Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 1 Bài 8 Năng lượng điện trường

Sau khi ngắt tụ điện phẳng khỏi nguồn điện, ta tịnh tiến hai bản để khoảng cách giữa chúng giảm đi hai lần, khi đó, năng lượng điện trường trong tụ điện:

A. Tăng lên hai lần

B. Tăng lên bốn lần

C. Giảm đi hai lần

D. Giảm đi bốn lần

Hướng dẫn giải:

Sau khi ngắt tụ điện phẳng khỏi nguồn điện, nếu ta tịnh tiến hai bản để khoảng cách giữa chúng giảm đi hai lần, thì năng lượng điện trường trong tụ điện giảm đi hai lần

Chọn đáp án C.

Một tụ điện có điện dung C = 6μF được mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U = 100V. Sau khi ngắt tụ điện khỏi nguồn, điện tích của tụ điện phóng qua chất điện môi trong tụ điện đến khi tụ điện mất hoàn toàn điện tích. Tính nhiệt lượng tỏa ra ở điện môi trong thời gian phóng điện đó.

Hướng dẫn giải:

Ta có: 

\(\begin{array}{l} C = 6\mu F = {6.10^{ - 6}}F,\\ {\rm{U}} = 100\left( V \right) = {10^2}\left( V \right) \end{array}\)

Nhiệt lượng tỏa ra ở điện môi trong thời gian giải phóng điện có giá trị bằng năng lượng của tụ. 

→ Năng lượng của tụ điện là: 

\(W = \frac{1}{2}C{U^2} = \frac{1}{2}{.6.10^{ - 6}}.{\left( {{{10}^2}} \right)^2} = 0,03\left( J \right)\)

Một tụ điện có điện dung C = 5μF được tích điện, điện tích của tụ điện \(Q = {10^{ - 3}}C\) . Nối tụ điện đó vào bộ acquy có suất điện động ℰ = 80V; bản tích điện dương nối với cực dương, bản tích điện âm nối với cực âm của bộ acquy. Hỏi khi đó năng lượng của bộ acquy tăng lên hay giảm đi? Tăng hay giảm bao nhiêu lần.

Hướng dẫn giải:

Ta có: 

\(\begin{array}{l} C = 5\mu F = {5.10^{ - 6}}F\\ Q = {10^{ - 3}}\left( C \right);U = 80\left( V \right) \end{array}\)

• Năng lượng của tụ điện lúc chưa nối vào 2 cực acquy:

\(W = \frac{{{Q^2}}}{{2C}} = \frac{{{{\left( {{{10}^{ - 3}}} \right)}^2}}}{{{{2.5.10}^{ - 6}}}} = {10^{ - 1}} = 0,1\left( J \right)\)

• Khi nối 2 bản cực tụ điện vào 2 điện cực của acquy có U=80 (V) lúc này năng lượng của tụ điện là :

\(W' = \frac{{C{U^2}}}{2} = \frac{{{{5.10}^{ - 6}}{{.80}^2}}}{2} = 0,016\left( J \right)\)

 Ta thấy \(W > W'\) nên năng lượng của bộ acquy tăng lên một lượng là:

\({\rm{\Delta }}W = W - W' = 0,1 - 0,016 = 0,084\left( J \right)\)

Một tụ điện không khí phẳng mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U = 200V. Hai bản tụ điện cách nhau d = 4 mm. Hãy tính mật độ năng lượng điện trường trong tụ điện.

Hướng dẫn giải:

Ta có: 

\(\begin{array}{l} U = 200\left( V \right),d = 4\left( {mm} \right)\\ \Rightarrow E = \frac{U}{d} = \frac{{200}}{{{{4.10}^{ - 3}}}} = {50.10^3}\left( {V/m} \right) \end{array}\)

Mật độ năng lượng điện trường trong tụ điện là:

\(W = \frac{{\varepsilon {E^2}}}{{{{9.10}^9}.8\pi }} = \frac{{{{({{50.10}^3})}^2}}}{{{{9.10}^9}.8\pi }} = 0,011\left( {J/{m^3}} \right)\)

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 1 Bài 8 Năng lượng điện trường được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt!