BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐIỆN TỪBài 2 VẬT DẪN & TỤ ĐIỆN... NỘI DUNGI – Vật dẫn cân bằng tĩnh điện II – Hiện tượng điện hưởng III – Điện dung của vật dẫn cô lập IV – Tụ điện, điện dung của tụ điệ
Trang 1BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐIỆN TỪ
Bài 2
VẬT DẪN & TỤ ĐIỆN
Trang 2NỘI DUNG
I – Vật dẫn cân bằng tĩnh điện
II – Hiện tượng điện hưởng
III – Điện dung của vật dẫn cô lập
IV – Tụ điện, điện dung của tụ điện
V – Năng lượng điện trường.
Trang 3Materials
Electrical
conductor
Electrical insulators Semiconductors
I – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN
1 – Khái niệm:
Trang 4Vật dẫn là vật có các hạt mang điện tự do Các hạt này
có thể chuyển động khắp mọi điểm trong vật dẫn.
Trong phạm vi hẹp, vật dẫn là các vật kim loại.
Khi tích điện cho vật dẫn hoặc đặt vật dẫn trong điện trường tĩnh, các điện tích sẽ dịch chuyển trong vật dẫn
và nhanh chóng đạt đến trạng thái ổn định, không chuyển động có hướng nữa – ta nói vật dẫn đang ở trạng thái cân bằng tĩnh điện
I – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN
1 – Khái niệm:
Trang 63 – Hiệu ứng mũi nhọn:
Trang 7II – HIỆN TƯỢNG ĐIỆN HƯỞNG
B A
+
–
– –
– –
Điện hưởng toàn phần
Mọi đường sức của
A đều tới B
Độ lớn của điện tích cảm ứng luôn bằng với
độ lớn của điện tích trên vật mang điện
Trang 8Charging Objects by Induction
Trang 9III – ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN CÔ LẬP:
R C
Trang 10Tụ điện là hệ hai vật dẫn đặt gần nhau sao cho giữa chúng luôn xảy ra hiện tượng điện hưởng toàn phần Hai vật dẫn đó được gọi là hai bản
(hay hai cốt) của tụ điện.
Kí hiệu:
IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
1 – Khái niệm, phân loại:
C + -
Trang 11IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
1 – Khái niệm, phân loại:
Trang 14IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
1 – Khái niệm, phân loại:
• Tụ sứ
• Tụ xoay
Trang 15Q C
U
0SC
2 – Điện dung của tụ điện:
Chứng minh các công thức trên?
Trang 16i i
i
i i
i i
2 tụ nối tiếp
Trang 172 2
4 – Năng lượng của tụ điện:
Ví dụ: Tính năng lượng của tụ điện có
điện dung C = 5F, được nạp điện ở hiệu điện thế 6V
Trang 19IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
5 – Đặc tính của tụ điện:
Trang 21IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
5 – Đặc tính của tụ điện:
Trang 22IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
5 – Đặc tính của tụ điện:
• Nạp, xả điện
• Ngăn dòng điện một chiều
• Nối tắt tín hiệu cao tần
C
U I
Trang 25IV – TỤ ĐIỆN (Capacitor)
7 – Phương pháp kiểm tra tụ điện:
Khi tụ bắt đầu nạp (xả) : Dòng tăng mạnh nên R giảm nhỏ
Khi có dấu hiệu nghi ngờ hư hỏng, ta tháo rời tụ điện ra khỏi mạch và kiểm tra bằng Ohm kế.
Tụ nạp điện từ pin bên trong Ohm kế, và Ohm kế dựa
vào dòng nạp để hiển thị giá trị điện trở.
Lưu ý:
- Nếu điện dung tụ càng lớn, tụ nạp càng lâu thì tốc độ
di chuyển của kim càng chậm
- Đối với tụ có điện dung rất nhỏ so với một pF, kim
đồng hồ sẽ di chuyển không đúng như các bước nêu
trên do quá trình nạp rất nhanh.
Khi tụ nạp đầy (xả hết): Dòng = 0, nên R tăng lớn
Trang 278– Các ứng dụng của tụ điện:
a Lọc nguồn
Chỉnh lưu toàn kì
Nạp + Xả
_
Hiệu điện thế
dc có gợn sóng
Điện trở của tải
Trang 288– Các ứng dụng của tụ điện:
a Lọc nguồn
Trang 30Tụ ngắn mạch
ac và giữ lại dòng dc
(b) Tụ bypass
8– Các ứng dụng của tụ điện:
Trang 31IV –CHẤT ĐIỆN MÔI
Hình 2.38
Phân tử định hướng
ngẫu nhiên khi không
có điện trường ngoài.
Hình 2.39
Phân tử phân cực định hướng khi có điện trường ngoài.
Hình 2.40
Chất điện môi đã được phân cực
Trang 32BÀI TẬP 1 Tính điện dung của một vật dẫn cô lập, hình cầu.
Tích điện Q cho quả cầu thì điện thế tại M bên ngoài quả cầu là:
R
M r
kQ V
Trang 34BÀI TẬP 3
CM công thức tính điện dung của tụ điện trụ
Ta biết, điện thế tại điểm M giữa 2 bản tụ điện là:
2 M
Trang 35BÀI TẬP 4
CM công thức tính điện dung của tụ điện cầu
Ta biết, điện thế tại điểm M giữa 2 bản tụ điện là: