Phương pháp giải bài tập về Tụ điện - Các dạng bài tập về Tụ Điện

👉Theo dõi Fanpage để nhận các kèo kiếm tiền miễn phí. Bấm vào đây
👉Tham gia Kênh Telegram theo dõi kèo kiếm COIN => Bấm vào đây
👉Tự đăng ký tài khoản chứng khoán miễn phí online - Bấm vào đây để đăng ký

 (Sangkiengiaovien.com)  Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện.



LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP TỤ ĐIỆN

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1.Tụ điện

-Định nghĩa : Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện.

-Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau.

2. Điện dung của tụ điện

- Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ 

        $C=\frac{Q}{U}$   (Đơn vị là F, mF….)

- Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:

.$C=\frac{\epsilon .S}{{9.10}^9.4\pi .d}$ Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản.

Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.

4. Năng lượng của tụ điện

- Khi tụ điện được tích điện thì giữa hai bản tụ có điện trường và trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Gọi là  năng lượng điện trường trong tụ điện.

- Công thức:    $W=\frac{Q.U}{2}=\frac{C.U^2}{2}=\frac{Q^2}{2C}$    

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN

Dạng : Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện

Phương pháp: Sử dụng các công thức sau

- Công thức định nghĩa :  C(F) = $\frac{Q}{U}$  => Q = CU  

- Điện dung của tụ điện phẳng :   C =$\frac{\epsilon S}{4k\pi d}$

- Công thức:    $W=\frac{Q.U}{2}=\frac{C.U^2}{2}=\frac{Q^2}{2C}$    

Chú ý:   + Nối tụ vào nguồn: U = hằng số

              + Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số

C. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1 :  một tụ điện phẳng hình tròn có bán kính là 4cm, giữa hai bản là một lớp điện môi có $\epsilon =2$, khoảng cách giữa hai bản là 2cm. Đặt vào tụ hiệu điện thế U = 200V.

    a. Tính điện dung của tụ

    b. Điện tích của tụ điện

    c. Năng lượng của tụ điện

Bài 2 : cho hai bản của một tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 30cm, khoảng cách giữa hai bản là d = 5mm, môi trường giữa hai bản là không khí.

a. Tính điện dung của tụ điện

b. Biết rằng không khí chỉ còn tính chất cách điện khi cường độ điện trường tối đa là 3.10⁵V/m. Hỏi :

          a) hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản mà chưa xảy ra phóng điện

          b) có thể tích điện cho tụ điện điện tích lớn nhất là bao nhiêu mà tụ điện không bị đánh thủng ?

ĐS : a) 5.10^-10F, b) U_gh = 1500V và Q_gh = 75.10^-8C.

 Bài 3 : Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ hình vuông cạnh a = 20 cm, đặt cách nhau 1 cm, chất điện môi giữa hai bản tụ là thủy tinh có 

$\epsilon$ = 6. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 50V.

a. Tính điện dung của tụ?

b. Tính điện tích mà tụ đã tích được?

c. Nếu tụ được tích điện dưới hiệu điện thế U^’ thì năng lượng điện trường tích lũy trong tụ là 531.10^-9 J. Tính điện tích trên mỗi bản tụ khi đó?

ĐS:a)2,12.10^-10F; b)1,06.10^-8C; c)1,5.10^-8C

Bài 4: Một tụ điện phẳng có điện môi không khí; khoảng cách giữa 2 bản là d = 0,5 cm; diện tích một bản là 36 cm². Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện thế U=100 V.

  1. Tính điện dung của tụ điện và điện tích tích trên tụ.

  2. Tính năng lượng điện trường trong tụ điện.

  3. Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi ε = 2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ.   

  4. Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như ở phần 3. Tính điện tích và hđt giữa 2 bản tụ

Ph­ư¬ng ph¸p chung

1. Nghiªn cøu vÒ sù thay ®æi ®iÖn dung cña tô ®iÖn ph¼ng

             + Khi ®­a mét tÊm ®iÖn m«i vµo bªn trong tô ®iÖn ph¼ng th× chÝnh tÊm ®ã lµ mét tô ph¼ng vµ tong phÇn cÆp phÇn ®iÖn tÝch ®èi diÖn cßn l¹i t¹o thµnh mét tô ®iiÖn ph¼ng. Toµn bé sÏ t¹o thµnh mét m¹ch tô mµ ta dÔ dµng tÝnh ®iÖn dung. §iÖn dung cña m¹ch chÝnh lµ ®iÖn dung cña tô khi thay ®æi ®iÖn m«i.

            + Trong tô ®iÖn xoay cã sù thay ®æi ®iÖn dung lµ do sù thay ®æi ®iÖn tÝch ®ãi diÖn cña c¸c tÊm. NÕu lµ cã n tÊm th× sÏ cã (n-1) tô ph¼ng m¾c song song.

2. Bµi to¸n vÒ m¹ch tô ®iÖn chñ yÕu lµ tÝnh ®iÖn tÝch vµ hiÖu ®iÖn thÕ tong tô ®iÖn trong m¹ch

   Cã thÓ v¹ch ra chiÕn l­îc gi¶i lo¹i bµi to¸n nµy nh­ sau:

             2.1. Quy ­íc dÊu ®iÖn tÝch trªn c¸c tÊm tô ®iÖn

            2. 2. Ph©n tÝch m¹ch ®iÖn vµ v¹ch kÕ ho¹ch gi¶i

                        2.2.1.  NÕu m¹ch chØ gåm c¸c tô ch­a tÝch ®iÖn th× viÕt s¬ ®å m¹ch, c¨n cø vµo s¬ ®å tÝch dÇn ®iÖn dung tõ m¹ch nhá ®Õn m¹ch lín cã hiÖu ®iÖn thÕ ®· cho (hay ph¶i t×m) råi l¹i tõ ®iÖn tÝch cña m¹ch tÝnh dÇn ®Õn ®iÖn tÝch vµ hiÖu ®iÖn thÕ cña tõng tô.

                        2.2.2.  NÕu m¹ch gåm nhiÒu ®o¹n m¹ch cã tô ®iÖn, ®iÖn trë, nguån ®iÖn m¾c nèi tiÕp th×:

TÝnh xem trong m¹ch cã dßng ®iÖn kh«ng:

NÕu cã dßng ®iÖn th×:

T×m c­êng ®é dßng ®iÖn trong c¸c ®o¹n m¹ch. Tõ c­êng ®é dßng ®iÖn nµy tÝnh hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n m¹ch

                         Dïng c«ng thøc

 NÕu kh«ng cã dßng ®iÖn th×:

                        - ViÕt ph­¬ng tr×nh ®iÖn tÝch cho tong ®o¹n m¹ch                                          (1)

                         - ViÕt ph­¬ng tr×h ®iÖn tÝch cho c¸c tÊm nèi víi mét nót theo quy t¾c:  “ Tæng ®iÖn tÝch ©m cña c¸c tÊm nèi víi mét nót th× b»ng tæng ®iÖn tÝch d­¬ng cña c¸c tÊm nèi víi nót ®ã”  (2)

Thay ph­¬ng tr×nh (1) vµo ph­¬ng tr×nh (2) ®Ó tÝnh hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n m¹ch. Sau ®ã thay hiÖu ®iÖn thÕ tÝnh ®­îc vµo ph­¬ng tr×nh (1) ®Ó tÝnh ®iÖn tÝch c¸c tô ®iÖn.

                        Chó ý: Trong tr­êng hîp m¹ch cã nhiÒu nót th× tÝnh ®iÖn thÕ tõng nót b»ng c¸ch chän ®iÖn thÕ t¹i mét nót nµo ®ã b»ng 0.

                        2.2.3.  NÕu c¸c tô ®iÖn ®· ®­îc tÝch ®iÖn råi míi m¾c vµo m¹ch hay cã mét sù biÕn ®æi nµo ®ã vÒ m¹ch th× cÇn ph¶I v¹ch ra mét chiÕn l­îc gi¶i kh¸c:

                        + TÝnh ®iÖn tÝch c¸c tô ®iÖn tr­íc khi cã sù biÕn ®æi

                        + ViÕt ph­¬ng tr×nh cña ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch cho c¸c tÊm tr­íc vµ sau khi nèi víi nhau vµo mét nót.

                        + ViÕt ph­¬ng tr×nh hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n m¹ch chøa c¸c tô ®iÖn

Phèi hîp hai ph­¬ng tr×nh ®ã ®Ó gi¶i bµi to¸n.

C. Mét sè bµi to¸n ¸p dông 

VÝ dô 1: Mét tô ®iÖn ph¼ng cã ®iÖn dung C₀. T×m ®iÖn dung cña tô ®iÖn khi ®­a vµo bªn trong tô mét tÊm ®iÖn m«I cã h»ng sè ®iÖn m«i , cã diÖn tÝch ®èi diÖn b»ng mét n÷a diÖn tÝch mét tÊm, cã chiÒu dµy b»ng mét phÇn ba kho¶ng c¸ch hai tÊm tô, cã bÒ réng b»ng bÒ réng tÊm tô, trong hai tr­ưêng hîp sau:

Bµi gi¶i:    a)  §ãi víi h×nh (a) sÏ cã ba tô ®iÖn  

                       Ba tô nµy ®­îc m¾c theo s¬ ®å:

                                 (C₁ nt C₂) // C₃

- Tô ®iÖn C₁ ®iÖn m«i , cã diÖn tÝch ®èi diÖn lµ S/2 cã kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tÊm b»ng d/3 cã ®iÖn dung :

 - Tô ®iÖn C₂ lµ tô kh«ng khÝ cã diÖn tÝch ®èi diÖn S/2, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tÊm b»ng 2d/3 vµ cã ®iÖn dung: 

- Tô ®iÖn C₃ lµ tô kh«ng khÝ cã diÖn tÝch ®èi diÖn lµ S/2, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tÊm b»ng d vµ cã ®iÖn dung: 

b) §èi víi hinh (b) cã 5 tô ®­îc m¾c theo s¬ ®å:   C₃// (C₂ nt C₁ nt C₄) // C₅

NhËn xÐt:

- Víi mäi vÞ trÝ cña tÊm ®iÖn m«i trong tô ®iÖn th× ®iÖn ®ung cña bé tô sÏ kh«ng thay ®æi

- Víi nhõng bµi to¸n nµy häc sinh phÇn lín lµ ch­a h×nh dung c¸c tô ®­îc ghÐp nh­ thÕ nµo

VÝ dô 3: Cho mach tô nh­ h×nh, biÕt c¸c tô ®iÖn cã cïn ®iÖn dung lµ C. H·y tÝnh ®iÖn tÝch c¸c tô ®iÖn

NhËn xÐt: PhÇn lín häc sinh sÏ gÆp lóng tóng khi gÆp nh÷ng bµi to¸n t­¬ng tù nh­ bµi trªn (Nh÷ng bµi to¸n  mµ trong m¹ch tô cã nhiÒu nguån). Khi ®ã ta xem nguån nh­ mét d©y nèi vµ ph­¬ng tr×nh ®iÖn tÝch cho c¸c tÊm nèi víi mét nót nµo ®ã ®­îc viÕt b×nh th­êng (Xem ph­¬ng tr×nh (5) cña vÝ dô 3 th× c¸c b¹n sÏ hiÓu ®­îc). Mét ®iÒu ®¸ng chó ý n÷a lµ viÖc quy ­íc dÊu cña c¸c tÊm tô lµ tuú ý, nÕu kÕt qu¶ cuèi cïng cã gi¸ trÞ ©m th× dÊu trªn c¸c tÊm tô sÏ ®­îc ®æi l¹i.

VÝ dô 4: §em tÝch ®iÖn cho tô ®iÖn C₁ = 3F ®Õn hiÖu ®iÖn thÕ U₁ = 300V, cho tô ®iÖn C₂ = 2F ®Õn hiÖu ®iÖn thÕ U₂ = 220V råi:

a)      Nèi c¸c tÊm tÝch ®iÖn cïng dÊu víi nhau

b)      Nèi c¸c tÊm tÝch ®iÖn kh¸c d©u víi nhau

M¾c nèi tiÕp hai tô ®iÖn (hai b¶n ©m ®­îc nèi víi nhau) råi m¾c vµo hiÖu  ®iÖn thÕ U = 400V.

