A. Lý thuyết
I. Tụ điện
1. Khái niệm
Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách bằng một lớp các điện.
Công dụng: Tụ điện dùng để tích điện, nhiệm vụ phóng và tích điện trong các mạch điện xoay chiều.
2. Tính điện cho tụ
Để tích điện cho tụ, người ta nối hai bản tụ với hai cực của nguồn điện.
Bản tích điện dương nếu nối với cực dương của nguồn. Bản tích điện âm nếu nối với cực âm của nguồn.
Chú ý:
- Giữa hai bản tụ xảy ra nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích của hai bản có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu nhau (âm – dương).
- Điện tích của tụ chính là độ lớn điện tích trên một bản tụ.
II. Điện dung của tụ
1.Định nghĩa
Điện dung của tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ ở một hiệu điện thế nhất định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ của nó.
$C = \frac{Q}{U}$ (Fara, kí hiệu: F)
Điện tích Q mà mỗi tụ điện nhất định tích được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt giữa hai bản của nó.
Đơn vị của điện dung: Fara (F) là điện dung của một tụ mà nếu đặt giữa hai bản tụ của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích được 1 C.
2. Các loại tụ điện
Phân loại theo lớp điện môi giữa hai bản tụ: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica...
Phân loại theo hình dạng hai bản tụ: tụ phẳng, tụ trụ, tụ cầu....
Ngoài ra còn có một loại tụ có điện dung thay đổi được gọi là tụ xoay. Điện dung của tụ xoay được tính theo công thức: $C = \frac{S}{k.4\pi .d}$ với $k = 9.10^{9}$.
3. Năng lượng của điện trường trong tụ điện
Khi tụ điện tích điện thì giữa hai bản tụ sẽ có một điện trường.
Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng được gọi là năng lượng điện trường.
Công thức tính năng lượng của điện trường trong tụ là:
$W = \frac{Q^{2}}{2C}$.
B. Bài tập & Lời giải
Câu 2: SGK trang 33:
Làm thế nào để tích điện cho tụ điện? Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản nào?
Xem lời giải
Câu 8*: SGK trang 33:
Tích điện cho một tụ điện có điện dung 20 $\mu F$ dưới hiệu điện thế 60 V.Sau đó tháo tụ điện ra khỏi nguồn.
a, Tính điện tích q của tụ.
b, Tính công mà điện trường trong tụ sinh ra khi phóng điện tích $\triangle q = 0,001q$ từ bản dương sang bản âm.
c, Xét lức điện tích của tụ chỉ còn bằng $\frac{q}{2}$. Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích $\triangle q$ như trên từ bản dương sang bản âm lúc đó.
Xem lời giải
Câu 7: SGK trang 33:
Trên vỏ của một tụ điện có ghi 20 $\mu F$ - 200 V. Nối hai bản tụ điện trên với một hiệu điện thế 120 V.
a, Tính điện tích của tụ.
b, Tính điện tích tối đa mà tụ tích được.
Xem lời giải
Câu 6: SGK trang 33:
Trong các trường hợp nào dưới đây, ta không có một tụ điên?
Giữa hai bản kim loại là một lớp
A. mica.
B. nhựa polietilen.
C. giấy tẩm dung dịch muối ăn.
D. giấy tẩm parafin.
Xem lời giải
Câu 5: SGK trang 33:
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.