Tụ điện là vật mà nghe qua chúng ta sẽ thấy, chúng rất dễ thấy trong các thiết bị điện, điện tử như tivi, tủ lạnh, quạt điện,… nên ta thấy tụ điện được sử dụng rất nhiều trong thực tế. Bạn xem: Công thức tính giá trị của tụ điện
Vậy tụ điện là gì? Công dụng của tụ là gì, làm thế nào để tiết kiệm tiền mua tụ? Cách viết công thức tính điện dung của tụ điện? Hãy cho chúng tôi biết qua bài viết dưới đây.
Bạn đang xem: Tụ điện phân
I. Tụ điện là gì?
1. Tụ điện là gì?
– Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt cạnh nhau và được ngăn cách bởi một lớp bảo vệ.
Tụ điện được sử dụng để lưu trữ điện tích.
– Tụ điện làm nhiệm vụ nạp và phóng điện trong mạch điện nên được dùng nhiều trong mạch điện xoay chiều và máy thu thanh.
– Phổ biến là tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại (thường là lá thiếc, kẽm hoặc nhôm) đặt song song và ngăn cách nhau bởi một lớp điện môi (thường là giấy làm chất cách điện như parafin). Hai kim loại này gọi là hai bản của tụ điện. Hai tấm và cửa chớp được cuộn lại và đặt trong vỏ kim loại.
Trong mạch điện, một tụ điện được biểu thị bằng ký hiệu này:
2. Cách nạp tụ điện
– Để cấp nguồn cho tụ điện ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện như hình vẽ sau:
Kích thước của hai tấm giống nhau về kích thước nhưng khác về ký hiệu. Ta gọi giá trị của bản dương là giá trị của tụ điện.
II. Điện dung của một tụ điện là gì?
1. Định nghĩa điện dung của tụ điện
Điện dung của tụ điện là đại lượng biểu thị khả năng tích điện của tụ điện ở các hiệu điện thế khác.
– Dung lượng của tụ điện được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện.
Công thức tính điện dung của tụ điện máy bay là:
(S là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện).
2. Đơn vị điện dung
Đơn vị của điện dung là fara, ký hiệu là F.
– Fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa các bản của nó hiệu điện thế cực đại là 1 V thì có thể chứa 1 C.
– Tụ điện thông dụng, có điện dung từ 10-12 F đến 10-16 F.
1μF = 10-6(F); 1nF = 10-9(F); 1pF = 10-12(F);
3. Các loại tụ điện
– Người ta thường lấy tên lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện
– Các loại tụ điện như: Tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,… tụ điện có điện dung thay đổi được gọi là tụ xoay.
– Ghi chú: Đối với bất kỳ tụ điện nào cũng có giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng, hai bản của tụ điện có hiệu điện thế lớn hơn hiệu điện thế phổ dụng thì chất điện môi giữa hai bản bị đánh thủng.
* Ví dụ: Trong trường hợp của mỗi tụ điện, nó thường có một giá trị dữ liệu, chẳng hạn như 12mF ~ 250(V). Sơ đồ đầu tiên cho thấy điện dung của một tụ điện. Dữ liệu thứ hai cho biết giá trị giới hạn của sự khác biệt có thể được áp dụng cho hai tụ điện. Vượt quá giới hạn đó có thể làm hỏng tụ điện.
4. Cường độ dòng điện trong tụ điện
– Khi tụ điện tích điện, điện trường trong tụ điện sẽ tích trữ năng lượng. Nó là một nguồn năng lượng điện.
Công thức tính hiệu điện thế trong tụ điện là:
Tất cả các thành phần điện đều mang năng lượng.
III. Bài tập Tụ điện, điện dung của tụ điện
Bài 1 trang 33 SGK Vật Lý 11: Tụ điện là gì? Nêu cấu tạo của tụ điện phẳng?
° Giải bài 1 trang 33 SGK Vật Lý 11:
– Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt cạnh nhau và được ngăn cách bởi một lớp bảo vệ. Nó được sử dụng để lưu trữ điện.
– Công dụng của tụ điện: nạp, phóng điện trong mạch điện.
– Tụ điện phẳng: gồm hai bản kim loại đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bởi một lớp điện môi.
– Ký hiệu của tụ điện trong mạch điện: C
* Bài 2 trang 33 SGK Vật Lý 11: Làm thế nào để tăng tụ điện? Giá trị của một tụ điện được gọi là giá trị của tấm nào?
° Giải bài 2 trang 33 SGK Vật Lý 11:
– Để tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản tụ điện với hai cực của một nguồn điện. Một tấm nối với cực dương sẽ được tích điện dương, một tấm nối với cực âm sẽ được tích điện. Kích thước của hai tấm giống nhau về kích thước nhưng khác về ký hiệu.
– Điện tích của bản dương gọi là điện tích của tụ điện.
* Bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 11: Điện dung của một tụ điện là gì?
° Đáp án bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 11:
– Điện dung của tụ điện là đại lượng biểu thị khả năng tích tiền của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định, được xác định bằng thương số giữa giá trị của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.
Đơn vị lực: Fara (F)
* Bài 4 trang 33 SGK Vật Lý 11: Điện dung của một tụ điện tích điện là gì?
° Giải bài 4 trang 33 SGK Vật Lý 11:
– Khi tụ điện tích điện thì giữa hai bản tụ điện có điện trường.
*Bài 5 trang 33 SGK Vật lý 11: Gọi Q, C, U lần lượt là điện tích, điện dung và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện. Những câu nào đúng?
AC bằng Q
BC bằng U
C. C phụ thuộc vào Q và U
D. C không phụ thuộc vào Q và U.
Hãy chọn từ đúng.
° Trả lời bài 5 trang 33 SGK Vật lý 11:
◊ Chọn câu trả lời: D. C độc lập với Q và U.
Điện dung của tụ điện được tính theo công thức:
Và
C chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của tụ điện, không phụ thuộc vào Q và U.
*Bài 6 trang 33 SGK Vật lý 11: Lần cuối cùng điều này sẽ xảy ra ở độ tuổi nào?
Giữa hai tấm kim loại là một lớp
A. Mi-chê
B. Nhựa Polyetylen
C. Giấy làm từ muối
D. Giấy được xử lý bằng parafin.
° Đáp án bài 6 trang 33 SGK Vật lý 11:
◊ Chọn câu trả lời: C. Giấy làm từ muối
– Vì dung dịch muối là chất dẫn điện nên điện tích C không phải là tụ điện.
Bài 7 trang 33 SGK Vật Lý 11: Trong trường hợp của tụ điện, nó ghi 20μF-200V. Nối hai bản của tụ điện vào hiệu điện thế 120V.
a) Tính giá trị của tụ điện.
b) Tính điện lượng mà tụ điện chứa được.
° Giải bài 7 trang 33 SGK Vật Lý 11:
a) Trên vỏ tụ điện có ghi 20μF – 200V.
⇒C = 20 μF = 20.10-6 F, Umax = 200V
– Nếu nối hai bản tụ điện với hiệu điện thế 120V thì tụ điện tích điện nếu:
Q = CU = 20.10-6.120 = 2400.10-6 (C) = 24.10-4 (C) = 2400 (μC)
b) Giá trị cực đại mà tụ điện tích được (bằng cách nối hai đầu tụ điện vào hiệu điện thế 200V):
Qmax = C.Umax = 20.10-6.200 = 4.10-3 (C) = 4000 (μC)
– Kết luận: a) Q = 24.10-4 (C); b) Qmax = 4.10-3 (C).
Bài 8 trang 33 SGK Vật Lý 11: Dựng một tụ điện có điện dung 20μF dưới hiệu điện thế 60V. Sau đó cắt bỏ tụ ở nguồn.
a) Tính thể tích của tấm q.
b) Tính công mà dòng điện trong tụ điện thực hiện khi phóng một điện tích Δq = 0,001q từ bản dương sang bản âm.
c) Xét thời điểm điện tích trên tụ điện chỉ là q/2. Tính công thực hiện bởi điện trường của tụ điện khi phóng điện Δq làm bề mặt của bản dương và bản âm tại thời điểm đó.
Xem thêm: Hiểu về mối quan hệ giữa hoàn cảnh và lòng tự trọng
° Giải bài 7 trang 33 SGK Vật Lý 11:
b) Khi điện tích Δq = 0,001q trong tụ điện chạy từ bản dương sang bản âm thì hiệu điện thế bên trong tụ điện có giá trị:
A = Δq.U = 0,001qU = 0,001.12.10-4,60 = 72.10-6 (J).
c) Điện áp cao:
– Khi có một điện tích Δq” = 0,001q” phát ra từ bản dương sang bản âm thì điện trường đã thực hiện một công:
