Tụ điện là gì? Tụ điện có tác dụng gì? Công thức tính điện dung của tụ điện - Vật lý 11 bài 6

15:04:0602/09/2021

Rất nhiều đồ dùng hàng ngày của chúng ta có gắn tụ điện, ví dụ như quạt điện, tivi, tủ lạnh, stăcte của đèn ống,... đều có gắn thiết bị này.

Vậy câu hỏi đặt ra là, tụ điện là gì? tụ điện có tác dụng gì và công thức tính điện dung của tụ điện được viết như thế nào? bài viết này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các loại tụ điện thông dụng để giải đáp câu hỏi trên.

I. Tụ diện

1. Tụ điện là gì? tác dụng của tụ điện.

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

- Tác dụng của tụ điện: dùng để chứa điện tích (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.

- Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch điện:

2. Cách tích điện cho tụ điện

- Để tích điện cho tụ điện, ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.

cách tích diện cho tụ điện - Khi tích điện cho tu điện, tụ điện nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích của hai bản bao giờ cũng có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. Ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện.

II. Điện dung của tụ điện

1. Định nghĩa, công thức tính điện dung của tụ điện

- 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.

- 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.

$\small C=\frac{Q}{U}$

- Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: $\small C=\frac{\varepsilon .S}{9.10^9.4\pi .d}$

Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản tụ.

2. Đơn vị của điện dung

- Đơn vị điện dung là 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^-16 F.

1 μF = 1.10^-6 F

1 nF = 1.10^-9F

1 pF = 1.10^-12 F

3. Các loại tụ điện

- Người ta thường lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện

- Các loại tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,... Ngoài ra, tụ có điện dung thay đổi được gọi là tụ xoay.

* Lưu ý: Với mỗi tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hiệu điện thế lớn hơn hiệu điện thế giới hạn này thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng (tụ điện bị hỏng).

4. Năng lượng của điện trường trong tụ điện

- Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Đó là năng lượng điện trường trong tụ điện.

- Công thức tính năng lượng của điện trường trong tụ điện:

$\small W=\frac{Q.U}{2}=\frac{C.U^2}{2}=\frac{Q^2}{2C}$

III. Bài tập về tụ điện

* Bài 1 trang 33 SGK Vật Lý 11: Tụ điện là gì? Tụ điện phẳng có cấu tạo như thế nào?

>> Lời giải Bài 1 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 2 trang 33 SGK Vật Lý 11: Làm thế nào để tích điện cho tụ điện? Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản nào?

>> Lời giải Bài 2 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 11: Điện dung của tụ điện là gì?

>> Lời giải Bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 4 trang 33 SGK Vật Lý 11: Năng lượng của một tụ điện tích điện là dạng năng lượng gì?

>> Lời giải Bài 4 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 5 trang 33 SGK Vật Lý 11: 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.

Hãy lựa chọn câu phát biểu đúng.

>> Lời giải Bài 5 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 6 trang 33 SGK Vật Lý 11: Trong trường hợp nào dưới đây, ta không có một tụ điện?

Giữa hai bản kim loại là một lớp

A. Mica

B. Nhựa pôliêtilen

C. Giấy tẩm dung dịch muối ăn

D. Giấy tẩm parafin.

>> Lời giải Bài 6 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 7 trang 33 SGK Vật Lý 11: Trên vỏ một tụ điện có ghi 20μF-200V. Nối hai bản của tụ điện với một hiệu điện thế 120V.

a) Tính điện tích của tụ điện.

b) Tính điện tích tối đa mà tụ điện tích được.

>> Lời giải Bài 7 trang 33 SGK Vật Lý 11

* Bài 8 trang 33 SGK Vật Lý 11: Tích điện cho một tụ điện có điện dung 20 μF dưới hiệu điện thế 60V. Sau đó cắt tụ điện ra khỏi nguồn.

a) Tính điện tích q của bản tụ.

b) Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích Δq = 0,001q từ bản dương sang bản âm.

c) Xét lúc điện tích của tụ chỉ còn bằng q/2 . Tính công mà điện trường trong tụ sinh ra khi phóng điện tích Δq như trên từ bản dương sang bản âm lúc đó.

> Lời giải Bài 8 trang 33 SGK Vật Lý 11

Đến đây các em đã biết được Tụ điện là gì? Tụ điện có tác dụng gì? các loại tụ điện thường gặp và công thức tính điện dung của tụ điện,... đồng thời qua nội dung hướng dẫn giải bài tập, hayhochoi hy vọng các em đã hiểu rõ để vận dụng ở các bài học tiếp sau này.

¤ Các bài viết cùng chương xem nhiều:

» Bài 1: Điện Tích – Điện Trường

» Bài 2: Thuyết Êlectron – Định Luật Bảo Toàn Điện Tích

» Bài 3: Điện Trường Và Cường Độ Điện Trường – Đường Sức Điện

» Bài 4: Công Của Lực Điện

» Bài 5: Điện Thế – Hiệu Điện Thế

¤ Các bài viết khác cần xem:

» Mục lục SGK Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục SGK Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập