Tụ điện số 1 chương 1 điện tích, điện trường

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TỤ ĐIỆN – SỐ I Kiến thức: Tụ điện hệ gồm hai vật dẫn đặt gần cách điện với Tụ điện dùng để tích điện phóng điện mạch điện Tụ điện thường dùng tụ điện phằng Kí hiệu tụ điện: Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện tụ điện bị tích điện Độ lớn điện tích hai tụ trái dấu Người ta gọi điện tích tụ điện điện tích dương Đại lượng đặc trưng tụ điện điện dung tụ Điện dung C tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó đo thương số điện tích Q tụ với hiệu điện U hai C Q U Đơn vị đo điện dung tụ điện fara (F) mF = 10-3 F F = 10-6 F nF = 10-9 F - Điện dung tụ điện phẳng: C  Trong đó: o    o S  S  d 9.10 9.4. d F  8,85.10 12 ( ) m 9.10 4. Lưu ý: Trong công thức C Q , U pF = 10-12 F ; k N.m  9.10 ( ) 4.  o C ta thường lầm tưởng C đại lượng phụ thuộc vào Q, phụ thuộc vào U Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q U http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 4* Ghép tụ điện (xem kĩ): Ghép nối tiếp: C1 C2 Ghép song song: Cn Cb = C1 + C2 + + Cn 1 1     Cb C1 C2 Cn Qb = Q1 + Q2 + … + Qn Qb = Q1 = Q2 =… = Qn Ub = U1 + U2 + + Un Ub = U1 = U2 = … = U n Điện trường tụ điện mang lượng là: W Q2  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 mơi trở thành dẫn điện tụ điện bị hỏng Như vậy, hiệu điện hai tụ điện không vượt giới hạn phép: Umax = Emax.d Dạng 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TỤ ĐIỆN http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ( tính tốn đại lượng thường gặp A.U.C.Q Wđ ) PP Chung: Vận dụng công thức:  Điện dung tụ điện: C Q U Năng lượng tụ điện: W  Q (1) 1  Q.U  C.U 2 C 2  Điện dung tụ điện phẳng: C    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 khơng 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 II BÀI TẬP TỰ LUẬN: Tụ điện phẳng gồm hai tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách 0,5 mm, điện dung tụ nF Tính số điện mơi lớp điện môi hai tụ Đ s: 3,4 Một tụ điện phẳng khơng khí có điện dung 3,5 pF, diện tích cm2 đặt hiệu điện 6,3 V Biết o = 8,85 10-12 F/m Tính: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a khoảng cách hai tụ b Cường độ điện trường hai Đ s: 1,26 mm 5000 V/m Một tụ điện khơng khí tích điện lượng 5,2 10-9 C điện trường hai tụ 20000 V/m Tính diện tích tụ Đ s: 0,03 m2 tụ điện phẳng nhơm có kích thước cm x cm điện mơi dung dịch axêton có số điện môi 20 khoảng cách hai tụ điện 0,3 mm Tính điện dung tụ điện Đ s: 1,18 10-9 F Một tụ điện phẳng khơng khí có hai cách mm có điện dung 10-11 F mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện 50V Tính diện tích tụ điện điện tích tụ điện Tính cường độ điện trường hai ? Đ s: 22,6 dm2, 10-9 C, 104 V/m 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 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 đơi Tính hiệu điện hai tụ Biết điện dung tụ điện http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai Đ s: 48 10-10C, 240 V 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 nhúng tụ điện vào chất điện mơi 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 Đs: a/ 150 