Hướng dẫn giải bài tập mạch điện có các tụ điện ghép nối tiếp môn Vật Lý 11 năm 2020

GIẢI BÀI TẬP GHÉP TỤ ĐIỆN NỐI TIẾP

Vận dụng các công thức tìm điện dung C, điện tích Q, hiệu điện thế U của tụ điện trong cách mắc nối tiếp:

- Công thức tính điện dung của bộ tụ:

\(\frac{1}{{{C_b}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}} + \frac{1}{{{C_3}}} + ...\)

- Công thức tính hiệu điện thế của bộ tụ:

U_b = U₁ + U₂ + U₃

- Công thức tính điện tích của bộ tụ:

Q_b = Q₁ = Q₂ = Q₃

- Nếu trong bài toán có nhiều tụ được mắc hỗn hợp, ta cần tìm ra được cách mắc tụ điện của mạch đó rồi mới tính toán.

- Khi tụ điện bị đánh thủng, nó trở thành vật dẫn (dây dẫn).

- Sau khi ngắt tụ điện khỏi nguồn và vẫn giữ tụ điện đó cô lập thì điện tích Q của tụ đó vẫn không thay đổi.

- Đối với bài toán ghép tụ cần lưu ý hai trường hợp:

+ Nếu ban đầu các tụ chưa tích điện, khi ghép nối tiếp thì các tụ điện có cùng điện

+ Nếu ban đầu tụ điện (một hoặc một số tụ điện trong bộ) đã được tích điện cần áp dụng định luật bảo toàn điện tích (tổng đại số các điện tích của hai bản nối với nhau bằng dây dẫn được bảo toàn, nghĩa là tổng điện tích của hai bản đó trước khi nối với nhau bằng tổng điện tích của chúng sau khi nối).

Bài 1: Hai tụ không khí phẳng có C₁ = 2C₂, mắc nối tiếp vào nguồn U không đổi. Cường độ điện trường trong C₁ thay đổi bao nhiêu lần nếu nhúng C₂ vào chất điện môi ε = 2?

Giải

- Điện dung ban đầu của bộ tụ:

\(C = \frac{{{C_1}{C_2}}}{{{C_1} + {C_2}}} = \frac{{2{C_1}{C_2}}}{{2{C_2} + {C_2}}} = \frac{{2C}}{3}\)

- Điện tích ban đầu của bộ tụ:

 Q = CU = (2/3)C₂U = Q₁ = Q₂ (do 2 tụ mắc nối tiếp)

- Hiệu điện thế của tụ C₁:

U₁=Q₁/C₁=U/ 3

- Nếu nhúng C₂ vào chất điện môi có ε = 2 → C₂’ = 2C₂

- Điện dung sau khi nhúng của bộ tụ:

\(C' = \frac{{{C_1}'{C_2}'}}{{{C_1} + {C_2}'}} = \frac{{2{C_2}.2{C_2}}}{{2{C_2} + 2{C_2}}} = {C_2}\)

- Điện tích sau khi nhúng của bộ:

Q’ = C’U = C₂U (do vẫn nối với nguồn khi nhúng nên U không đổi)

- Hiệu điện thế của C₁ sau khi nhúng:

U1’=Q1’/q=C₂U/2C₂=U/2

Do đó:

U₁’/U₁=3/2=1,5

Mà E = U/d nên, ta có:

U₁’/U₁=E₁’/E₁=1,5 

Vậy cường độ điện trường trong C₁ tăng 1,5 lần.

Bài 2: Ba tụ C₁ = 2.10_-9 F, C₂ = 4.10_-9 F, C₃ = 6.10_-9 F mắc nối tiếp. Hiệu điện thế giới hạn của mỗi tụ là 500 V. Hỏi bộ tụ có chịu được hiệu điện thế 1100 V không?

Giải

Khi mắc nối tiếp:

Q₁ = Q₂ = Q₃ → C₁U₁ = C₂U₂ = C₃U₃

Vì C₁ < C₂ < C₃ → U₁ > U₂ > U₃ nên:

U₁ = U_gh = 500 V;

U₂ = C₁U₁/C₂ = 2.10_-9.500/4.100_-5 = 250V

U₃ = C₁U₁/C₃ = 2.10_-9.500/6.100_-5 = 166,67V

- Hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ là:

U = U₁ + U₂ + U₃ = 500 + 250 + 166,67 = 916,67 V < 1100 V.

Vậy bội tụ không thể chịu được hiệu điện thế 1100 V.

...

---Để xem đầy đủ nội dung Bài tập trắc nghiệm, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Hướng dẫn giải bài tập mạch điện có các tụ điện ghép nối tiếp môn Lý 11 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

​Chúc các em học tập tốt !