Giải Vật Lý 11 Bài 6. Tụ điện

§6. TỤ ĐIỆN
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
Tụ điện
Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Nó dùng để chứa điện tích.
Tụ điện phẳng
Là tụ điện gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. Trong mạch điện tụ điện được kí hiệu —I I—
Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định, được xác định bằng thương sô' của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.
Q : c (Cu - lông)
■ Ũ : V (Vôn)
c : F (Fara)
Các ước của F (fara):
1 microfara (pF) = 1.10-6 F
1 nanofara (nF) = 1.10"9 F
1 picofara (pF) = 1.10-12 F
Năng lượng của điện trường trong tụ điện
Q2 w = —
2C
Q : c (Cu - lông)
< c : F (Fara)
w : J (Jun)
B. CÂU HỎI VẬN DỤNG
Cl. Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản bằng một dây dẫn thì sẽ xảy ra hiện tượng gì?
Hướng dẫn
Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản bằng một dây dẫn thì các điện tích sẽ phóng qua dây dẫn. Thực chất là các electron truyền từ bản âm sang bản dương làm cho các bản tụ trở về trạng thái trung hòa. c. CÂU HỎI - BÀI TẬP
Tụ điện là gì? Tụ điện phẳng có cấu tạo như thế nào?
Hướng dẫn
Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Nó dùng để chứa điện tích.
Tụ điện phẳng có cấu tạo gồm hai bản kim loại phẳng song song với nhau ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi.
Làm thế nào để tích điện cho tụ điện? Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản nào?
Hướng dẫn
Để tích điện cho tụ điện, người ta nốì hai bản của một tụ điện với hai cực của nguồn điện. Bản nôì với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm. Vì hai bản tụ điện rất gần nhau, nên do sự hưởng ứng tương hỗ, điện tích của hai bản bao giờ cũng có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu.
— Người ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện.
Điện dung của tụ điện là gì?
Hướng dẫn
Điện dung của tụ điện được xác định bằng thương sô' của điện tích của tụ điện với hiệu điện thê giữa hai bản của nó: c - —.
Năng lượng của một tụ điện tích điện là dạng năng lượng gì?
Hướng dần
Năng lượng của một tụ điện tích điện là năng lượng của điện trường.
Gọi Q, c và u là điện tích, điện dung và hiệu điện thế giữa hai bản của một tụ điện. Phát biểu nào dưới đây là đúng?
A. c tỉ lệ thuận với Q.	B. c tỉ lệ nghịch với u.
c. c phụ thuộc vào Q và u. D. c không phụ thuộc vào Q và u.
Hướng dẫn
Chọn D. Điện dung c không phụ thuộc vào Q và u
Trong trường hợp nào dưới đây, ta không có một tụ điện?
Giữa hai bản là một lớp:
A. mica.	B. nhựa pôliêtilen.
c. giấy tẩm dung dịch muôi ăn. D. giấy tẩm farafin.
Hướng dẫn
Chọn c. Giấy tẩm dung dịch muối ăn là vật dẫn điện.
Trên vỏ một tụ điện ghi 20pF - 200 V. Nối hai bản tụ với hiệu điện thế 120 V.
Tính điện tích của tụ điện.
Tính điện tích tôi đa mà tụ điện tích được.
Hướng dẫn
Điện tích của tụ điện:	Q = cu = 20.10“6.120 = 2,4.10~3C.
Điện tích tôì đa của tụ điện: Qo = CUo = 2Ọ.10~6.200 = 4.10~3C.
8*. Tích điện cho một tụ điện có điện dung 20pF dưới hiệu điện thế 60 V. Sau đó cắt tụ điện ra khỏi nguồn.
Tính điện tích q của tụ điện.
Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích Aq = 0,001 q từ bản dương sang bản âm.
Xét lúc điện tích của tụ chỉ còn bằng . Tính công mà điện trường
2
trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích Aq như trên từ bản dương sang bản âm lúc đó.
Hướng dẫn
Điện tích của tụ điện:
Q = cu = 20.10“6.60 = l,2.10"3C.
aa
Ta có: u = -— => AA = U.Aq.
Aq
Thay số: AA = 60.0,001.1,2.10-3 = 72.10-6J.
Khi q' - 5. thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U' = 30V.
2
Công AA' = U'.Aq = 30.0,001.1.2.10’3 = 36.10’6J.