Tụ điện là một linh kiện điện tử không thể thiếu được trong các thiết bị điện điện tử. Tụ điện là một linh kiện điện tử khá là quan trọng trong cuộc sống hằng ngày. Tụ mica được dùng nhiều trong các mạch dao động, mạch cộng hưởng. Chúng ta thường bắt gặp chúng trong mạch bóng đèn huỳnh quang, nguồn atx,...Tụ không phân cực được sử dụng trong bếp từ, tụ quạt. Trong quạt điện, động cơ điện một pha, tụ điện có tác dụng làm lệch từ trường để khởi động quạt, nếu nó chết quạt sẽ không quay. Tụ lọc nhiễu được sử dụng để lọc nhiễu cao tần. Nhiễu cao tần có thể là xung xuất hiện sau khi sét đánh hoặc do các thiết bị điện khác gây ra đi theo đường điện lưới vào mạch. Tụ chống sét được mắc song song với nguồn AC IN và nằm sau cầu chì. Tụ chống sét giúp bảo vệ quá áp trong mạch này. Trong nhà trường phổ thông học sinh được học tụ điện ở phần Vật Lí lớp 11, Công nghệ lớp 12, và Vật lí 12. Trong khuôn khổ lớp 11 Học sinh được học tụ trong các mạch một chiều. Hơn nữa trong các đề thi các câu hỏi của phần tụ điện là không thể thiếu. Đặc biệt các đề thi học sinh giỏi phần tụ điện thương là các bài toán khó. Học sinh phải nắm chắc kiến thức, hiểu rõ hiện tượng mới không bị nhầm. Để học sinh có những vốn kiến thức chắc chắn về tụ điện, đồng với kinh nghiệm giảng dạy ôn thi trung học phổ thông quốc gia, ôn thi học sinh giỏi. Trong quá trình tìm tòi và sưu tầm tài liệu tôi đã đưa ra các dạng giải bài tập phần tụ giúp học sinh học và làm bài được dễ dàng hơn.
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
Trang 2NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
TRONG MỘT SỐ MẠCH PHỨC TẠP
Vĩnh phúc, năm 2019
Trang 3MỤC LỤC
1 Lời giới thiệu : 4
2 Tên sáng kiến: 5
3 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: 5
4 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử : 5
5 Mô tả bản chất của sáng kiến: 6
A CƠ SỞ LÍ THUYẾT 6
B PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 7
I DẠNG I: ĐIỆN DUNG, ĐIỆN TÍCH, HIỆU ĐIỆN THẾ 7
II DẠNG II: GHÉP TỤ CHƯA ĐƯỢC TÍCH ĐIỆN 8
III DẠNG III: BỘ TỤ ĐƯỢC TẠO BỞI NHIỀU BẢN KIM LOẠI 11
IV DẠNG IV: CHO VÀO GIỮA HAI BẢN TỤ MỘT TẤM KIM LOẠI HOẶC MỘT TẤM ĐIỆN MÔI HOẶC NHÚNG CÁC BẢN TỤ VÀO ĐIỆN MÔI 13
V DẠNG V: TỤ CÓ CHỨA NGUỒN, TÍNH ĐIỆN LƯỢNG DỊCH CHUYỂN, SỐ ELECTRON DỊCH CHUYỂN, CHIỀU DỊCH CHUYỂN 17
VI DẠNG VI: TỤ CÓ CHỨA NGUỒN, TÍNH ĐIỆN LƯỢNG DỊCH CHUYỂN, SỐ ELECTRON DỊCH CHUYỂN, CHIỀU DỊCH CHUYỂN 19
VII DẠNG VII: BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ , ĐỘNG NĂNG CỦA CÁC BẢN 31
C THỰC NGHIỆM- ĐÁNH GIÁ 37
BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
3
Trang 41 Lời giới thiệu :
Vào tháng 10 năm 1745, Ewald Georg von Kleist ở Pomerania nước Đức, phát hiện
đoạn dây qua một bình thủy tinh chứa nước Tay của Von Kleist và nước đóng vaitrò là chất dẫn điện, và bình thủy tinh là chất cách điện (mặc dù các chi tiết ở thờiđiểm đó được xác nhận là miêu tả chưa đúng) Von Kleist phát hiện thấy khi chạmtay vào dây dẫn thì phát ra một tia lửa điện lớn và sau đó ông cảm thấy rất đau, đauhơn cả khi chạm tay vào máy phát tĩnh điện Sau đó một năm, nhà vật lý người Hà
tích điện tương tự, được đặt tên là bình Leyden
