XÁC ĐỊNH ĐIỆN DUNG, NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Vận dụng các công thức:
- Điện dung của tụ điện:
C=Q/U
- Năng lượng của tụ điện:
W=Q2/2C=QU/2=CU2/2
2. VÍ DỤ MINH HỌA
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:
C=Q/U=1.10-9F=2nF
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:
Giải
Ta có điện dung của tụ là:
C=Q/U=10-9/2F
Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:
U’=Q’/C=2,5.10-9/0,5.10-9=5V
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:
Giải
Điện dung của tụ là:
W=CU2/2
=> C=2W/U2=2.20-4F
Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì
\(U = \sqrt {\frac{{2W}}{U}} = \sqrt {\frac{{{{2.22,5.10}^{ - 3}}}}{{{{2.10}^{ - 4}}}}} = 15V\)
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: 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.
Đ/S:
a) Năng lượng của tụ điện: 10-3J
b) Độ biến thiên năng lượng: ΔW -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm
Bài 2: 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?
Đ/S:
a) Vì E < Egh nên tụ không bị hư
b) Thủy tinh bị đâm xuyên, tụ điện bị hư.
Bài 3: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt một hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ thì tụ điện tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Đ/S: Q = 8.10-6 C
Bài 4: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4V thì tụ tích được điện lượng là 2μ C. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Đ/S: Q = 5.10-6 C.
Bài 5: Hai đầu tụ có điện dung là 20 μF thì hiệu điện thế là 5V thì năng lượng tích được bằng bao nhiêu?
Đ/S: Năng lượng tích được là 0,25.10-3J
Bài 6: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trường trong lòng tụ bằng bao nhiêu?
Đ/S: 1kV/m
Bài 7: Một tụ điện có điện dung 5.10-6 F. Điện tích của tụ điện bằng 86 μC. Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện bằng bao nhiêu?
Đ/S: 17,2V
---------------------
Trên đây là trích dẫn toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Phương pháp xác định điện dung, năng lượng của tụ điện môn Lý 11 năm 2020, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!
Chúc các em học tập thật tốt!
