Công thức tính tụ điện

Photo of author

By THPT An Giang

[ad_1]

Nội dung đang xem: Công thức tính tụ điện

Tụ điện là gì? Công thức tính tụ điện như thế nào? Cách giải bài tập tính tụ điện ra sao? Là câu hỏi được rất nhiều bạn học sinh quan tâm. Vì thế trong bài viết dưới đây Download.vn giới thiệu đến các bạn toàn bộ kiến thức về tụ điện.

Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Tụ điện dùng để chứa điện tích. Thông qua tài liệu về công thức tính tụ điện các bạn có thêm nhiều gợi ý ôn tập, củng cố kiến thức để nhanh chóng biết giải các bài tập Vật lí.

1. Tụ điện là gì.

Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Tụ điện dùng để chứa điện tích.

– Điện dung của tụ điện (C) là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế xác định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

Xem thêm:  Định luật Fa-ra-day

– Các loại tụ điện

+ Người ta lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện : tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,…

+ Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi được (còn gọi là tụ xoay ).

2. Công thức tụ điện

– Điện dung của tụ điện

C = frac{Q}{U}

– Trong đó:

  • C: Điện dung của tụ đo bằng đơn vị fara (F).
  • U: Hiệu điện thế (V)
  • Q: Điện tích (C)

– Đổi đơn vị:

Các tụ điện thường dùng chỉ có điện dung từ 10-12 F đến 10-6 F. Vì vậy ta thường dùng các ước của fara:

1 micrôfara (kí hiệu là μF) = 1.10-6 F.

1 nanôfara (kí hiệu là nF) = 1.10-9 F.

1 picôfara (kí hiệu là pF) = 1.10-12 F.

3. Công thức mở rộng

– Từ công thức C suy thêm ra công thức tính Q và U

C=frac{Q}{U} Rightarrowleft{begin{array}{l}
Q=C U 
U=frac{Q}{C}
end{array}right.

– Trong đó:

  • C: Điện dung của tụ đo bằng đơn vị fara (F).
  • U: Hiệu điện thế (V)
  • Q: Điện tích (C)

– Tụ điện ghép nối tiếp

cong thuc tinh tu dien

Q = Q1 = Q2 = … = Qn

UAB = U1 + U2 + … + Un

frac{1}{C}= frac{1}{C_1}+frac{1}{C_2}+....frac{1}{C_n}

– Tụ điện ghép song song

cong thuc tinh tu dien 1

Q + Q1 + Q2 + … + Qn

UAB = U1 = U2 = … = Un
C = C1 + C2 + … + Cn

– Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:

mathrm{C}=frac{varepsilon mathrm{S}}{9.10^{9} .4 pi mathrm{d}}

Trong đó:

+ S: Diện tích đối diện giữa 2 bản (m2)

+ d: Khoảng cách hai bản tụ (m)

+ ε Hằng số điện môi của môi trường giữa hai bản tụ

– Bài toán khác:

+ Nối tụ vào nguồn: U = hằng số

+ Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số

4. Ví dụ tính điện tích của tụ điện

Ví dụ: Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 60 cm, khoảng cách giữa các bản là d = 2mm. Giữa hai bản là không khí. Có thể tích điện cho tụ điện một điện tích lớn nhất là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng ? Biết rằng điện trường lớn nhất mà không khí chịu được là 3.105 3.105 V/m

Xem thêm:  Vật lí 11 Bài 31: Mắt

Gợi ý đáp án

Điện dung của tụ điện

mathrm{C}=frac{pi mathrm{R}^{2}}{4 pi mathrm{kd}}=frac{0,6^{2}}{4 cdot 9 cdot 10^{9} cdot 2 cdot 10^{-3}}=5 cdot 10^{-9} mathrm{~F}

Hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt vào hai đầu bản tụ là

U = E. d = 3.105.0,002 = 600V

Điện tích lớn nhất tụ tích được để không bị đánh thủng là

Q = C. U = 5.10-9.600 = 3.10-6 C

5. Bài tập tính tự điện

Bài tập 1. Tụ xoay có điện dung thay đổi từ mathrm{C}_{1}=30 mathrm{pF} đến mathrm{C}_{2}=120 mathrm{pF} khi góc xoay a biến thiên từ 0^{circ} đến 90^{circ}.

Viết biểu thức phụ thuộc của điện dung vào góc xoay. Biết điện dung của tụ xoay là hàm bậc nhất của góc xoay a

Bài tập 2. Một tụ điện phẳng có diện tích S=100cm2, khoảng cách hai bản là d=1 mm, giữa hai bản là lớp điện môi có varepsilon=5.

a/ Tính điện dung của tụ điện

b/ Dùng nguồn U=100 V để nạp điện cho tụ, tính điện tích mà tụ tích được.

Bài tập 3. Hai bản của một tụ điện phẳng là các hình tròn, tụ điện được tích điện sao cho điện trường trong tụ bằng 3.10^{5} mathrm{~V} / mathrm{m}. Khi đó điện tích của tụ điện là Q=100 nC. Hãy tính bán kính của các bản. Cho biết bên trong tụ điện là không khí.

Bài tập 4. Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R=2 cm, đặt trong không khí, khoảng cách giữa hai bản d=2 mm.

a/ Tính điện dung của tụ điện đó.

b/ Có thể tích cho tụ một điện tích lớn nhất là bao nhiêu để tụ không bị đánh thủng? Cho biết điện trường đánh thủng đối với không khí là 3.10^{6} mathrm{~V} / mathrm{m}

Xem thêm:  Công thức tính cường độ dòng điện

Bài tập 5. Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ hình vuông cạnh a=20 mathrm{~cm}, đặt cách nhau mathrm{d}=1 mathrm{~cm}, chất điện môi giữa hai bản là thủy tinh có varepsilon=6. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ U=50 V.

a/ Tính điên dung của tụ điện

b/ Tính điện tích của tụ điện

Bài tập 6: Một tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 500pF được tích điện đến hiệu điện thế U = 300 V. Ngắt tụ khỏi nguồn, nhúng vào chất điện môi lỏng ε = 2. Hiệu điện thế của tụ lúc đó là bao nhiêu ?

Bài tập 7: Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 50 cm, khoảng cách giữa các bản là d = 4mm. Giữa hai bản là không khí. Có thể tích điện cho tụ điện một điện tích lớn nhất là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng ? Biết rằng điện trường lớn nhất mà không khí chịu được là 3.1053.105 V/m

[ad_2]

Đăng bởi: THPT An Giang

Chuyên mục: Học Tập

Viết một bình luận