẽ sơ đồ cách mắc này? + Bài 5: Cho tụ hình vẽ Tính điện dung tụ hiệu điện hai tụ điện, điện tích tụ Cho biết: C1=C3=C5=1 F ; C2= F ; C4= 1,2 F U= 30V C2 C4 C5 C C3 C2 C Bài 6: Cho tụ điện hình vẽ sau đây: C2= 2C1; UAB= 16V Tính UMB M A B C1 C1 C Bài 7: Cho mạch tụ hình, biết: C1 = F, C2 C3 C4 =4 F, C3 = F, C4 = F, C5 = F Hãy tính điện dung +U– …………………………………………………………………………………………………… TỤ XOAY: Bài 1:Tụ xoay gồm n hình bán nguyệt đường kính D=12cm, khoảng cách hai liên tiếp d=0,5mm Phần đối diện hai cố định di chuyển có dạng hình quạt với góc tâm 00