nC; b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V.c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V Tụ điện phẳng khơng 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 đơi Tính C1, Q1, U1 tụ c Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa đề khoảng cách tăng gấp đơi 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 = 1pF, Q2 = 0,6.10-9 C,U= 600 V 10 Tụ điện phẳng có tụ hình tròn bán kính 10 cm Khoảng cách hiệu điện hai 1cm, 108 V Giữa hai khơng khí Tìm điện tích tụ điện ? http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Đ s: 10-9 C 11 Tụ điện phẳng gồm hai tụ hình vng cạch a = 20 cm đặt cách cm Chất điện mơi 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 III ĐỀ TRẮC TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: Câu hỏi 1: Một tụ điện điện dung 5μF tích điện đến điện tích 86μC Tính hiệu điện hai tụ: A 17,2V B 27,2V C.37,2V D 47,2V Câu hỏi 2: Một tụ điện điện dung 24nF tích điện đến hiệu điện 450V có electron di chuyển đến âm tụ điện: A 575.1011 electron B 675.1011 electron C 775.1011 electron D 875.1011 electron Câu hỏi 3: Bộ tụ điện đèn chụp ảnh có điện dung 750 μF tích điện đến hiệu điện 330V Xác định lượng mà đèn tiêu thụ lần đèn lóe sáng: A 20,8J B 30,8J C 40,8J D 50,8J http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu hỏi 4: Bộ tụ điện đèn chụp ảnh có điện dung 750 μF tích điện đến hiệu điện 330V Mỗi lần đèn lóe sáng tụ điện phóng điện thời gian 5ms Tính cơng suất phóng điện tụ điện: A 5,17kW B.6 ,17kW C 8,17kW D 8,17kW Câu hỏi 5:Một tụ điện có điện dung 500pF mắc vào hai cực máy phát điện có hiệu điện 220V Tính điện tích tụ điện: A 0,31μC B 0,21μC C.0,11μC D.0,01μC Câu hỏi 6: Tụ điện phẳng không khí có điện dung 5nF Cường độ điện trường lớn mà tụ chịu 3.105V/m, khoảng cách hai 2mm Điện tích lớn tích cho tụ là: A μC B μC C 2,5μC D 4μC Câu hỏi 7: Năng lượng điện trường tụ điện tỉ lệ với: A hiệu điện hai tụ điện B điện tích tụ điện C bình phương hiệu điện hai tụ điện D hiệu điện hai tụ điện tích tụ Câu hỏi 8: Một tụ điện có điện dung 5nF, điện trường lớn mà tụ chịu 3.105V/m, khoảng cách hai 2mm Hiệu điện lớn hai tụ là: A 600V B 400V C 500V D.800V Câu hỏi 9: Một tụ điện có điện dung 2000 pF mắc vào hai cực nguồn điện hiệu điện 5000V Tính điện tích tụ điện: A 10μC B 20 μC C 30μC D 40μC http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu hỏi 10: Một tụ điện có điện dung 2000 pF mắc vào hai cực nguồn điện hiệu điện 5000V Tích điện cho tụ ngắt khỏi nguồn, tăng điện dung tụ lên hai lần hiệu điện tụ là: A 2500V B 5000V C 10 000V D 1250V Câu hỏi 11: Một tụ điện chịu điện trường giới hạn 3.106V/m, khoảng cách hai tụ 1mm, điện dung 8,85.10-11F Hỏi hiệu điện tối đa đặt vào hai tụ bao nhiêu: A 3000V B 300V C 30 000V D.1500V Câu hỏi 12: Một tụ điện chịu điện trường giới hạn 3.106V/m, khoảng cách hai tụ 1mm, điện dung 8,85.10-11F Hỏi điện tích cực đại mà tụ tích được: A 26,65.10-8C B 26,65.10-9C C 26,65.10-7C D 13.32 10-8C Câu hỏi 13: Tụ điện có điện dung 2μF có khoảng cách hai tụ 1cm tích điện với nguồn điện có hiệu điện 24V Cường độ điện trường hai tụ bằng: A 24V/m B 2400V/m C 24 000V/m D 2,4V Câu hỏi 14: Tụ điện có điện dung 2μF có khoảng cách hai tụ 1cm tích điện với