TỤ ĐIỆN Show I. Tụ điện 1. Tụ điện là gì ? - Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn đó gọi là một bản của tụ điện. - Nó dùng để chứa điện tích. - Tụ điện được dùng phổ biến là tụ điện phẳng. Cấu tạo của tụ điện phẳng 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 biểu diễn bằng kí hiệu vẽ trên Hình 6.1.  2. Cách tích điện cho tụ điện. - Muốn tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện (Hình 6.2). - Bản nối cực dương sẽ tích điện dương, bản nối cực âm sẽ tích điện âm. - Độ lớn điện tích trên mỗi bản của tụ điện khi đã tích điện gọi là điện tích của tụ điện. II. Điện dung của tụ điện. 1. Định nghĩa Điện tích Q mà một tụ điện nhất định tích được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt giữa hai bản của nó. \(Q = CU\) hay \(C=\dfrac{Q}{U}\) (6.1) Đại lượng C được gọi là điện dung của tụ điện. Nó đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Thật vậy, dưới một hiệu điện thế U nhất định, tụ có điện dung C sẽ tích được điện tích Q lớn. Vậy : Điện dung của tụ điện được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó. Video mô phỏng tụ điện 2. Đơn vị điện dung Trong công thức (6.1) nếu Q đo bằng đơn vị Cu-lông (C), U đo bằng đơn vị là Vôn (V) thì C đo bằng đơn vị fara (kí hiệu là F). Fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích được điện tích 1 C. Các tụ điện thường dùng chỉ có điện dung từ 10-12 F đến 10-6 F. Vì vậy ta thường dùng các ước của fara: 1 micrôfara (kí hiệu là μF) = 1.10-6 F. 1 nanôfara (kí hiệu là nF) = 1.10-9 F. 1 picôfara (kí hiệu là pF) = 1.10-12 F. 3. Các loại tụ điện + Người ta lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện : tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,… + Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi được (còn gọi là tụ xoay ). III. Ghép tụ điện IV. Năng lượng của điện trường trong tụ điện Người ta chứng minh được công thức tính năng lượng của điện trường trong tụ điện: \(W = \dfrac{{Q.U}}{2} = \dfrac{{C.{U^2}}}{2} = \dfrac{{{Q^2}}}{{2C}}\) Sơ đồ tư duy về tụ điện
Các dạng bài tập về điện dung của tụ điện phẳng là một dạng bài tập quan trọng trong chương trình vật lý 11. Vậy định nghĩa điện dung của tụ điện phẳng là gì? Công thức tính điện dung của tụ điện? Cách giải một số dạng bài tập về kiến thức điện dung của tụ điện như thế nào?… Hãy Tiphay.edu.vn Tìm hiểu chi tiết hơn qua bài viết dưới đây !. Khái niệm về tụ điện phẳng là gì?Tụ điện là một hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Chức năng chính của Tụ điện phẳng phục vụ cho việc lưu trữ các điện tích. Về cấu tạo, tụ điện phẳng bao gồm hai bản kim loại phẳng được xếp song song với nhau. Hai tấm kim loại này được ngăn cách bởi một lớp điện môi. Để sạc tụ điện Để tích điện cho tụ điện phẳng, người ta mắc hai bản tụ điện vào hai đầu của nguồn điện. Cực dương tích điện dương và cực âm tích điện âm. Tìm hiểu năng lực là gì?dung lượng của tụ điện được định nghĩa rằng khi ta đặt một hiệu điện thế qua hai bản dẫn của một tụ điện thì các bản đó có điện tích trái dấu. Một điện trường tích tụ trong không gian này và điện trường này phụ thuộc vào hệ số C. Công thức tính điện dung của tụ điện phẳngĐiện tích Q do tụ điện phẳng tích lũy được tỉ lệ với hiệu điện thế U tác dụng giữa các bản của tụ điện phẳng. Công thức điện dung của tụ điện phẳng như sau: Q = CU hoặc (C = frac {Q} {U} ) C ở đâu Điện dung của tụ điện phẳng nói riêng và tụ điện nói chung. Đại lượng này đặc trưng cho khả năng chứa điện tích của tụ điện phẳng ở một hiệu điện thế cho trước. Tức là dưới một hiệu điện thế U nhất định, một tụ điện phẳng có điện dung C mang điện tích Q. Từ đó có thể kết luận rằng điện dung của tụ điện phẳng được xác định bằng tỉ số giữa điện tích Q của tụ điện và hiệu điện thế U giữa hai bản tụ điện này. Điện dung của tụ điện phẳng có đơn vị riêng là Fara và kí hiệu là F. Thông thường, tụ điện có điện dung từ (10 ^ {- 12} F ) đến (10 ^ {- 6} F ). Các chuyển đổi đơn vị này như sau:
Ngoài công thức trên, người ta cũng có thể tính điện dung của tụ điện phẳng bằng công thức: C = frac { varepsilon S} {4Kd Pi} Trong đó:
Các phương pháp ghép tụ điện phổ biếnBài tập về điện dung của tụ điện phẳngBài tập quan trọng nhất đối với kiến thức này là tính điện dung, điện tích và hiệu điện thế của một tụ điện phẳng. Để thực hiện bài tập này, chúng ta sẽ sử dụng các công thức sau: C = frac {Q} {U} = frac { varepsilon S} {4Kd Pi} Tuy nhiên, khi nối tụ với nguồn thì phải nhận xét các điều sau: U = không đổi, ngược lại khi tách tụ ra khỏi nguồn: Q = không đổi. Bài 1:Trong trường hợp bản tụ có bán kính 4 cm thì hai bản có khoảng cách d = 4 cm. Nối tụ điện với hiệu điện thế U = 100 V. Tìm điện dung và điện tích của tụ điện phẳng? Giải pháp: Đối với ví dụ này, chúng ta chỉ cần sử dụng công thức: C = frac { varepsilon S} {4Kd Pi} Trong đó; S là diện tích của hình tròn, tức là (S = Pi r ^ {2} = Pi .25.10 ^ {- 2} ) Vì vậy, nếu chúng ta thay thế số, chúng ta nhận được (C = 0,17 nhân lần 10 ^ {- 9} F = 0,17nF ) Bài 2:Một tụ điện phẳng đặt trong không khí có các bản hình tròn đường kính 12 cm, khoảng cách giữa các bản là 1 cm. Mắc tụ điện vào hiệu điện thế 300 V
Giải pháp: Nếu chúng ta áp dụng công thức như trong ví dụ 1, chúng ta có (C = 10 ^ {- 11} F = 0,01 nF ) Khi tắt: Tại thời điểm này, tụ điện vẫn ở trạng thái cô lập, nhưng môi trường đang thay đổi, vì vậy số lượng điện môi cũng thay đổi, tức là: (C_ {1} = varepsilon C = 2,0,01 = 0,02nF ) Bài 3:Một tụ điện phẳng đặt trong không khí có dung lượng C = 600 pF. Hiệu điện thế U giữa hai bản là 600 V. Tính điện tích trên tụ phẳng này nếu: Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn, dịch chuyển hai bản ra xa để khoảng cách chúng tăng gấp đôi. Tính công suất (C_ {1} ). Giải pháp: Khi ngắt kết nối nguồn, chúng tôi suy ra mối quan hệ ( frac {C_ {1}} {C} = frac {d} {d ^ {‘}} ): (C_ {1} = frac {Cd} {d ^ {‘}} = 300pF ) Ở dạng bài toán này, bài toán có thể yêu cầu tính thêm hiệu điện thế U và năng lượng Q. Để giải quyết các yêu cầu này, chúng ta cần áp dụng công thức: (C = frac {Q} {U} ) để tính U và Q. Phần này kết thúc việc học về tụ điện phẳng và các công thức và bài tập về điện dung của tụ điện phẳng của chúng tôi. Đây là bài tập trọng tâm trong chương trình Vật Lý 11. Vì vậy, nếu có bất cứ thắc mắc nào về điện dung của tụ điện phẳng, các em hãy để lại bình luận bên dưới để cùng Tiphay.edu.vn thảo luận và tìm hiểu nhé. Xem video để biết chi tiết: Xem thêm >>> Sự nhiễm điện do ma sát là gì? Lý thuyết và cách giải quyết một số nhiệm vụ |
