bài tập về tụ điện và hiệu điện thế có đáp án

Tụ phẳng trong không khí có các bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện thế 300V a Tính điện tích q của tụ điện.. c Vẫn nối tụ với nguồn, nhúng ch

1/ Một điện tích điểm q = 10-6C chuyển động từ đỉnh B đến đỉnh C của một tam giác đều ABC Tam giác này nằm trong điện trường đều có cường độ 5000V/m Đường sức của đ6ẹn trường này song song với BC

và có chiều từ C đến B, cạnh tam giác là 10cm Tính công của lực điện trường khi điện tích di chuyển

a) q chuyển động trên đoạn BC

b) q chuyển động theo những đoạn gấp khúc Và tính công trên các đoạn BA, AC

HD: Tính

2/ Trong điện trường đều có cường độ 3000V/m đặt tam giác vuông ABC, có góc C = 300, AB = 3 cm

a) Tính công dịch chuyển một electron trên đoạn BC, CA

b) Tính công dịch chuyển một electron trên đường gấp khúc ABCA Cho nhận xét

HD : tg C = AB/AC nên AC = 3 3

3/ Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông ABC với AC = 8cm, BC = 6cm, nằm trong điện trường đều

có vecto E = 6000V/m , song song AC hướng từ A đến C

a) Tính UAC, UBC, UAB

b) Chọn A làm gốc điện thế, tính điện thế tại B, C

4/ Cho 3 bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song, d1 = 4cm, d2 = 8cm, điện trường đều E có độ lớn 5000V/m Tính điện thế tại A, B

Cho ba bản kim loại phẳng A,B,C đặt song song (hình 1) với d1=5cm ; d2=8cm; các bản được tích điện và điện trường giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ với độ lớn E1=4.104V/m ; E2=5.104V/m Chọn gốc điện thế tại bản A, tìm điện thế VB và VC của hai bản B,C ?

5/ Đặt tam giác đều ABC cạnh a = 10cm trong điện trường đều E = 3000V/m, có hướng từ B đến C.

a) Tính UAB , UAC

b) Phải đặt tại C một điện tích như thế nào để điệnt rường tổng hợp tại H bằng không

Tính q ?

3.10 25.10

9.10

q

CH





Tam giác ABC vuông tại A được đặt trong điện trường đều E0 Cho =600 ; AB//E0; BC=6cm; UBC =120V

a) Tìm UAC;UBA và cường độ điện trường E0?

b) Đặt thêm ở C điện tích điểm q=9.10-10C Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A?

Tụ Điện : Điện dung tụ điện phẳng

4

S C

kd





 ; điện dung tụ điệnt hường C Q

U



B1 Tụ phẳng không khí, bản tụ hình tròn có bán kính 50cm đặt cách nhau một khoảng d = 4cm Nối tụ với hiệu điện thế U = 100V Tính đện dung và điện tích tụ điện đó

HD:

4

S C

kd





 với S r2 .25.10 2

2

9

.25.10

0,17.10 0,17

4 .9.10 4.10









B2 Tụ phẳng trong không khí có các bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện thế 300V

a) Tính điện tích q của tụ điện

b) Ngắt điện khỏi nguồn, nhúng chúng vào chất điện môi có hằng số điệm môi là 2 Tính điện dung C1, Q1, U1

c) Vẫn nối tụ với nguồn, nhúng chúng vào chất điện môi có hằng số điệm môi là 2 Tính điện dung C2, Q2, U2

HD :

4

S C

kd







2

11

.36.10

4 .9.10 10









Đi n th và T đi n ện thế và Tụ điện ế và Tụ điện ụ điện ện thế và Tụ điện Page 2

Khi ngắt nguồn : tụ điện vẫn ở tráng cô lập nên Q1 = Q = 3nC Nhưng điện dung vẫn có thể thay

đổi do chất điện môi : C1C2.0,01 0,02 nF 1 1

1

3 150 0,02

Q

C

Khi vẫn nối với nguồn :U2 = U = 300V C2 C2.0,01 0,02 nF

2 2 2 0,02.300 6

B.3 Tụ phẳng trong không khí có điện dung C = 600 pF Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 600V Tính điện tích của tụ

a) a) Ngắt tụ ra khỏi nguồn, đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách chúng tăng gắp đôi Tính điện dung C1, Q1, U1

b) Vẫn nối tụ với nguồn , đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách chúng tăng gắp đôi Tính điện dung C2, Q2, U2

