Công thức, cách tính năng lượng tụ điện (hay, chi tiết)

Công thức tính năng lượng tụ điện Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, biết Cách tính năng lượng tụ điện từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 11.

Bài viết Công thức tính năng lượng tụ điện gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và 3 Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính năng lượng tụ điện Vật Lí 11.

1. Công thức

Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng.  

Đó là năng lượng điện trường.

Công thức tính năng lượng của điện trường trong tụ điện:

 

 

 Với W: Năng lượng điện trường (J)

        Q: Điện tích của tụ điện  

        C. Điện dung của tụ điện (F)

        U. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ (V) 

           

2. Bài tập minh họa

Bài tập 1: Một tụ điện có điện dung C₁=0,2μF, khoảng cách giữa hai bản là d₁ = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.Tính năng lượng của tụ điện.

Hướng dẫn giải: 

Áp dụng công thức

Năng lượng của tụ điện là  

Bài tập 2: Một tụ điện phẳng có hai bản hình tròn bán kính 30 cm, khoảng cách giữa hai bản là 1 cm, ở giữa là không khí. Tụ điện được tích điện bởi hiệu điện thế 600V.

a. Tính điện tích của tụ điện

b. Tụ điện được ngắt ra khỏi nguồn điện và các bản được đưa lại gần nhau để khoảng cách giữa chúng giảm một nửa. Tính hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện. Năng lượng của tụ điện đã thay đổi bao nhiêu lần?

Hướng dẫn giải: 

a) Áp dụng công thức  

b) Ngắt tụ khỏi nguồn thì điện tích của tụ không đổi.

các bản được đưa lại gần nhau để khoảng cách giữa chúng giảm một nửa 

=> d’ = 0,5cm = 5.10^-3m

=>  

Ta được  

Lại có, năng lượng của tụ trước khi ngắt khỏi nguồn  

Năng lượng của tụ sau khi ngắt khỏi nguồn và đưa lại gần nhau  

Suy ra  
 => Năng lượng của tụ điện giảm 2 lần

 

3. Bài tập tự luyện

Bài 1: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là 0,02 u. Biết $1u=931,5MeV/c^2$. Phản ứng hạt nhân này

A. thu năng lượng 18,63 MeV.

B. thu năng lượng 1,863 MeV.

C. tỏa năng lượng 1,863 MeV.

D. tỏa năng lượng 18,63 MeV.

Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân: $T+D\to \alpha +n$. Biết năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân T và α lần lượt là 2,823 MeV; 7,076 MeV và độ hụt khối của hạt nhân D là 0,0024u. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là

A. 17,599 MeV.

B. 17,499 MeV.

C. 17,799 MeV.

D. 17,699 MeV.

Bài 3: Cho phản ứng hạt nhân: ${}_{92}^{234}U{\to }_2^{4}He{+}_{90}^{230}Th$. Gọi a, b và c lần lượt là năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân Urani, hạt α và hạt nhân Thôri. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng

A. 4b + 230c – 234a.

B. 230c – 4b – 234a.

C. 234a – 4b – 230c.

D. 4b + 230c + 234a.

Bài 4: Dùng hạt proton có động năng là 5,45 MeV bắn vào hạt nhân ${}_4^{9}Be$ đứng yên để gây ra phản ứng: $p{+}_4^{9}Be\to X{+}_3^{6}Li$. Biết động năng của các hạt X, ${}_3^{6}Li$ lần lượt là 4 MeV và 3,575 MeV, năng lượng của phản ứng này là

A. toả 1,463 MeV.

B. thu 3,0072 MeV.

C. toả 2,125 MeV.

D. thu 29,069 MeV.

Bài 5: Hạt proton có động năng 5,95MeV bắn vào hạt nhân ${}_4^{9}Be$ đứng yên sinh ra hạt X và hạt nhân ${}_3^{7}Li$. Cho khối lượng các hạt nhân Be, proton, Li và hạt X lần lượt là 9,01219u; 1,00783u; 6,01513u và 4,00260u. Biết hạt nhân Li bay ra với động năng 3,55MeV. Động năng của X là bao nhiêu?

A. 2,89 MeV.

B. 1,89 MeV.

C. 4,51 MeV.

D. 2,56 MeV.

Bài 6: Một proton có động năng là 4,8 MeV bắn vào hạt nhân ${}_{11}^{23}Na$ đứng yên tạo ra hạt α và hạt X. Biết động năng của hạt α là 3,2 MeV và tốc độ hạt α bằng 2 lần vận tốc hạt X. Năng lượng tỏa ra của phản ứng là

A. 1,5 MeV.

B. 3,6 MeV.

C. 1,2 MeV.

D. 2,4 MeV.

Bài 7: Cho phản ứng hạt nhân: ${}_1^{2}D{+}_1^{2}D{\to }_2^{3}He{+}_0^{1}n$. Biết khối lượng của ${}_1^{2}D, {}_2^{3}He, {}_0^{1}n$ lần lượt là $m_D=2,0135u$; $m_{He}=3,0149u$; $m_n=1,0087u$. Khối lượng Đơteri cần thiết để có thể thu được năng lượng nhiệt hạch tương đương với năng lượng toả ra khi đốt 1 tấn than là (biết năng lượng toả ra khi đốt 1kg than là 30000 kJ)

A. 0,4 g.

B. 4 kg.

C. 8 g.

D. 4 g.

Bài 8: Một lò phản ứng phân hạch có công suất 200 MW. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của ${}^{235}U$ và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra 200 MeV. Khối lượng ${}^{235}U$ mà lò phản ứng tiêu thụ trong 3 năm là:

A. 461,6g

B. 461,6kg

C. 230,8kg

D. 230,8g

Bài 9: Prôtôn bắn vào nhân bia Liti (${}_3^7\text{Li}$) đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X giống hệt nhau bay ra. Biết tổng khối lượng hai hạt X nhỏ hơn tổng khối lượng của Prôtôn và Liti. Chọn câu trả lời đúng:

A. Phản ứng trên tỏa năng lượng.              

B. Tổng động lượng của 2 hạt X nhỏ hơn động lượng của prôtôn.

C. Phản ứng trên thu năng lượng.             

D. Mỗi hạt X có động năng bằng 1/2 động năng của protôn.

Bài 10: Hạt nhân pôlôni ${}_{84}^{210}\text{Po}$ là chất phóng xạ anpha a . Biết hạt nhân mẹ dang đứng yên và lấy gần đúng khối lượng các hạt nhân theo số khối A. Hãy tìm xem bao nhiêu phần trăm của năng lượng toả ra chuyển thành động năng hạt a.

A. 89,3%.

B. 98,1%.

C. 95,2%.   

D. 99,2%.

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

• Công thức tính lực tĩnh điện

• Công thức định luật Cu - lông

• Công thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm

• Công thức tính cường độ điện trường

• Công thức tính cường độ điện trường tổng hợp

---