Chọn công thức tính lực điện dụng
|
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: .\(C=\frac{\varepsilon .S}{9.10^{9}.4\pi .d}\) 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 =\(\frac{\varepsilon S}{4k\pi d}\) - 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 \(\varepsilon =2\), 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) Ugh = 1500V và Qgh = 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 \(\varepsilon\) = 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 Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây: Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Vật lý lớp 11 - Xem ngay >> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2023 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.
CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN 1. Công của lực điện a) Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong một điện trường đều. - Đặt điện tích q dương (q > 0) tại một điểm M trong điện trường đều (Hình 4.1), nó sẽ chịu tác dụng của một lực điện \(\overrightarrow F = q.\overrightarrow E \) - Lực \(\overrightarrow F \) là không đổi, có: + phương song song với các đường sức điện + chiều hướng từ bản dương sang bản âm + độ lớn là F = q.E.
b) Công của lực điện trong điện trường đều. * Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN, làm với các đường sức điện một góc α, với MN = s (Hình 4.2)
Ta có công của lực điện: AMN = \(\overrightarrow F .\overrightarrow s \) = F.s.cosα Với F = qE và cosα = d thì: AMN = qEd (4.1) Trong đó α là góc giữa lực \(\overrightarrow F \) và độ dời \(\overrightarrow s \), d là hình chiếu của độ dời \(\overrightarrow s \) trên một đơn vị đường sức điện. + Nếu α < 900 thì cosα >0, do đó d > 0 và AMN > 0. + Nếu α > 900 thif cosα < 0, do đó d < 0 và AMN < 0. Điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN. Tương tự như trên, ta có: AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2 Với s1.cosα1 + s2cosα2 = d, ta lại có AMPN = qEd Trong đó, d = MH là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối của đường đi trên một đường sức điện. * Kết quả có thể mở rộng cho các trường hợp đường đi từ M đến N là một đường gấp khúc hoặc đường cong. Như vậy, công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMPN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. c) Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì. Người ta cũng chứng minh được rằng công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường bất kì từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N (Hình 4.3). Đây là một đặc tính chung của trường tĩnh điện. 2. Thế năng cả một điện tích trong điện trường a) Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường Tương tự như thế năng của một vật trong trọng trường, thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường. Đối với một điện tích q (dương) đặt tại điểm M trong điện trường đều thì công này bằng: A = qEd = WM Trong đó d là khoảng cách từ điểm M đến bản âm; WM là thế năng của điện tích q tại điểm M. Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra vô cực (AM∞). Đó là vì ở vô cực, từ là ở rất xa các điện tích gây ra điện trường, thì điện trường bằng không và lực điện coi như hết khả năng sinh công. Do vậy : WM = AM∞ b) Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q. Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử q, do đó thế năng của điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q: AM = WM = VMq (4.3) VM là một hệ số tỉ lệ, không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm M trong điện trường. c) Công của lực điện và độ giảm thế năng. Khi một điện tích q di chuyển từ một điểm M đến một điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q đặt trong điện trường. AAN = WM – WN (4.4) Sơ đồ tư duy về công của lực điện  |
