CHƯƠNG III: ĐIỆN TRƯỜNG

BÀI 21: TỤ ĐIỆN

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Tụ điện là gì?

Trả lời:

Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.

Câu 2: Nêu cách tích điện cho tụ điện?

Trả lời:

Cách tích điện cho tụ điện: nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.

Câu 3: Điện dung của tụ điện được xác định bằng biểu thức?

Trả lời:

Điện dung của tụ điện được xác định bằng biểu thức: C =

Câu 4: Fara là gì?

Trả lời:

Fara là điện dung của một tụ điện mà giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1 C.

Câu 5: Cặp số liệu ghi trên vỏ tụ điện cho biết điều gì?

Trả lời:

Cặp số liệu ghi trên vỏ tụ điện cho biết điện dung của tụ và giới hạn của hiệu điện thế đặt vào hai cực của tụ.

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng 4 lần thì điện dung của tụ tăng lên hay giảm đi bao nhiêu lần?

Trả lời:

Điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản tụ nên nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng 2 lần thì điện dung của tụ không đổi.

Câu 2: Khi tăng diện tích đối diện giữa hai bản tụ lên bốn lần và khoảng cách giữa hai bản tụ cũng tăng hai lần thì điện dung của tụ điện phẳng sẽ tăng lên hay giảm đi bao nhiêu lần?

Trả lời:

Điện dung của tụ phẳng: C = .Khi S tăng 4 lần, d tăng 2 lần nên C tăng 2 lần.

Câu 3: Giá trị điện dung của tụ xoay thay đổi là do?

Trả lời:

Giá trị điện dung của tụ xoay thay đổi là do thay đổi phần diện tích đối nhau giữa các bản tụ.

Câu 4: Với một tụ điện xác định, nếu hiệu điện thế hai đầu tụ tăng 2 lần thì năng lượng điện trường của tụ sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời:

W = ⇒ Nếu U tăng 2 lần thì W tăng 4 lần.

Câu 5: Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 (V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện dung của tụ điện sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện tích của tụ điện không thay đổi còn điện dung của tụ điện giảm đi 2 lần vì điện dung của tụ tuân theo công thức C = .

3. VẬN DỤNG

Câu 1: Một tụ có điện dung 2 μF. Khi đặt một hiệu điện thế 5 V vào 2 bản của tụ điện thì tụ tích được một điện lượng là?

Trả lời:

Q = CU = 2.10^-6.5 = 10^-5 C.

Câu 2: Đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 5 V thì tụ tích được một điện lượng 10^-5 C. Điện dung của tụ là?

Trả lời:

C = = = 2.10^-6 F = 2 μF.

Câu 3: Trên vỏ một tụ điện có ghi 5µF - 110V. Điện tích lớn nhất mà tụ điện tích được là:

Trả lời:

Hiệu điện thế lớn nhất mà tụ còn chịu được là: U_max = 110V

Điện tích của tụ điện:

Q = C.U ⇒ Q_max = C.U_max= 5.10^-6.110 = 5,5.10^-4 C

Câu 4: Trên vỏ một tụ điện có ghi 5µF - 220V. Nối hai bản tụ với hiệu điện thế 120 V. Điện tích của tụ điện tích là:

Trả lời:

Trên vỏ một tụ điện có ghi 5μF - 220 V

C = 5 μF = 5.10^-6 F, U_max = 220V

Khi nối hai bản của tụ điện với hiệu điện thế 120V thì tụ sẽ tích điện là:

Q = C.U = 5.10^-6.120 = 6.10^-4 C

Câu 5: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 5 V thì tụ tích được một điện lượng 2 μC. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10 V thì tụ tích được một điện lượng.

Trả lời:

Từ biểu thức U =

Ta có = ⇒ Q₂ = = = 4.10^-6 C = 4 μC.

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 1: Một tụ điện phẳng có điện dung 5nF được tích điện ở hiệu điện thế 220V thì số electron đã di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện là:

Trả lời:

Điện tích của tụ điện là Q = C.U = 5.10^-9.220 = 1,1.10^-6C.

Khi được tích điện, hai bản của tụ điện phẳng mang điện tích trái dấu cùng độ lớn. Điện tích bản âm của tụ là -Q = -1,1.10^-6 C. Số electron đã di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện là: n = = = 6,875.10¹² electron.

Câu 2: Để tụ tích một điện lượng 2 μC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 5V. Để tụ đó tích được điện lượng 4 μC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế.

Trả lời:

Từ biểu thức U =

Ta có = ⇒ U₂ = = = 10V

Câu 3: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 20 V. Cường độ điện trường đều trong lòng tụ là?

Trả lời:

E = = = 2000 V/m

Câu 4: Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C₁ = 10 (μF), C₂ = 15 (μF), C₃ = 20 (μF) mắc song song với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

Trả lời:

C_b = C₁ + C₂ + C₃ = 45 μF

Câu 5: Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C₁ = 10 (μF), C₂ = 15 (μF), C₃ = 20 (μF) mắc nối tiếp với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

Trả lời:

= + + = + + = ⇒ C = 4,62μF