Sau đó Daniel Gralath là người đầu tiên kết hợp nhiều bình tích điện song song vớinhau thành một quả "pin" để tăng dung lượng lưu trữ Benjamin Franklin điều trachiếc bình Leyden và đi đến kết luận rằng điện tích đã được lưu trữ trên chiếc bìnhthủy tinh, không phải ở trong nước như những người khác đã giả định Từ đó, thuậtngữ "battery" hay tiếng việt gọi là "pin" được thông qua Sau đó, nước được thaybằng các dung dịch hóa điện, bên trong và bên ngoài bình layden được phủ bằng lákim loại Để lại một khoảng trống ở miệng để tránh tia lửa điện giữa các lá Bìnhlayden là bình tích điện đầu tiên có điện dung khoảng 1,11 nF (nano Fara) Từ đó tụđiện được ra đời
Tụ điện là một linh kiện điện tử không thể thiếu được trong các thiết bị điện - điện
tử Tụ điện là một linh kiện điện tử khá là quan trọng trong cuộc sống hằng
ngày Tụ mica được dùng nhiều trong các mạch dao động, mạch cộng hưởng
Chúng ta thường bắt gặp chúng trong mạch bóng đèn huỳnh quang, nguồn atx, Tụkhông phân cực được sử dụng trong bếp từ, tụ quạt Trong quạt điện, động cơ điện một pha, tụ điện có tác dụng làm lệch từ trường để khởi động quạt, nếu nó chết quạt sẽ không quay Tụ lọc nhiễu được sử dụng để lọc nhiễu cao tần Nhiễu cao tần
có thể là xung xuất hiện sau khi sét đánh hoặc do các thiết bị điện khác gây ra đi theo đường điện lưới vào mạch Tụ chống sét được mắc song song với nguồn AC-
IN và nằm sau cầu chì Tụ chống sét giúp bảo vệ quá áp trong mạch này
Trong nhà trường phổ thông học sinh được học tụ điện ở phần Vật Lí lớp 11, Công nghệ lớp 12, và Vật lí 12 Trong khuôn khổ lớp 11 Học sinh được học tụ trong các mạch một chiều Hơn nữa trong các đề thi các câu hỏi của phần tụ điện là không thể thiếu Đặc biệt các đề thi học sinh giỏi phần tụ điện thương là các bài toán khó Học sinh phải nắm chắc kiến thức, hiểu rõ hiện tượng mới không bị nhầm
Để học sinh có những vốn kiến thức chắc chắn về tụ điện, đồng với kinh nghiệm giảng dạy ôn thi trung học phổ thông quốc gia, ôn thi học sinh giỏi Trong quá trìnhtìm tòi và sưu tầm tài liệu tôi đã đưa ra các dạng giải bài tập phần tụ giúp học sinh học và làm bài được dễ dàng hơn
Trang 65 Mô tả bản chất của sáng kiến:
A CƠ SỞ LÍ THUYẾT
I Định nghĩa : Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau Mỗi vật dẫn đó gọi là
một bản của tụ điện Khoảng không gian giữa hai bản có thể là chân không hay bịchiếm bởi một chất điện môi nào đó
Kí hiệu :
II Điện dung của tụ điện : đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện
Q C U
Trong đó : C là điện dung của tụ điện ; đơn vị : fara ; ký hiệu : F
Q : độ lớn điện tích trên mỗi bản tụ điện (C)
III Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng : 4.
S C
kd
Trong đó :
S : là phần diện tích đối diện giữa hai bản tụ (m2)
: hằng số điện môi của chất điện môi chiếm đầy giữa hai bản ; d : khoảng cách
giữa hai bản tụ
IV Ghép tụ điện khi chưa tích điện cho tụ
Cách ghép Ghép song song (C1 // C2 //…//Cn) Ghép nối tiếp (C1 nt C2 nt…nt Cn)Điện tích Q b Q Q1 2 Q n Q b Q1 Q2 Q n
hoặc
2
Trong đó : V = S.d : thể tích khoảng không gian giữa hai bản tụ
S : là phần diện tích đối diện giữa hai bản (m2)
d : khoảng cách giữa hai bản tụ
C
Trang 7B PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI.
I DẠNG I: ĐIỆN DUNG, ĐIỆN TÍCH, HIỆU ĐIỆN THẾ.
