Tổng hợp Lý thuyết và phương pháp giải bài tập về Tụ điện môn Vật lý 11

(với V=Sd là thể tích vùng không gian giữa 2 bản tụ phẳng). Tính điện tích cực đại của tụ. Tính điện tích của tụ khi đó. Giữa 2 bản là không khí. Tìm điện tích của tụ điện. Giữa hai bản [r]

Lý Thuyết Và Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý 11 Theo Chủ Đề

- Tụ điện hệ gồm hai vật dẫn đặt gần cách điện với Các vật dẫn gọi tụ điện Tụ điện dùng để tích điện phóng điện mạch điện

- Điện dung C tụ điện đặc trưng cho khả tích điện tụ: C Q F U



3 12

1mF 10 F;  F 10 F,   1nF 10 F,  1pF 10  F +) Điện dung tụ điện phẳng:

9 S C

9.10 d  



(với S(m2) phần diện tích giao hai tụ, d(m) khoảng cách hai tụ)

+) Mỗi tụ điện có hiệu điện giới hạn định, sử dụng mà đặt vào tụ hđt lớn hđt giới hạn điện mơi hai bị đánh thủng

- Ghép tụ điện:

Ghép nối tiếp

b

b

b

1 1

C C C C

U U U U

Q Q Q Q

   

   

  

Ghép song song

b n

b

b

C C C C U U U U Q Q Q Q

   

   

   

- Năng lượng tụ lượng điện trường chứa tụ:

2

Q CU

W QU

2C 2

  

+) Năng lượng tụ phẳng:

2 E V W

9.10  



+) Mật độ lượng điện trường tụ phẳng:

2

W E

w

V 9.10 

 

(với V=Sd thể tích vùng khơng gian tụ phẳng)

Ví dụ 1: Một tụ điện có ghi 100nF – 10V

a) Cho biết ý nghĩa số Tính điện tích cực đại tụ

b) Mắc tụ vào hai điểm có hiệu đến U = 8V Tính điện tích tụ

c) Muốn tích cho tụ điện điện tích 0,5 C cần phải đặt tụ hiệu điện bao nhiêu?

Lời giải

a) Con số 100nFcho biết điện dung tụ điện 100nF Con số 10V cho biết hiệu điện cực đại đặt vào hai tụ 10V

Điện tích cực đại tụ tích được: 6  max max

Q CU 100.10 10 10   C

b) Điện tích tụ tích mắc tụ vào hiệu điện thế: U8V là: 7  QCU 100.10 8  8.10 C

c) Hiệu điện cần phải đặt vào tụ là:  

9 Q 0,5.10

U V

C 100.10  

  

Ví dụ 2: Một tụ phẳng có hình trịn bán kính 10cm, khoảng cách hiệu điện hai tụ 1cm;

10 V Giữa khơng khí Tìm điện tích tụ điện

Lời giải

Điện dung tụ điện

2

11

S R 0,1

C 2, 78.10 F

4 kd kd 4.9.10 0, 01



 

   

 

Điện tích tụ 11

QCU2, 78.10 10 3.10 C

Ví dụ 3: Hai tụ điện phẳng có dạng hình trịn bán kính R = 60cm, khoảng cách

d2mm Giữa hai khơng khí Có thể tích điện cho tụ điện điện tích lớn để tụ điện không bị đánh thủng? Biết điện trường lớn mà khơng khí chịu

3.10 V / m

Lời giải

Điện dung tụ điện

2

9

6

R 0,

C 5.10 F

4 kd 4.9.10 2.10

 



  



Điện tích lớn tụ tích để không bị đánh thủng QCU5.10 600 3.10 C

Ví dụ 4: Tụ điện phẳng khơng khí có điện dung C500pF tích điện đến hiệu điện U300V

a) Ngắt tụ khỏi nguồn, nhúng vào chất điện môi lỏng  2 Hiệu điện thế, lượng điện trường hai tụ điện nhiêu?

b) Vẫn nối tụ với nguồn, nhúng vào chất điện môi lỏng  2 Hiệu điện thế, lượng điện trường hai tụ điện nhiêu?

Lời giải

a) Khi đặt khơng khí điện tích tụ 12 QCU500.10 300 1,5.10 C   Ngắt tụ khỏi nguồn nhúng vào chất điện mơi thì:

Điện tích tụ khơng đổi Q' Q 1,5.10 C

Điện dung tụ tăng S

C ' C 10 F

4 kd

 

   



Năng lượng lòng tụ:  

2

2

'

d 12

1,5.10

Q ' Q

W 1,125.10 J

2C ' C 2.2.500.10 

 

   



b) Vẫn nối tụ với nguồn nhúng vào chất điện mơi thì:

Hiệu điện tụ không đổi: U ' U 300V

Điện dung tụ tăng: S

C ' C 10 F

4 kd

 

   



Điện tích tích tụ tăng: QC' U '300.10 C

Năng lượng lòng tụ tăng: 1 9

W ' C ' U ' CU 2.10 300 300.10 J

2 2

 

    

Ví dụ 5: 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 C , Q , U , W1 1 tụ

Lời giải

a) Điện tích tụ:

QCU2.10 600 1, 2.10 C  

b) Khi ngắt tụ khỏi nguồn, điện tích tụ khơng đổi nên Q1 Q 1, 2.10 C9

Điện dung tụ điện: 12

1

S C

C 10 F 1pF

9.10 2d  

   



Hiệu điện tụ điện:

9

1 12

1

Q 1, 2.10

U 1200V

C 10  

  

c) Khi nối tụ với nguồn điện: hiệu điện tụ không đổi: U2  U 600V

Điện dung tụ: 12

2

S C

C 10 F 1pF

9.10 d  

   



Điện tích tụ: 12

2 2

Q C U 10 600 0,6.10 C

Ví dụ 6: Tụ phẳng khơng khí d = 1,5cm nối với nguồn U = 39kV (không đổi)

a) Tụ có hư khơng biết điện trường giới hạn khơng khí 30kV/cm?

b) Sau đặt thủy tính có  7;l0,3cm điện trường giới hạn 100kV/cm vào khoảng giữa, song song Tụ có hư khơng?

Lời giải

Điện trường tụ là: E U 39 26kV / cm d 1,5

  

a) Trường hợp điện trường giới hạn 30kV/cm: EEgh nên tụ không bị hư

b) Trường hợp điện trường giới hạn 100kV/cm: Khi có thủy tinh, điện dung tụ tăng lên, điện tích tụ tăng lên làm cho điện trường khoảng khơng khí tăng lên

Gọi E cường độ điện trường phần khơng khí

2

E cường độ điện trường phần thủy tinh

 

1

UE d E

E E 

1

U 39

E 31, 4kV / cm

0,3

d 1,5 0,3

7

   

   



Vì E1Egh 30kV / cm nên khơng khí bị đâm xuyên trở nên dẫn điện, hiệu điện U nguồn đặt trực tiếp vào thủy tinh, điện trường thủy tinh là:

'

2 gh

U 39

E 130kV / cm E 100kV / cm

l 0,3

Website HOC247 cung cấp mơi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng

các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác

TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6,

7, 8, yêu thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho

học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn

học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí

từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia