Công thức tụ điện lớp 11 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tụ điện lớp 11 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức tụ điện từ đó học tốt môn Vật Lí 11.

1. Công thức

• Điện dung của tụ điện: $C=\frac{Q}{U}$

Trong đó:

- Q được tính bằng đơn vị culong (C)

- U được tính bằng đơn vị vôn (V)

- C được tính bằng đơn vị fara (F).

Một đơn vị điện dung thường dùng:

+ 1 microfara (kí hiệu là µF) = 10^-6 F.

+ 1 nanofara (kí hiệu là nF) = 10^-9 F.

+ 1 picofara (kí hiệu là pF) = 10^-12 F.

• Điện dung của tụ điện phẳng: $C=\frac{\epsilon S}{4\pi kd}$

Trong đó: $k={9.10}^9\frac{{\text{Nm}}^2}{{\text{C}}^2}$.

$\epsilon$là hằng số điện môi của lớp điện môi giữa hai bản tụ ($\epsilon \approx 1$ với không khí).

S (m²) là diện tích của bản tụ.

d (m) là khoảng cách giữa hai bản tụ.

2. Ví dụ

Ví dụ 1. Một tụ điện gồm hai bản song song, khoảng cách giữa hai bản là $d={\mathrm{1,00.10}}^{-3}m$. Điện dung của tụ điện là $C=\mathrm{1,77}pF$ và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện là 3,00 V.

a) Tính độ lớn điện tích của tụ điện.

b) Tính độ lớn của cường độ điện trường giữa các bản.

Hướng dẫn giải

a) $Q=CU={\mathrm{1,77.10}}^{-12}.3={\mathrm{5,31.10}}^{-12}\text{C}$

b) $E=\frac{U}{d}=\frac{3}{{10}^{-3}}={\mathrm{3,00.10}}^3 \text{V/m}$

Ví dụ 2: Trong một ngày giông bão, xét một đám mây tích điện mang lượng điện tích âm có độ lớn 30 C đang ở độ cao 35 km so với mặt đất. Giả sử đám mây này có dạng đĩa tròn với bán kính 0,8 km; xem như đám mây và mặt đất tương đương với hai bản của một "tụ điện” phẳng với lớp điện môi giữa hai bản là không khí.

a) Xác định giá trị điện dung C của "tụ điện" nói trên.

b) Xác định cường độ điện trường trong khoảng giữa đám mây và mặt đất. Giả sử điện trường trong vùng không gian này là điện trường đều.

Hướng dẫn giải

a) Điện dung của "tụ điện" là: $C=\frac{\epsilon S}{4\pi kd}=\frac{1\cdot \pi \cdot {\left(\mathrm{0,8}\cdot {10}^3\right)}^2}{4\pi \cdot 9\cdot {10}^9\cdot \left(35\cdot {10}^3\right)}\approx \mathrm{5,1}\cdot {10}^{-10}\text{ F}$

b) Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là: $U=\frac{Q}{C}=\frac{30}{\mathrm{5,1}\cdot {10}^{-10}}\approx \mathrm{5,9}\cdot {10}^{10}\text{ V}$

Cường độ điện trường trong khoảng giữa đám mây và mặt đất (giữa hai bản tụ) là:

$E=\frac{U}{d}=\frac{\mathrm{5,9}\cdot {10}^{10}}{35\cdot {10}^3}\approx {\mathrm{1,7.10}}^6\text{ V/m}$

3. Bài tập

Câu 1. Tụ điện là

A. hệ thống hai vật dẫn đặt cách nhau một khoảng đủ xa.

B. hệ thống gồm hai vật đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.

C. hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.

D. hệ thống gồm hai vật dẫn đặt tiếp xúc với nhau và được bao bọc bằng điện môi.

Đáp án đúng là C

Câu 2. Tìm phát biểu sai

A. Tụ điện dùng để chứa điện tích.

B. Tụ điện chỉ dùng để tích điện trong mạch

C. Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và cách nhau bởi một lớp cách điện

D. Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định.

Đáp án đúng là B

Câu 3. Trong trường hợp nào sau đây ta có một tụ điện?

A. hai tấm kẽm ngâm trong dung dịch axit.

B. hai tấm thiếc ngâm trong dung dịch NaOH.

C. hai tấm gỗ khô đặt cách nhau một khoảng trong không khí.

D. hai tấm nhôm đặt cách nhau một khoảng trong nước nguyên chất.

Đáp án đúng là D

Câu 4. Điện dung của tụ điện được xác định bằng biểu thức:

A. C = QU.          

B. $C=\frac{Q}{U}$.            

C. $C=\frac{U}{Q}$.            

D. C =  $\frac{2Q}{U}$

Đáp án đúng là B

Câu 5. Khi tăng diện tích đối diện giữa hai bản tụ lên bốn lần và khoảng cách giữa hai bản tụ cũng tăng hai lần thì điện dung của tụ điện phẳng sẽ

A. tăng 2 lần.                                    

B. giảm 2 lần.                

C. tăng 4 lần.                                    

D. không đổi.

Đáp án đúng là A

Câu 6. Một tụ có điện dung 2 μF. Khi đặt một hiệu điện thế 5 V vào 2 bản của tụ điện thì tụ tích được một điện lượng là

A. 2.10^-6 C.          

B. 2.10^-5 C.          

C. 10^-6 C.             

D. 10^-5 C.

Đáp án đúng là D

Câu 7. 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.

Đáp án đúng là A

Câu 8. 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

Đáp án đúng là B

Câu 9. 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.

Đáp án đúng là C

Câu 10. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 5 V thì tụ tích được một điện lượng 2 μC. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10 V thì tụ tích được một điện lượng

A. 40 μC.             

B. 1 μC.               

C. 4 μC.               

D. 0,1 μC.

Đáp án đúng là C

Xem thêm các bài viết về công thức Vật Lí 11 sách mới hay, chi tiết khác:

• Công thức liên quan đến ghép tụ

• Công thức năng lượng của tụ điện

• Công thức cường độ dòng điện

• Công thức vận tốc trôi

• Công thức điện trở. Định luật Ohm

---