Lý thuyết Tụ điện (Chân trời sáng tạo 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 14: Tụ điện

A. Lý thuyết Tụ điện

1. Điện môi trong điện trường

Những vật được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua được gọi là điện môi. Ví dụ: nhựa, cao su, thuỷ tinh, sứ,…

- Khi điện môi được đặt trong một vùng không gian có điện trường, mỗi nguyên tử của điện môi bị phân cực và làm cho cả khối điện môi bị phân cực với hai mặt tích điện trái dấu nhau. Điều này dẫn đến điện trường tổng hợp bên trong khối điện môi có độ lớn nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài.

- Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là e.

2. Tụ điện

Khái niệm tụ điện

Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn được gọi là một bản của tụ điện.

- Khi nối hai bản của tụ điện vào hai cực của nguồn điện, hai bản này sẽ tích điện bằng nhau nhưng trái dấu, đây là quá trình nạp điện cho tụ. Khi nối hai bản của tụ với điện trở thì quá trình này là phóng điện.

Điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:

$C=\frac{Q}{U}$

Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F).

Lưu ý: điện dung của tụ điện phẳng được xác định bằng công thức: $C=\frac{\epsilon S}{4\mathrm{\pi kd}}$ với d là khoảng các giữa hai bản tụ, S là diện tích đối diện của hai bản tụ.

3. Ghép tụ điện

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

null

$U=U_1+U_2+...+U_n$

$Q=Q_1=Q_2=...=Q_n$

Bộ tụ điện ghép song song

$U=U_1=U_2=...=U_n$

$Q=Q_1+Q_2+...+Q_n$

$C_b=C_1+C_2+...+C_n$

B. Trắc nghiệm Tụ điện

Câu 1. Trên vỏ một tụ điện có ghi 5µF - 220V. Nối hai bản tụ với hiệu điện thế 120 V. Điện tích của tụ điện tích là:

A. 12.10-4 C.

B. 1,2.10-4 C.

C. 6.10-4 C.

D. 0,6 .10-4 C.

Câu 2. Đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 5 V thì tụ tích được một điện lượng 10-5 C. Điện dung của tụ là

A. 2 μF.

B. 2 mF.

C. 2 F.

D. 2 nF.

Câu 3. Trên vỏ một tụ điện có ghi 5µF - 110V. Điện tích lớn nhất mà tụ điện tích được là:

A. 11.10-4 C.

B. 5,5.10-4 C.

C. 5,5 C.

D. 11 C.

Câu 4. Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C1 = 10 (μF), C2 = 15 (μF), C3 = 20 (μF) mắc song song với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

A. 5 (μF).

B. 45 (μF).

C. 0,21 (μF).

D. 20 (μF).

Câu 5. Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C1 = 10 (μF), C2 = 15 (μF), C3 = 20 (μF) mắc nối tiếp với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

A. 0,21 (μF).

B. 45 (μF).

C. 4,7 (μF).

D. 20 (μF).

Câu 11. Một tụ điện phẳng có điện dung C, được mắc vào một nguồn điện, sau đó ngắt khỏi nguồn điện. Người ta nhúng hoàn toàn tụ điện vào chất điện môi có hằng số điện môi ε. Khi đó điện tích của tụ điện

A. Không thay đổi.

B. Tăng lên ε lần.

C. Giảm đi ε lần.

D. Tăng lên 2 lần.

Câu 12. Một tụ điện phẳng có điện dung 5nF được tích điện ở hiệu điện thế 220V thì số electron đã di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện là:

A. 1,1.1012.

B. 1,1.1021.

C. 6,875.1012.

D. 6,875.1021.