600.600 36.10

Khi ngắt nguồn : Q1 = Q = 36.104pC Khi đưa ra xa :

1

Khi vẫn nối tụ : U2 = U = 600V, Q2 = 18.10-4pF

Một tụ điện phẳng không khí, hai bản hình tròn bán kính R=30cm, khoảng cách hai bản là d=5mm

a Nối 2 bản với hiệu điện thế 500V Tính điện tích của tụ điện?

b Sau đó, cắt tụ điện ra khỏi nguồn điện và đưa vào khoảng giữa hai bản một tấm kim loại dầy

d1=1mm theo phương // các bản tụ.Tìm hiệu điện thế giữa hai bản tụ khi đó?

mới giưa 2 bản tụ?

Tụ điện phẳng không khí, bản tụ hình tròn bán kính R = 48cm cách nhau d = 4cm Nối tụ với hiệu điện thế

U = 100V

a) Tìm điện dung, điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện khi đưa tấm kim lọai dày l = 2cm vào giữa hai bản cực trong trường hợp:

 Vẫn nối với nguồn hiệu điện thế U

 Ngắt khỏi nguồn,sau đó mới đưa tấm kim lọai vào



  hay U gh E d gh 1/ Hai tụ điện có điện dung lần lượt là C1 = 0,5nF, C2 = 1,5nF; Ugh1 = Ugh2 = 3600V Tìm hiệu điện thế giới hạn khi ghép bộ tụ khi chúng nối tiếp với nhau

2

(1)

gh gh











2 1

2

3

14000 1

4

C







chọn U = 4.800(V)

2/ Hai tụ điện có điện dung lần lượt là C1 = 0,5nF, C2 = 1,5nF được mắc nối tiếp với nhau, khoảng cách giữa hai bản của mỗi tụ d = 2mm và giới hạn điện trường 1800V/m Hỏi bộ tụ chịu đện thế giới hạn là bao nhiêu

2 1

2

3

14, 4 1

4

gh

gh

C







Chọn U = 4,8 (V)

3/ Có 3 tụ điện C1 4F C; 2 6F C; 3 8F mắc nối tiếp, mỗi tụ có điện thế giới hạn Ugh = 1800V/m Tính hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ

Đi n th và T đi n ện thế và Tụ điện ế và Tụ điện ụ điện ện thế và Tụ điện Page 4

HD :

2 3 1

2 3 2 1 1 3

2

2 1 3

2 3 2 1 1 3

6 13

3900 40

13

7800 3

13

gh

gh

gh

C C

C C















Chọn U = 3.900(V)

Ghép Tụ chưa tích điện :

Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất

của tụ 2, cứ thế tiếp tục

Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4 …

Điện tích QB = Q1 = Q2 = … = Qn QB = Q1 + Q2 + … + Qn

Hiệu điện thế UB = U1 + U2 + … + Un UB = U1 = U2 = … = Un

Điện dung

n 2

1

1

C

1 C

1 C

1







1/ Cho ba điện dung được mắc theo bộ như hình vẽ, cho C14F C; 2 3F C; 3 6F Nối hai điểm M,N với nguồn điện có hiệu điện thế U = 12V Tính điện dung và hiệu điện thế mội tụ

2

C C

 và C b C23C1   2 4 6F

12.6 72

1 1 1 4.12 48

Q C U   C; Q23 C U23 23 2.12 24 C vì C 2 nt C 3 nên Q 2 = Q 3

2/ Cho năm điện dung được mắc theo bộ như hình vẽ, cho

C  F C  F C  F C  F C  F UAB = 10V Tính điện dung và hiệu điện thế mội tụ

Đi n th và T đi n ện thế và Tụ điện ế và Tụ điện ụ điện ện thế và Tụ điện Page 5

C1

HD: [(C1//C2) nt C3] // C4 nt C5 : C12 = C1+C2 = 3; 123 12 3

12 3

2

3 6

C C

1234 123 4 6

1234 5

2

3 6

b

C123 // C4 nên U123 = U4 = U1234 = 20/6(V) nên Q4 = C4.U4 = 40/3 và Q123 = C123.U123 = 20/3

C12 nt C3 nên Q3 = Q12 = Q123 = 20/3 suy ra U12 = Q12/C12 = 20/9

Do C1 // C2 nên U1 = U2 = 20/9 suy ra Q1 = 20/9 và Q2 = 40/9

3/ Cho bột tụ như hình vẽ C13F C; 2 6F C; 3 C4 4F U; AB 20V Tính điện dung và hiệu điện thế mội tụ

HD : (C1 nt C2) // (C3 nt C4) : 12 1 2

2

C C

2

C C

Do C12 // C34 nên U12 = U34 = U = 20(V); Q12 = C12 U12 = 2.20 = 40

Do C1 nt C2 nên Q1 = Q2 = Q12 = 40; U1 = Q1/C1 = 40/3(V) ; U2 = 20/3 (V)

Q34 = C34.U34 = 40 = Q3 = Q4 nên U3 = Q3/C3 = 10( V) = U4

Điện lượng qua dây dẫn :  q q T  q S

1/ Hai tụ điện có C1 2F C; 2 3F; đã được nạp điện đến hiệu điện thế U1 = 200V, U2 = 400V Tính điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ trong các trường hợp

a) Nối các bản tụ cùng dấu

b) Nối các bản tụ trái dấu

Đi n th và T đi n ện thế và Tụ điện ế và Tụ điện ụ điện ện thế và Tụ điện Page 6

HD: Q 1 = C 1 U 1 = 400; Q 2 = 1200 Khi nối 2 bản tụ cùng dấu thì điện tích phân bố lại Q T = Q S





1' 1 '1 2.320 640

q C U   C và q2'C U2 '2 3.320 960 C





1' 1 '1 2.160 320

q C U   C và q2'C U2 '2 3.160 480 C

2/ Một tụ phẳn trong không khí mắc vào nguồn điện có U = 200V, hai bản tụ cách nhau 4mm Hãy tính mật

độ năng lượng của điện trường trong tụ

HD : Mật độ năng lượng điện trường :

2 8

E w k





d

Nên

4 2 9

(5.10 )

0,001( ) 9.10 8.3,14

3/ Một tụ điện có C 2F Khoảng cách giữa 2 bản tụ là 2cm được nạp điện với hiệu điện thế 200V

a) Tính năng lượng của tụ điện

b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn, tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản tu ra xa cách nhau 6mm

1 4.10 ( ) 2

Độ biến thiên khi dịch 2 bản tụ ra xa :

2 2 2 2

Q W C



2 2 1

2

2

C

C



2

3

1

6 2

4.10

2

3

C

C







Cho mạch điện như hình vẽ UAB = 2V, C1C2 C4 6F C; 34F Tính điện tích các tụ và điện lượng

di chuyển qua điện kế G khi khóa K đóng và mở

K

C3

G

HD :

Khi K mở : [(C2 nt C3) // C4] nt C1 23 2 3

2, 4

C C

 ; C234C23C4 2, 4 6 8, 4  F

234 1

234 1

8, 4.6

3,5

8, 4 6

b

   Q1Q234 C U b 3,5.2 7 C

234

234 4 23

234

7 0,8( )

8, 4

Q

C

      Q4 C U4 4 6.0,8 4,8 C

23 2 3 23 23 2, 4.0,8 1,92

Khi K đóng : [(C1 // C2 nt C4] // C3 (Vì A và D trùng nhau)

12 4

4

C C

  C b C124C3 8F

8.2 16

124 b 3 2( )

U U U  V  Q3 C U3 3 4.2 8 C  Q124 C U124 1244.2 8 C

12 4 124 8

12

4 ( ) 3

Q

C

3

Trước khi K đóng : Tổng điện tích tại D = 0 (Qt = - q2 + q3 = 0)

Sauk hi K đóng : Tổng điện tích tại D : D = q1 + q2 + q3 = 24 = Điện lượng chuyển qua

Đi n th và T đi n ện thế và Tụ điện ế và Tụ điện ụ điện ện thế và Tụ điện Page 8