Title 21 - KNTT - TỤ ĐIỆN - HS.docx ✅

BÀI 21 : TỤ ĐIỆN I. TỤ ĐIỆN TỤ, CÁCH TÍCH ĐIỆN CHO TỤ ĐIỆN: 1. Tụ điện là gì?  Tụ điện là một loại linh kiện điện tử gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi môi trường cách điện ( điện môi ). Mỗi vật dẫn được gọi là một bản tụ điện.  Kí hiệu tụ điện  Tác dụng của tụ điện: + Tụ điện dùng để chứa điện tích. + Trong mạch điện xoay chiều và các mạch vô tuyến điện tụ điện có nhiệm vụ tích và phóng điện trong mạch điện. * Lưu ý: Thường lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện: Tụ không khí, Tụ giấy, Tụ mica, Tụ polycarbonate , Tụ tantalum, Tụ Polypropylen , Tụ nhôm , Tụ polycarbonate , Tụ gốm , Tụ Polystyrene ,… tụ nhôm tụ giấy tụ mica tụ Tantalum tụ gốm Tụ Polypropylen Tụ không khí Tụ polycarbonate Tụ Polystyrene 2. Cách tích điện cho tụ điện:  Để tích điện cho tụ người ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện (bản nối với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với 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 :  Trên vỏ tụ điện thường ghi hai thông số kĩ thuật quan trọng là điện dung của tụ điện và hiệu điện thế tối đa được sử dụng (nếu vượt quá hiệu điện thế này tụ điện có nguy cơ bị đánh thủng).  Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi được gọi là tụ xoay.  Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện khi đặt một hiệu điện thế U vào hai bản của tụ điện.
Nó được tính bằng tỉ số giữa điện tích Q của tụ điện và hiệu điện thế U đặt vào giữa hai bản của tụ điện : Q CQCU U Trong đó Q là điện tích của tụ điện [C]. U là hiệu điện thế giữa hai bản tụ [V]. C là điện dung của tụ điện [F]. - Đơn vị của điện dung là fara [F]. - Fara là điện dung của tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích điện tích 1 C.  Điện dung của tụ điện phẳng được tính bằng công thức : 9SCF 9.10.4d    Trong đó : S là diện tích của mỗi bản (phần đối diện) [m 2 ]. d là khoảng cách giữa hai bản [m].  là hằng số điện môi của lớp điện môi chiếm đầy giữa hai bản. - Điện dung của tụ điện thường nằm trong khoảng từ 1210 F đến 610 F nên ta thường sử dụng các quy ước sau: mF (milifara) 1mF = 1.10 -3 F F (micrôfara) 1µF = 1.10 -6 F nF (nanôfara 1nF = 1.10 -9 F pF (picôfara) 1pF = 1.10 -12 F III. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG TRONG TỤ ĐIỆN: - Khi tụ được tích điện, hai bản của tụ điện tích điện trái dấu nhau nên hình thành một điện trường hướng từ bản dương sang bản âm của tụ. Điện trường này có khả năng sinh ra năng lượng (thế năng) nên được gọi là năng lượng điện trường của tụ.  Công thức tính năng lượng tụ điện đã tích điện : 2211Q1WQUCUJ 22C2 IV. GHÉP TỤ ĐIỆN: GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG CÁCH MẮC Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục. Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4,… ĐIỆN TÍCH b12nQ= Q= Q= … = Q b12nQ= Q+ Q+ … + Q ĐIỆN DUNG b12n 1111 ... CCCC b12nC= C+ C+ … + C GHI CHÚ C B < C 1 , C 2 … C n C b > C n Nếu các tụ có hiệu điện thế giới hạn khác nhau thì hiệu điện thế
tối đa đặt vào bản tụ bằng U nhỏ nhất CHÚ Ý + Nối tụ điện vào nguồn thì U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn thì Q = const
BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1 – TÍNH TOÁN LIÊN QUAN CÔNG THỨC TỤ ĐIỆN Câu 1: Khi mắc hai bản tụ vào hai cực của một acqui có hiệu điện thế ở hai cực là U 1 = 6,0 V thì tụ được tích một điện tích là Q 1 = 12 µC. a. Hãy tính điện dung của tụ điện. b. Nếu mắc tụ trên vào một acqui khác có hiệu điện thế U 2 = 12 V thì điện tích mà tụ tích được là bao nhiêu? Câu 2: Trên vỏ một tụ điện có ghi 20 F – 200 V. Nối hai bản của tụ điện với một hiệu điện thế 120 V. a. Tính điện tích của tụ điện. b. Tính điện tích tối đa mà tụ điện tích được. Câu 3: Một tụ điện phẳng có điện dung C = 20 µF, khi mắc vào một nguồn điện có hiệu điện thế U thì tụ tích một điện tích là Q = 80.10 -6 C. Cho biết hai bản tụ cách nhau một khoảng d = 0,80 cm. Hãy tính độ lớn của cường độ điện trường giữa hai bản tụ điện. Câu 4: Một tụ điện có ghi 40 F22 V. a. Nếu nối tụ điện trên vào một nguồn điện có hiệu điện thế 15 V, hãy tính điện tích mà tụ điện trên tích được. b. Tính điện tích tối đa mà tụ điện có thể tích được. c. Năng lượng tối đa của tụ điện trên tích được bằng bao nhiêu? Câu 5: Một tụ điện có ghi 1000–12.FV a. Cho biết ý nghĩa của con số trên. Tính điện tích cực đại của tụ. b. Mắc tụ trên vào hai điểm có hiệu điện thế 10V. Tính điện tích của tụ khi đó. c. Muốn tích cho tụ điện một điện tích là 5mC thì cần phải đặt giữa hai bản tụ một hiệu điện thế là bao nhiêu? Câu 6: Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ có diện tích 20,05 m đặt cách nhau 0,5 mm, điện dung của tụ là 3 nF. Tính hằng số điện môi của lớp điện môi giữa hai bản tụ. Câu 7: Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 3,5 pF, diện tích mỗi bản là 25 cm được đặt dưới hiệu điện thế 6,3 V. Tính: a. Khoảng cách giữa hai bản tụ điện. b. Cường độ điện trường giữa hai bản tụ điện. Câu 8: Một tụ điện không khí nếu được tích điện lượng 5,2. 10 -9 C thì điện trường giữa hai bản tụ là 20000 V/m. Tính diện tích mỗi bản tụ. Câu 9: Một tụ điện phẳng bằng nhôm có kích thước 4 cm x 5 cm. điện môi là dung dịch axêton có hằng số điện môi là 20. khoảng cách giữa hai bản của tụ điện là 0,3 mm. Tính điện dung của tụ điện. Câu 10: Một tụ điện phẳng không khí có hai bản cách nhau 1 mm và có điện dung 2.10 -11 F được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 V. a. Tính diện tích mỗi bản tụ điện và điện tích của tụ điện. b. Tính cường độ điện trường giữa hai bản. Câu 11: Một tụ điện phẳng có điện dung 12 pF, điện môi là không khí. Khoảng cách giữa hai bản tụ 0,5 cm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 20 V. Tính: a. Điện tích của tụ điện. b. Cường độ điện trường trong tụ điện. Câu 12: Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện ở hiệu điện thế 120 V.