nguồn điện có hiệu điện 24V Ngắt tụ khỏi nguồn nối hai tụ dây dẫn lượng tụ giải phóng là: A 5,76.10-4J B 1,152.10-3J C 2,304.10-3J D.4,217.10-3J Câu hỏi 15: Một tụ điện có điện dung C, điện tích q, hiệu điện U Tăng hiệu điện hai tụ lên gấp đơi điện tích tụ: A không đổi B tăng gấp đôi C tăng gấp bốn D giảm nửa http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu hỏi 16: Một tụ điện có điện dung C, điện tích q, hiệu điện U Ngắt tụ khỏi nguồn, giảm điện dung xuống nửa điện tích tụ: A khơng đổi B tăng gấp đơi C Giảm nửa D giảm phần tư Câu hỏi 17: Một tụ điện có điện dung C, điện tích q, hiệu điện U Ngắt tụ khỏi nguồn, giảm điện dung xuống nửa hiệu điện hai tụ: A không đổi B tăng gấp đơi C Giảm nửa D giảm phần tư Câu hỏi 18: Một tụ điện có điện dung C, điện tích q, hiệu điện U Ngắt tụ khỏi nguồn, giảm điện dung xuống nửa lượng tụ: A khơng đổi B tăng gấp đơi C Giảm nửa D giảm phần tư Câu hỏi 19: Một tụ điện phẳng có điện mơi khơng khí có điện dung 2μF, khoảng cách hai tụ 1mm Tụ chịu Biết điện trường giới hạn khơng khí 3.106V/m Hiệu điện điện tích cực đại tụ là: A 1500V; 3mC B 3000V; 6mC C 6000V/ 9mC D 4500V; 9mC Câu hỏi 20: Một tụ điện phẳng có điện mơi khơng khí có điện dung 2μF, khoảng cách hai tụ 1mm Tụ chịu Biết điện trường giới hạn khơng khí 3.106V/m Năng lượng tối đa mà tụ tích trữ là: A 4,5J B 9J C 18J D 13,5J http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu hỏi 21: Một tụ điện phẳng mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện 500V Ngắt tụ khỏi nguồn tăng khoảng cách lên hai lần Hiệu điện tụ điện đó: A giảm hai lần C tăng lần B tăng hai lần D giảm lần Câu hỏi 22: Nối hai tụ điện phẳng với hai cực acquy Nếu dịch chuyển xa dịch chuyển có dòng điện qua acquy khơng: A Khơng B lúc đầu có dòng điện từ cực âm sang cực dương acquy sau dòng điện có chiều ngược lại C dòng điện từ cực âm sang cực dương D dòng điện từ cực dương sang cực âm Câu hỏi 23: Nối hai tụ điện phẳng với hai cực nguồn chiều, sau ngắt tụ khỏi nguồn đưa vào hai chất điện mơi có số điện mơi ε điện dung C hiệu điện hai tụ sẽ: A C tăng, U tăng B C tăng, U giảm C C giảm, U giảm D C giảm, U tăng Câu hỏi 24: Nối hai tụ điện phẳng với hai cực nguồn chiều, sau ngắt tụ khỏi nguồn đưa vào hai chất điện mơi có số điện mơi ε lượng W tụ cường độ điện trường E hai tụ sẽ: A W tăng; E tăng B W tăng; E giảm C Wgiảm; E giảm D Wgiảm; E tăng Câu hỏi 25: Một tụ điện phẳng có điện dung 7nF chứa đầy điện mơi có số điện mơi ε, diện tích 15cm2 khoảng cách hai 10-5m Tính số điện mơi ε: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 10 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 A 3,7 B 3,9 C 4,5 D 5,3 Câu hỏi 26: Một tụ điện phẳng hai có dạng hình tròn bán kính 2cm đặt khơng khí cách 2mm Điện dung tụ điện là: A 1,2pF B 1,8pF C 0,87pF D 0,56pF Câu hỏi 27: Một tụ điện phẳng hai có dạng hình tròn bán kính 2cm đặt khơng khí cách 2mm Có thể đặt hiệu điện lớn vào hai tụ đó, biết điện trường nhỏ đánh thủng khơng khí 3.106V/m: A 3000V B 6000V C 9000V D 10 000V Câu hỏi 28: Một tụ điện phẳng khơng khí mắc vào nguồn điện có hiệu điện 200V, diện tích 20cm2 , hai cách 4mm Tính mật độ lượng điện trường tụ điện: A 0,11J/m3 B 