I.1 PHƯƠNG PHÁP
- Áp dụng các công thức:
- Lưu ý các trường hợp sau
+ Nếu hai bản tụ luôn được mắc vào nguồn có hiệu điện thế U thì Hiệu điệnthế giữa hai bản tụ cũng là U
+ Nếu sau khi tích điện cho tụ rồi ngắt tụ ra khỏi nguồn thì tụ không đượctích điện nên điện tích của tụ không đổi
1.2 BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1.1 : 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
Bài giải:
Áp dụng công thức
Điện tích của tụ là: Q = C.U = 3nC
- Khi ngắt nguồn : tụ điện vẫn ở trạng thái 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
Bài 1.2 : 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) Ngắt tụ ra khỏi nguồn, đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách chúng tăng gắpđôi Tính điện dung C1, Q1, U1
b) Vẫn nối tụ với nguồn , đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách chúng tăng gắpđôi Tính điện dung C2, Q2, U2
Bài giải:
a) Ta có Q C U . 600.600 36.10 4pC
Khi ngắt nguồn : Q1 = Q = 36.104pC
7
Trang 8C123 // C4 nên U123 = U4 = U1234 = (V)
nên Q4 = C4.U4 = và Q123 = C123.U123 =
C12 nt C3 nên Q3 = Q12 = Q123 = suy ra U12 = Q12/C12 =
A
B
C1 C2
C3 C4
C5
Trang 9Do C1 // C2 nên U1 = U2 = suy ra Q1 = và Q2 =
Bài 2.2 :Cho bộ 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
Bài giải:
Ta có: (C1 nt C2) // (C3 nt C4) :
1 2 12
1 2
2
3 4
2
U=900V Tìm hiệu điện thế UAB?
Bài giải: Gọi điểm nối giữa C1 và C3 là M thì:
UAB = UMB – UMA = U3 – U1
⇒ U₁₂₃₄ = 600V ⇒ U₁₂ = U₃₄ = 600 V
Ta có U₁₂ = U₁ + U₂ = 600 ⇒
Mà Q₁ = Q₂ ⇒ Q₁ = Q₂ = 1,2.10⁻³ (C) ⇒ U₁ = 400 V
Mặt khác U₃₄ = 600 ⇒ U₃ + U₄ = 600 ⇔
Mà Q₃ = Q₄ ⇒ Q₃ = Q₄ = 1,2.10⁻³ (C) ⇒ U₃ = 300 V
Vậy: UMN = U₃ – U₁ = 300 – 400 = –100V
Bài 2.4: Cho bộ tụ được mắc như hình vẽ Trong đó :
C1 = C2 = C3 = 6F ; C4 = 2F ; C5 = 4F ; UAB = 31V
a) Điện dung tương đương của bộ tụ
b) Điện tích và hiệu điện thế trên từng tụ điện
B
Trang 10Bài 2.5: Một bộ gồm n tụ điện giống nhau được nối tiếp với nhau và tích điện đến
hiệu điện thế U Khi đó giữa các bản tụ được lắp đầy một chất điện môi lỏng cóhằng số điện môi Sau đó có k tụ điện điện môi chảy ra ngoài.Hiệu điện thế trên
bộ tụ sẽ bị thay đổi như thế nào nếu sau khi tích điện cho bộ tụ thì các tụ được tách
ra khỏi nguồn điện
Bài giải:
Gọi C là điện dung của mỗi tụ ban đầu khi điện môi chưa bị chảy ra ngoài, điện dung của bộ tụ: C1 =
C n
Điện tích của bộ tụ:Q =
C
n U khi có k tụ có điện môi chảy ra ngoài:
- Điện dung tương đương của k tụ: C’ =
C k
n
Vậy hiệu điện thế của bộ tụ tăng thêm một lượng
U = U2 – U1 =
( 1)
k U n
+ Tụ điện tạo bởi hai vật dẫn và ngăn cách nhau bởi lớp điện môi
+ Hai bản nào được nối với nguồn để ở ngoài cùng
+ Hai bản nào được nối với nhau bằng một dây dẫn thì chúng cùng điện thếnên có thể chập với nhau
Trang 11+ Bản nào tham gia vào hai tụ thì sẽ bị phân chia hoặc rẽ nhánh.
Bước 2: Áp dụng công thức của tụ để tính toán.
Lưu ý: Bản nào mà tham gia vào nhiều tụ thì điện tích trên bản ấy bằng
tổng điện tích trên từng phần cộng lại
3.2 BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 3.1: Bốn tấm kim loại phẳng giống nhau như hình vẽ
Khoảng cách BD= 2AB=2DE B và D được nối với nguồn
điện U=12V, sau đó ngắt nguồn đi Tìm hiệu điện thế giữa
Tụ CBA nối tiếp với tụ CED rồi mắc song song với tụ CBD
Do BD = 2AB = 2CE nên
CBA = CED = 2CBD
Điện dung của bộ tụ lúc đầu:
C0 = CBD + = 2CBD
Điện tích của bộ tụ lúc đầu Q0 = UC0 = 12.2CBD = 24CBD
Sau khi ngắt nguồn thì điện tích của bộ tu không thay đổi
a Khi nối A với B thì bộ tụ gồm tụ CED mắc song song với tụ CBD
Khi đó điện dung của bộ tụ Ca = CBD + CDE = 3CBD
Bài 3.2: Ba tấm kim loại phẳng giống nhau đặt song
song với nhau như hình vẽ Diện tích của mỗi bản là
S= 100cm2, Khoảng cách giữa hai bản liên tiếp là
d= 0,5cm Nối A và B với nguồn có U= 100V
a Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi
C
A B D
C
A B D
C
A B D
C
B D
D B
1 2
Trang 12Điện tích của bộ tụ Qb = U.Cb = 31,8C.
Vì hai tụ mắc song song với nhau nên : U = U1 = U2 = 100V
Bài 3.3: Bốn tấm kim loại phẳng hình tròn đường kính
D=12cm đặt song song cách đều, khoảng cách giữa 2
tấm liên tiếp d= 1mm Nối 2 tấm A với C, rồi nối B, D
với nguồn U=20V
Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi tấm
Bài giải:
Mạch điện được vẽ lại:
Mạch có 3 tụ giống nhau Mỗi tụ có điện dung là:
Ta có: C = = 10-10 F
CABC = 2C = 2.10-10 F
Qb = QAD = QABC = U.Cb = 20 F F
Vì UAB = UBC mà CAB = CBC nên: QAB = QBC = F
F
IV DẠNG IV: CHO VÀO GIỮA HAI BẢN TỤ MỘT TẤM KIM LOẠI
HOẶC MỘT TẤM ĐIỆN MÔI HOẶC NHÚNG CÁC BẢN TỤ VÀO ĐIỆN MÔI.
4.1 PHƯƠNG PHÁP
Bước 1: Chia tụ thành các tụ nhỏ theo qui tắc : để có tụ phảo có hai vật dẫn ngăn
cách nhau bởi lớp điện môi
Bước 2: Vẽ sơ đồ mạch của tụ
Bước 3: - Tính điện dung của từng tụ
- Áp dụng các công thức điện dung tương đương, điện tích, để tính toán
4.2 BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 4.1: Tụ phẳng không khí, bản tụ hình tròn bán kính R=48cm cách nhau đoạn
d=4cm Nối tụ với hiệu điện thế U=100V
A
B C D
B
B
C A
D
Trang 13a) Điện dung, điện tích, cường độ điện trường:
Điện dung của tụ phẳng trong không khí:
Co=
Điện tích của tụ: Q = Co U = 16.10-9 C =16nC
Độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản tụ:
E=
b)Ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi đưa vào một tấm kim
loại Gọi khoảng cch giữa một mặt của tấm kim loại đến bản tụ gần nhất là x
Mỗi mặt kim loại và một bản tụ tạo thành một tụ điện Hệ thống tương
đương với hai tụ điện C1 và C2 mắc nối tiếp mà khoảng cách giữa các bản
của mỗi tụ tương ứng là x và (d – l – x).
Ta có: ;
Gọi điện dung tương đương của bộ tụ là C
Ta có:
Suy ra: Nên
Do ta đã ngắt tụ khỏi nguồn trước khi đưa tấm kim loại vào nên điện tích của bộ tụ điện không đổi: Q’ = Q = 16.10-9 C
Hiệu điện thế của tụ:
Nếu tấm kim loại rất mỏng: ; C = Co
Điện dung và hiệu điện thế của tụ sẽ có gi trị tính được như trong câu a ( Tức
là không thay đồi gì)
b) Tụ điện có điện môi:
Thay tấm kim loại bằng tấm điện môi
Từ kết quả ở câu b, ta thấy: có thể áp vào hai bên mặt điện môi hai tấm kim loại thật mỏng mà điện dung của hệ không đổi Hệ thống tương đương với ba tụ điệnghép nối tiếp: tụ C1 có điện môi không khí, khoảng cách hai bản tụ là x, tụ C2 có
điện môi , khoảng cách hai bản tụ là l, tụ C3 có điện môi không khí, khoảng cách hai bản tụ là: d – l – x
Trang 14Bài 4.2: Một tụ điện phẳng có điện dung
C0 Tìm điện dung của tụ điện khi đưa vào bên
trong tụ một tấm điện môI có hằng số điện môi
, có diện tích đối diện bằng một nữa diện tích
một tấm, có chiều dày bằng một phần ba
khoảng cách hai tấm tụ, có bề rộng bằng bề
rộng tấm tụ, trong hai trường hợp sau:
Bài giải: a) Đói với hình (a) sẽ có ba tụ điện
Ba tụ này được mắc theo sơ đồ:
- Tụ điện C2 là tụ không khí có diện tích
đối diện S/2, khoảng cách giữa 2 tấm bằng
2d/3 và có điện dung:
3 2
S
1 5
b) Đối với hinh (b) có 5 tụ được mắc theo sơ đồ: C3// (C2 nt C1 nt C4) // C5
- Tụ C3 là tụ không khí có diện tích đối diện là S3 , khoảng cách giữa 2 tấm là d3 = d, điện dung C3= S
Trang 15- Tụ C1 là tụ điện môi có diện tích đối diện là S1 và khoảng cách giữa 2 tấm là d1,
điện dung C2 = 2 3
. 0
.
d
C d
- Tụ C5 là tụ không khí có diện tích đối diện là S5, khoảng cách giữa 2 tấm là d, có
Bài 4.3 : Một tụ điện phẳng đặt trong không khí điện dung của nó là C Khi dìm
một nửa ngập trong điện môi có hằng số điện môi là 3, một nửa trong không khíđiện dung của tụ là bao nhiêu?
Điện dung của Tụ ban đầu là
Phần tụ bị ngập một nửa trong điện môi
Phần tụ bị ngập một nửa trong điện môi
Phần tụ bị ngập ngoài không khí là
điện dung của tụ lúc này là
Bài 4.4 : Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vuông cạnh
15
(H.9)
Trang 16a = 30cm, đặt cách nhau một khoảng d = 4mm nhúng chìm hoàn toàn trong một thùng dầu có hằng số điện môi (H.9).Hai bản cực được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động E = 24V, điện trở trong không đáng kể.
a Tính điện tích của tụ
b.Bằng một vòi ở đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài và dầu trong thùng hạ thấp dần đều với vận tốc v = 5mm/s Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch trong quá trình dầu hạ thấp
c.Nếu ta bỏ nguồn điện trước khi tháo dầu thì điện tích và hiệu điện thế của tụ thay đổi thế nào?
+ Tụ C1 có điện môi không khí:
+ Tụ C2 có điện môi là dầu:
+ Điện dung của tụ trong khi tháo dầu:
+ Điện tích của tụ trong khi tháo dầu:
+ Dòng điện:
c Nếu bỏ bỏ nguồn thì Q và U thay đổi thế nào:
+ Nếu bỏ nguồn: Q không thay đổi, vì C thay đổi nên U thay đổi
+ Khi tháo hết dầu thì : vt=a,
V DẠNG V: TỤ CÓ CHỨA NGUỒN, TÍNH ĐIỆN LƯỢNG DỊCH CHUYỂN,
SỐ ELECTRON DỊCH CHUYỂN, CHIỀU DỊCH CHUYỂN.
5.1 PHƯƠNG PHÁP
Bước 1: Tính điện tích của các tụ trước khi ghép.
Bước 2: Sau khi ghép giả sử các cực của các tụ.
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích
Tại mỗi chỗ nối ( Lưu ý Q lấy theo dấu của các bản cực )
5.2 BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 5.1: Đem tích điện cho tụ điện C1 = 3F đến hiệu điện thế U1 = 300V, cho tụđiện C2 = 2F đến hiệu điện thế U2 = 220V rồi:
a) Nối các tấm tích điện cùng dấu với nhau
b) Nối các tấm tích điện khác dâu với nhau
c) Mắc nối tiếp hai tụ điện (hai bản âm được nối với
nhau) rồi mắc vào hiệu điện thế U = 400V
Tìm điện tích và hiệu điện thế của mỗi tụ trong tong trường hợp trên.
Trang 17Bài giải:
- Điện tích của các tụ trước khi mắc thành mạch điện:
q1 = C1U1 = 900C,
q2 = C2U2 = 400C
a) Khi nối các tấm cùng dấu với nhau (hình a)
Coi các tụ được mắc song song : U1’ = U2’
áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho 2 tấm a và c :
c) Khi mắc nối tiếp các tụ điện
Giả sử điện tích các tấm tụ điện có dấu như hình vẽ
Bài giải:
Điện tích của các tụ trước khi nối
Q1 = 80C1; Q2 = C2.U2 = 960µC
TH1: Nối hai bản cùng dấu với nhau
Tại chỗ nối: Tổng điện tích của các bản trước khi nối
Qtruoc = 80C1 + 960
Sau khi nối dấu điện tích trên mỗi bản không đổi
Điện tích của các tụ sau khi nối
Trang 18Giả sử nối bản âm của tụ 2 với bản dương của tụ1.
Tại chỗ nối: Tổng điện tích của các bản trước khi nối
Qtruoc = 80C1 - 960
Giả sử sau khi nối các bản tại chỗ nối đều tích điện âm
Điện tích của các tụ sau khi nối
Vậy điều giả sử là đúng
Bài 5.3: Cho tụ điện AB, điện dung C1 = 3 µF, điện tích q1 = 6.10-4(C), A mang điện tích dương Tụ DE có điện dung C2 = 4µF, điện tích q2 = 4,8.10-4(C),
D mang điện tích dương Tính hiệu điện thế của bộ tụ khi:
VI DẠNG VI: TỤ CÓ CHỨA NGUỒN, TÍNH ĐIỆN LƯỢNG DỊCH
CHUYỂN, SỐ ELECTRON DỊCH CHUYỂN, CHIỀU DỊCH CHUYỂN 6.1 PHƯƠNG PHÁP
Trường hợp 1: Nếu không có dòng điện trong mạch
Bước 1: Giả sử các cực của các bản tụ.
Bước 3: Tính điện lượng dịch chuyển qua M Chỉ xét các bản tụ nối với M ( cùng
một phía nối với M)
+ Tính tổng điện tích của các bản tụ nối với M lúc ban đầu là Qbđ
+ Tính tổng điện tích của các bản tụ nối với M lúc sau là Qs
+ Điện lượng dịch chuyển qua M là:
+ Số e dịch chuyển là
Trang 19Trường hợp 2: Nếu có dòng điện trong mạch
Bước 1: Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.
Lưu ý: Nhánh nào chứa tụ thì xóa nhánh đó đi vì tụ ngăn không cho dòng điện 1 chiều đi qua
Bước 2: Xét các vòng kín Để tính hiệu điện thế của các tụ
Áp dụng công thức Q = C.U để tính điện tích của tụ
Bước 3: Tính điện lượng dịch chuyển qua M.
+ Tính tổng điện tích của các bản tụ nối với M lúc ban đầu là Qbđ
+ Tính tổng điện tích của các bản tụ nối với M lúc sau là Qs
+ Điện lượng dịch chuyển qua M là:
Không có dòng điện trong mạch
Giả sử các cực của tụ như hình vẽ
Ta có
UAM + UMN + UNA = 0 UC1 + UC3 – U1 = 0
Thay số UC1 + UC3 – 18 = 0 (1)
UBM + UMN + UNB = 0 U2 + UC3 – U2 = 0
Thay số UC2 + UC3 – 10 = 0 (2)
Tại điểm M ta có : - Q1 – Q2 + Q3= 0 - C1.UC1 – C2UC2+C3UC3 = 0
Thay số - 2.UC1 – 10UC2+5UC3 = 0 (3)
Kết hợp (1), (2), (3) ta tính được: U1 = 10V ; U2 = 2V ; U3 = 3V
Q1 = 20µC; Q2 = 20µC; Q3 = 15µC
Bài 6.3 :.Cho mach như hình vẽ Biết U1=12V, U2=24V;
C1=1F, C2=3F Lúc đầu khoá K mở.
a) Tính điện tích và HĐT trên mỗi tụ?
b) Khoá K đóng lại Tính điện lượng qua khoá K
Bài giải:
a) K mở Giả sử các cực của tụ như hình vẽ
Tại M ta có Q1 - Q2 = 0 Vậy C1.UC1 = C2UC2
Thay số ta được UC1 = 3UC2 (1)
UBM + UMA = UBN + UNA = 24- 12 = 12
Hay UC1 + UC2 = 12 (2)
19
C3 + U1 - U2
+ N
K
+ U1 - - U2 +
N M
