Chào mừng các bạn đến với bài viết hôm nay của fptskillking.edu.vn! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về cách tính điện dung và năng lượng của tụ điện. Bài viết này sẽ giúp các bạn ôn tập và nắm vững phương pháp tính toán tụ điện. Hãy cùng bắt đầu!
Nội dung
Cách tính điện dung, năng lượng của tụ điện (một cách chi tiết)
A. Phương pháp và ví dụ
Đầu tiên, để tính điện dung của tụ điện, chúng ta sử dụng công thức sau:
Điện dung của tụ điện:
C = Q/UTiếp theo, để tính năng lượng của tụ điện, chúng ta sử dụng công thức sau:
Năng lượng của tụ điện:
W = (1/2)*C*U^2Hãy xem ví dụ sau để hiểu rõ hơn về cách tính toán này:
Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện lượng là 20.10-9 C. Hãy tính điện dung của tụ.
Hướng dẫn:
Ta có:
Q = C*U
=> C = Q/U = 20.10-9 / 10 = 2.10-9 FVí dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là 2V. Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có điện dung của tụ là
C = Q/U = 10.10-9 / 2.10-9 = 5 FĐể tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là
U = Q/C = 2,5.10-9 / 5.10-6 = 0,5 VVí dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng của tụ là 10mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Điện dung của tụ là
C = W/U^2 = 10.10-3 / (10)^2 = 10-2 FNếu muốn W = 22,5.10-3 J thì
U^2 = W/C = (22,5.10-3) / (10-2) = 2,25 V^2Do đó, phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là
U = sqrt(2,25) = 1,5 VVí dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μF, khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.
a) Tính năng lượng của tụ điện.
b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm.
Hướng dẫn:
a) Năng lượng của tụ điện:
W = (1/2)*C*U^2 = (1/2)*(0,2.10^-6)*(100)^2 = 1 Jb) Điện dung của tụ điện:
C2 = (0,2.10^-6) / ((5-1).10^-2) = 10^-6 F- Điện dung của tụ điện lúc sau:
C = (0,2.10^-6) + (10^-6) = 0,3.10^-6 F - Điện tích của tụ lúc đầu:
Q1 = C1*U = (0,2.10^-6)*(100) = 2.10^-5 C - Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó:
Q2 = Q1 = 2.10^-5 C - Năng lượng lúc sau:
W2 = (1/2)*C2*U^2 = (1/2)*(10^-6)*(100)^2 = 0,5 J - Độ biến thiên năng lượng:
ΔW = W2 - W1 = 0,5 - 1 = -0,5 J < 0 ⇒ năng lượng giảm
Với các ví dụ trên, chúng ta đã nắm vững cách tính điện dung và năng lượng của tụ điện. Đừng quên ôn tập và thực hành thường xuyên để làm quen với các bài tập và nâng cao hiểu biết của mình nhé!
B. Bài tập tự luyện
Bài 1: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt một hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ thì tụ điện tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Ta có:
Q = C*U = 2.10^-6 * 4 = 8.10^-6 CBài 2: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4V thì tụ tích được điện lượng là 2μC. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Ta có:
C = Q/U
=> Q = C*U = 2.10^-6 * 10 = 20.10^-6 CBài 3: Hai đầu tụ có điện dung là 20μF thì hiệu điện thế là 5V. Tính năng lượng tích được.
Lời giải:
Năng lượng tích được là
W = (1/2)*C*U^2 = (1/2)*(20.10^-6)*(5)^2 = 250 μJBài 4: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trường trong lòng tụ bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Ta có:
E = U/d = 10/0,01 = 1000 V/mBài 5: Một tụ điện có điện dung 5.10^-6 F. Điện tích của tụ điện bằng 86μC. Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Ta có:
Q = C*U
=> U = Q/C = 86.10^-6 / 5.10^-6 = 17 VKết luận
Trong bài viết này, chúng ta đã nắm vững cách tính điện dung và năng lượng của tụ điện. Hy vọng thông qua bài viết này, các bạn đã hiểu rõ hơn về cách tính toán và áp dụng vào thực tế. Đừng quên ôn tập và thực hành thường xuyên để nắm vững kiến thức. Hãy tiếp tục theo dõi fptskillking.edu.vn để cập nhật những kiến thức mới nhất!