0,27J/m3 C 0,027J/m3 D 0,011J/m3 Câu hỏi 29: Điện dung tụ điện phẳng phụ thuộc vào: A hình dạng, kích thước tụ chất điện mơi B kích thước, vị trí tương đối chất điện môi C hình dạng, kích thước, vị trí tương đối hai tụ D hình dạng, kích thước, vị trí tương đối hai tụ chất điện môi Câu hỏi 30: Hai tụ điện phẳng hình tròn bán kính 60cm, khoảng cách hai 2mm, hai khơng khí Điện dung tụ là: A 5nF B 0,5nF D 5ΜF C 50nF ĐÁP ÁN Câu 10 Đáp A B C D C B C A A A http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 11 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 án Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đáp án A A B A B A B B B B Câu 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Đáp án IV.Bài tập nâng cao: Hai tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R=60 cm,khoảng cách mm Giữa khơng khí 1) Tính điện dung tụ điện ( 5.10-9F) 2) Có thể tích cho tụ điện điện tích lớn để tụ điện không bị đánh thủng Biết cđđt lớn mà khơng khí chịu 3.106 V/m Hiệu điện lớn tụ bao nhiêu? HD: Umax= Emax.d; Qmax=C.Umax ;(Đs: 6.103V; 3.10-5C) Một tụ điện khơng khí có C=2000 pF mắc vào cực nguồn điện có hđt U=5000 V 1) Tính điện tích tụ điện ( 10-5C) 2) Nếu người ta ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúng chìm hẳn vào điện mơi lỏng có số điện mơi =2 Tìm điện dung tụ hiệu điện tụ ( 1000 pF; 2500 V) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 12 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 3) Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn đưa tụ vào điện mơi lỏng phần Tính điện tích hđt tụ HD: Nếu ngắt tụ khỏi nguồn đưa vào điện mơi điện tích khơng đổi có điện dung thay đổi Nếu không ngắt tụ khỏi nguồn nhúng tụ vào điện mơi hđt khơng đổi,điện tích thay đổi Một tụ điện có điện dung C= F tích điện, điện tích tụ 103 C Nối tụ điện vào ác qui có SĐĐ E=50V Bản tích điện dương nối với cực dương Hỏi lượng ác qui tăng lên hay giảm đi? Tăng hay giảm bao nhiêu? HD: Tính lượng trước: W=Q2/2C; lượng sau: W’=CU’2/2=C.E2/2  Lấy W-W’ Một tụ điện phẳng mà điện mơi có  =2 mắc vào nguồn điện có hđt U=100 V; khoảng cách d=0,5 cm; diện tích 25 cm2 1) Tính mật độ lượng điện trường tụ 2) Sau ngắt tụ khỏi nguồn,điện tích tụ điện phóng qua lớp điện mơi tụ đến lúc điện tích tụ khơng Tính nhiệt lượng toả điện môi HD: Nhiệt lượng toả điện môi lượng tụ Hai tụ điện phẳng khơng khí có dạng hình chữ nhật kích thước 10cm x 5cm Tụ điện tích điện nguồn điện cho CĐĐT tụ 8.105 V/m Tính điện tích tụ điện Có thể tính hđt tụ khơng? HD: Q=C.U= S E.d ; Khơng thể tính U chưa biết d 9.10 4 d http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 13 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 14 ... 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 -11 C, 4000 V/m Một tụ điện phẳng khơng khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện. .. 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 mơi lỏng có  = Tính C2 , Q2 , U2 tụ điện Đs: a/ 15 0 nC; b/ C1 = 10 00 pF, Q1 = 15 0... với: A hiệu điện hai tụ điện B điện tích tụ điện C bình phương hiệu điện hai tụ điện D hiệu điện hai tụ điện tích tụ Câu hỏi 8: Một tụ điện có điện dung 5nF, điện trường lớn mà tụ chịu 3 .10 5V/m,