T×m ®iÖn tÝch vµ hiÖu ®iÖn thÕ cña mçi tô trong tong tr­êng hîp trªn.

NhËn xÐt : Häc sinh th­êng gÆp khã kh¨n khi viÕt ph­¬ng tr×nh ®iÖn tÝch cho c¸c b¶n tô lóc tô tÝch ®iÖn nh­ng ch­a ®­îc ghÐp víi nhau vµ sau khi ®­îc ghÐp víi nhau

Liên quan

>> Trắc nghiệm Tụ điện

>> Phương pháp giải bài tập Tụ điện
>> Các bài khác

Nếu thấy bài đọc có ích, hãy bấm nút Like hoặc Share để chia sẻ cho mọi người cùng tham khảo!

Nguồn: (Sangkiengiaovien.com) 

Xem thêm các bài khác tại đây

>> Văn mẫu Nghị luận dành cho ôn thi THPTQG

>> Kiến thức Lịch sử dành cho ôn thi THPT Quốc gia

>> Xem điểm thi, xem điểm chuẩn

Kiến thức, Kiến thức THPT, Lớp 11, THPT, Vật lí, Vật Lí THPT, Vật lí 11, 

Có thể bạn quan tâm các kênh kiếm tiền online

↪Tham gia kênh telegram chuyên nhận kèo kiếm tiền miễn phí

I.Đào coin - Tiền điện tử miễn phí

↪Đào Coin bằng điện thoại hoàn toàn miễn phí- Kiếm tiền trong khi ngủ

II. Đăng ký tài khoản - nhận coin, tiền điện tử (Nhận coin sàn)

↪Đăng ký tài khoản - nhận coin sàn miễn phí - giữ chặt để bán

III. Sàn giao dịch Coin

↪Link đăng ký sàn Coinsavi vừa đào coin sàn vừa giao dịch 320 loại coin

↪Link đăng ký Sàn REMITANO

↪Link đăng ký sàn BINANCE - Sàn giao dịch tiền điện tử số 1 thế giới

↪Link đăng ký sàn MEXC (MXC)- Sàn giao dịch tiền điện tử list nhiều coin mới

↪Link đăng ký sàn OKX - Ví web3

↪Link đăng ký sàn HUOBI - Sàn giao dịch coin hàng đầu thé giới

↪Link đăng ký sàn VNDC- Sàn giao dịch tiền điện tử Việt Nam

↪Link đăng ký sàn ATTLAS- Sàn giao dịch tiền điện tử Việt Nam

↪Link đăng ký sàn Bybit- Sàn giao dịch tiền điện tử mới nhiều ưu đãi

↪Link đăng ký sàn Gate - Sàn giao dịch tiền điện tử list nhiều coin mới

↪Link đăng ký sàn Gate - Sàn giao dịch tiền điện tử list nhiều coin mới

V. Chứng khoán

↪Hướng dẫn mở tài khoản chứng khoán trên điện thoại - Ở nhà cũng mở được để kiếm tiền mọi noi mọi lúc

Tham gia kênh Telegram theo dõi kèo kiếm coin miễn phí=> Bấm vào đây
Tìm hiểu những rủi ro khi giao dịch P2P - Bấm vào đây

👉Bấm Like để nhận các kèo kiếm tiền miễn phí

#BNB #BSC #claim #airdrop #bnb #cake #smartchain #airdropclaim #airdropclaimtoken #airdropclaimtamil #airdropclaimsinhala #airdropclaimcheck #airdropclaimfree #booyahappairdropclaim #1inchairdropclaim #coinmarketcapairdropclaim #freefireairdrop #claimairdroptokens #claimairdropfree #claimairdrops #claimairdroptrustwallet #claimairdropspa #claimairdropmetamask #claimairdropbsc#claimairdropbinance; #chung khoan; # mo tai khoan chung khoan; # mo tai khoan chung khoan online; # giao dich chung khoan; # chung khoan MBS; #MBS; #Đào coin; #đào coin bằng điện thoại;#BTC;#Bitcoin;#Tiền điện tử; # Tiền ảo