Đại cương về tụ điện

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Đại cương về tụ điện, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.

Nội dung bài viết Đại cương về tụ điện:
DẠNG 1: Đại cương về tụ điện 1. Phương pháp – Vận dụng các công thức đã nêu ở phần trên. – Lưu ý các điều kiện sau: + Nối tụ điện vào nguồn: U = const. + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách nhau 0,5mm, điện dung của tụ là 3 nF. Tính hằng số điện môi của lớp điện môi giữa hai bản tụ. Lời giải Từ công thức tính điện dung Đáp án A STUDY TIP Điện dung của tụ điện phẳng: Ví dụ 2: Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 3,5 pF, điện tích mỗi bản là 5 cm2 được đặt dưới hiệu điện thế 6,3 V. Biết 12. Tính: a) Khoảng cách giữa hai bản tụ b) Cường độ dòng điện giữa hai bản A. 5000 V/m B. 2500 V/m C. 3000 V/m D. 4000 V/m Lời giải a) Khoảng cách giữa hai bản tụ Đáp án B b) Cường độ dòng điện giữa hai bản 3U Đáp án A.
Ví dụ 3: Một tụ điện phẳng không khí nếu được tích điện lượng 5,2.10-9 C thì điện trường giữa hai bản tụ là 20000 V/m. Tính diện tích mỗi bản tụ. Diện tích mỗi bản tụ là Đáp án A Ví dụ 4: Một tụ điện phẳng có các bản tụ làm bằng nhôm có kích thước 4 cm x 5cm. Điện môi là dung dịch axêton có hằng số điện môi là 20. khoảng cách giữa hai bản của tụ điện là 0,3 mm. Tính điện dung của tụ điện Lời giải Điện dung của tụ điện được xác định bởi: Đáp án D Ví dụ 5: Một tụ điện phẳng không khí có hai bản cách nhau 1 mm và có điện dung 2.10-11 F được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50V. Tính diện tích mỗi bản tụ điện và điện tích của tụ điện. Tính cường độ điện trường giữa hai bản? Đáp án A STUDY TIP Mối liên hệ giữa điện tích, điện dụng, hiệu điện thế: Q CU Mối liên hệ giữa hiệu điện thế, điện trường U = Ed Ví dụ 6: Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi là không khí. Khoảng cách giữa hai bản tụ 0,5 cm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 20 V. Tính: a) Điện tích của tụ điện. b) Cường độ điện trường trong tụ.
Lời giải a) Điện tích của tụ điện là Đáp án A b) Cường độ điện trường trong tụ là 4000 V/m Đáp án B Ví dụ 7: Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện ở hiệu điện thế 120V. a) Tính điện tích của tụ. A. 24.10-10 C. B. 48.10-10 C. C. 36.10-10 C. D. 40.10-10 C. b) Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng khoảng cách giữa hai bản tụ lên gấp đôi. Tính hiệu điện thế mới giữa hai bản tụ. Biết rằng điện dung của tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản của nó A. 120 V. B. 480 V. C. 240 V. D. 200 V. Lời giải a) Điện tích của tụ điện là Đáp án B b) Khi tháo bỏ nguồn điện ra thì điện tích Q không thay đổi Đáp án C STUDY TIP Tháo nguồn điện ra khỏi hạ, sau đó tăng khoảng cách, thì điện tích của tụ không đổi. Ví dụ 8: Tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 500 pF được tích điện đến hiệu điện thế 300 V. a) Tính điện tích Q của tụ điện. b) Ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có ε = 2. Tính điện dung C1, điện tích Q1 và hiệu điện thế U1 của tụ điện lúc đó. c) Vẫn nối tụ điện với nguồn nhưng nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có ε = 2. Tính C2, Q2, U2 của tụ điện.
Lời giải a) Điện tích của tụ điện là Đáp án A b) Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn thì điện tích Q không thay đổi Q Q 150 nC Ta có Đáp án A c) Vẫn nối tụ điện với nguồn thì U U 300V + Điện dung là: C2 = 2C = 1000 pF + Điện tích của tụ: Q2 = 2Q1 = 300 nC Đáp án C STUDY TIP Vẫn nối tụ điện với nguồn thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ không đổi. Bài tập tương tự: Tụ điện phẳng không khí điện dung 2 pF được tích điện ở hiệu điện thế 600V. a) Tính điện tích Q của tụ. b) Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ ra xa để khoảng cách tăng gấp đôi. Tính C1, Q1, U1 của tụ. c) Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách tăng gấp đôi. Tính C2, Q2, U2 của tụ. Gợi ý: Tương tự các ví dụ trên. Ví dụ 9: Một tụ điện phẳng có các bản tụ hình tròn bán kính 10 cm. Khoảng cách và hiệu điện thế giữa hai bản là 1 cm, 108V. Giữa hai bản là không khí. Tìm điện tích của tụ điện? Lời giải Điện tích của tụ điện là: STUDY TIP Nhắc lại công thức tính diện tích hình tròn 2 S R π Ví dụ 10: Hai bản của 1 tụ điện phẳng không khí có dạng hình chữ nhật kích thước 10cm x 5cm. Tụ điện được tích điện bằng một nguồn điện sao cho cường độ điện trường giữa 2 bản tụ là 8.105 V/m. Tính điện tích của tụ điện trên.
STUDY TIP Nhắc lại công thức tính diện tích hình chữ nhật S = ab. Ví dụ 11: Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 20pF. Tích điện cho tụ điện đến hiệu điện thế 250V. a) Tính điện tích và năng lượng điện trường của tụ điện. b) Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng khoảng cách giữa hai bản tụ điện lên gấp đôi. Tính hiệu điện thế giữa hai bản khi đó. Lời giải a) Điện tích và năng lượng điện trường của tụ điện là: Đáp án A STUDY TIP Sau khi tháo bỏ nguồn, điện tích của tụ không đổi.