CÁCH TÍNH ĐIỆN DUNG ,NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN
A. Phương pháp & Ví dụ
Vận dụng công thức:
- Điện dung của tụ điện:
- Năng lượng của tụ điện:
Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện lượng là 20.10-9 C. Điện dung của tụ là:
Hướng dẫn:
Ta có:
Ví dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là 2V. Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:
Hướng dẫn:
Ta có điện dung của tụ là
Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:
Ví dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng của tụ là 10mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:
Hướng dẫn:
Điện dung của tụ là
Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì
Ví dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.
a) Tính năng lượng của tụ điện.
b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm.
Hướng dẫn:
a) Năng lượng của tụ điện:
b) Điện dung của tụ điện:
+ Điện dung của tụ điện lúc sau:
+ Điện tích của tụ lúc đầu: Q1 = C1U1 = 0,2.10-6.100 = 2.10-5 C
+ Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó: Q2 = Q1
+ Năng lượng lúc sau: 
+ Độ biến thiên năng lượng: ΔW = W2 – W1 = -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm
Ví dụ 5: Tụ phẳng không khí d = 1,5cm nối với nguồn U = 39kV (không đổi).
a) Tụ có hư không nếu biết điện trường giới hạn của không khí là 30kV/cm?
b) Sau đó đặt tấm thủy tinh có ε = 7, l = 0,3cm và điện trường giới hạn 100kV/cm vào khoảng giữa, song song 2 bản. Tụ có hư không?
Hướng dẫn:
– Điện trường giữa hai bản tụ là:
a) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 30 kV/cm: Vì E < Egh nên tụ không bị hư.
b) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 100 kV/cm: Khi có tấm thủy tinh, điện dung của tụ tăng lên, điện tích ở các bản tụ tăng lên làm cho điện trường trong khoảng không khí cũng tăng lên.
Gọi E1 là cường độ điện trường trong phần không khí; E2 là cường độ điện trường trong phần thủy tinh. Ta có:
U = E1(d – l) + E2l và 
Vì E1 > Egh = 30 kV/cm nên không khí bị đâm xuyên và trở nên dẫn điện, khi đó hiệu điện thế U của nguồn đặt trực tiếp vào tấm thủy tinh, điện trường trong tấm thủy tinh là:
> Egh = 100 kV/cm nên thủy tinh bị đâm xuyên, tụ điện bị hư.
B. Bài tập
Câu 1: Tụ điện là:
A. hệ thống gồm hai vật đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp dẫn điện.
B. hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.
C. hệ thống gồm hai vật dẫn đặt tiếp xúc với nhau và được bao bọc bằng điện môi.
D. hệ thống gồm hai vật dẫn đặt cách nhau một khoảng đủ xa.
Câu 2: Trong trường hợp nào sau đây ta có một tụ điện?
A. hai tấm gỗ khô đặt cách nhau một khoảng trong không khí.
B. hai tấm nhôm đặt cách nhau một khoảng trong nước nguyên chất.
C. hai tấm kẽm ngâm trong dung dịch axit.
D. hai tấm nhựa phủ ngoài một lá nhôm
Câu 3: Để tích điện cho tụ điện, ta phải:
A. mắc vào hai đầu tụ một hiệu điện thế. B. cọ xát các bản tụ với nhau.
C. đặt tụ gần vật nhiễm điện. D. đặt tụ gần nguồn điện.
Câu 4: Trong các nhận xét về tụ điện dưới đây, nhận xét nào không đúng?
A. Điện dung đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ.
B. Điện dung của tụ càng lớn thì tích được điện lượng càng lớn.
C. Điện dung của tụ có đơn vị là Fara (F).
D. Hiệu điện thế càng lớn thì điện dung của tụ càng lớn
Câu 5: Fara là điện dung của một tụ điện mà
A. giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1C.
B. giữa hai bản tụ có hiệu điện thế không đổi thì nó được tích điện 1C.
C. giữa hai bản tụ có điện môi với hằng số điện môi bằng 1.
D. khoảng cách giữa hai bản tụ là 1mm.
Câu 6: Cho biết 1nF bằng:
A. 10-9 F. B. 10-12 F. C. 10-6 F. D. 10-3 F.
Câu 7: Nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng 2 lần thì điện dung của tụ điện:
A. Tăng 2 lần. B. Giảm 2 lần. C. Tăng 4 lần. D. Không đổi.
Câu 8: Giá trị điện dung cảu tụ xoay thay đổi là do:
A. thay đổi điện môi trong lòng tụ. B. thay đổi phần diện tích đối nhau giữa các bản tụ
C. thay đổi khoảng cách giữa các bản tụ. D. thay đổi chất liệu làm các bản tụ.
Câu 9: Công thức nào sau đây không đúng về năng lượng của điện trường trong tụ điện.
A. W = Q2/(2C). B. W = QU/2. C. W = CU2/2. D. W = C2/(2Q).
Câu 10: Với một tụ điện xác định, nếu hiệu điện thế hai đầu tụ giảm 2 lần thì năng lượng điện trường của tụ sẽ:
A. Tăng 2 lần. B. Tăng 4 lần. C. Không đổi. D. Giảm 4 lần.
Đáp án:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
B |
B |
A |
D |
A |
A |
D |
B |
D |
D |
