Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 1 Bài 7 Tụ điện

Chọn phương án đúng.

Bốn tụ điện như nhau, mỗi tụ điện có điện dung C và được ghép nối tiếp với nhau. Điện dung của bộ tụ điện đó bằng:

A. 2C        B. C/2   

C. 4C        D. C/4

Hướng dẫn giải:

Điện dung của bộ tụ điện có điện dung C và được ghép nối tiếp với nhau sẽ bằng C/4 

Chọn đáp án D.

---

Chọn phương án đúng

Bốn tụ điện như nhau, mỗi tụ điện có điện dung C và được ghép song song với nhau. Điện dung của bộ tụ điện đó bằng.

A. 2C         B. C/2     

C. 4C         D. C/4

Hướng dẫn giải:

Điện dung của bộ tụ điện có điện dung C và được ghép song song với nhau là:

\(C = {C_1} + {C_2} + {C_3} + {C_4} = 4C\)

Chọn đáp án C.

---

Một tụ điện có điện dung 500 pF được mắc vào hai cực của một máy phát điện có hiệu điện thế 220V. Tính điện tích của tụ điện

Hướng dẫn giải:

Điện tích của tụ điện khi được mắc vào nguồn \(U = 220V\) là:

\(\begin{array}{l} Q = CU = {500.10^{ - 12}}.220\\ = {110.10^{ - 9}}C = 0,{11.10^{ - 6}}C = 0,11{\rm{ }}\mu C \end{array}\)

Đáp án: \(Q = 0,11{\rm{ }}\mu C\)

---

Cho một tụ điện phẳng mà hai bản có dạng hình tròn bán kính 2 cm và đặt trong không khí. Hai bản cách nhau 2mm.

a) Tính điện dung của tụ điện đó

b) Có thể đặt một hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu vào hai bản của tụ điện đó? Cho biết điện trường đánh thủng đối với không khí là 3.10⁶ V/m.

Hướng dẫn giải:

a) Điện dung của tụ điện là:

\(\begin{array}{l} C = \frac{{\varepsilon S}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}} = \frac{{\varepsilon \pi {R^2}}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}}\\ = \frac{{1.{{\left( {{{2.10}^{ - 2}}} \right)}^2}}}{{{{9.10}^9}.4.\left( {{{2.10}^{ - 3}}} \right)}} = 0,{055.10^{ - 10}}F\\ \Leftrightarrow C = 5,5pF \end{array}\)

b) Hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản tụ là:

\({U_{max}} = {E_{max}}.d = {3.10^6}{.2.10^{ - 3}} = {6.10^3} = 6000{\rm{ }}V\)

Đáp số:

a) C = 5,5 pF

b) U = 6000 V

---

Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có dấu hiệu điện thế 50 V. Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách của hai bản tụ điện tăng gấp hai lần. Tính hiệu điện thế của tụ điện khi đó.

Hướng dẫn giải:

Điện dung của tụ điện:

\(C = \frac{Q}{U} = \frac{{\varepsilon \pi {R^2}}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}}\)

Do tụ điện được ngắt ra khỏi nguồn nên điện tích trên hai bản tụ không thay đổi

Dựa trên công thức tính điện dung ta thấy C tỉ lệ nghịch với d.

Khi \({d_2} = 2.{d_1}\) thì \({C_2} = \frac{{{C_1}}}{2}\)

Mặt khác U tỉ lệ nghịch với C khi Q không đổi nên: 

\({U_2} = 2{U_1} = 2.50 = 100V\)

Đáp số: \(U=100V\)

---

Hai tụ điện có điện dung C₁ = 0,4 μF, C₂ = 0.6μF ghép song song với nhau. Mắc bộ tụ điện đó vào nguồn điện có hiệu điện thế U < 60V thì một trong hai bản tụ điện đó có điện tích bằng 3.10^-5 C. Tính

a) Hiệu điện thế U

b) Điện tích của tụ điện kia

Hướng dẫn giải:

a) Giả sử tụ 1 có điện tích: Q₁ = 3.10^-5 C

Khi đó hiệu điện thế hai đầu tụ điện thứ nhất là :

\({U_1} = \frac{{{Q_1}}}{{{C_1}}} = \frac{{{{3.10}^{ - 5}}}}{{0,{{4.10}^{ - 6}}}} = 75V\)

Theo giả thiết, bộ tụ điện được mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U < 60V nên điều giả sử trên là không đúng.

Vậy tụ hai có: Q₂= 3.10^-5 C

Khi đó hiệu điện thế hai đầu tụ điện thứ hai:

\({U_2} = \frac{{{Q_2}}}{{{C_2}}} = \frac{{{{3.10}^{ - 5}}}}{{0,{{6.10}^{ - 6}}}} = 50V\)

Vậy hiệu điện thế \(U=50V\)

b) Vì hai tụ ghép song song nên : \({U_1} = {U_2} = U = 50V\)

Điện tích của tụ C₁:

\({Q_1} = {C_1}.{U_1} = 0,{4.10^{ - 6}}.50 = {2.10^{ - 5}}C\)

Đáp số: \(U = 50V;{\rm{ }}{Q_1} = {2.10^{ - 5}}C\)

---

Điện dung của ba tụ điện ghép nối tiếp với nhau là C₁ = 20pF, C₂ = 10pF, C₃ = 30pF. Tính điện dung của bộ tụ điện đó.

Hướng dẫn giải:

Ba tụ điện ghép nối tiếp nên điện dung của bộ tụ:

\(\begin{array}{l} \frac{1}{{{C_{nt}}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}} + \frac{1}{{{C_3}}} = \frac{1}{{20}} + \frac{1}{{10}} + \frac{1}{{30}}\\ \Leftrightarrow \frac{1}{{{C_{nt}}}} = \frac{{11}}{{60}}\\ \Rightarrow {C_{nt}} = \frac{{60}}{{11}} = 5,45{\rm{ }}pF \end{array}\)

Đáp số: \({C_{nt}} = 5,45{\rm{ }}pF\)

---

Cho ba tụ điện được mắc thành bộ theo sơ đồ như hình 7.7. Cho C₁ = 3μF, C₂ = C₃ = 4μF. Nối hai điểm M, N với một nguồn điện có hiệu điện thế U = 10V. Hãy tính

a) Điện dung và điện tích của bộ tụ điện đó.

b) Hiệu điện thế và điện tích trên mỗi tụ.

Hướng dẫn giải:

a) Điện dung của bộ tụ:

Bộ tụ điện bao gồm: C₁ mắc song song với (C₂ nt với C₃)

\({C_b} = {C_1} + \frac{{{C_2}.{C_3}}}{{{C_2} + {C_3}}} = 3 + \frac{{4.4}}{{4 + 4}} = 5\mu F\)

Điện tích của bộ tụ điện:

\(Q = {C_b}.U = {5.10^{ - 6}}.10 = {5.10^{ - 5}}C\)

b) Hiệu điện thế và điện tích trên mỗi tụ điện:

+ Với tụ \({C_1}:{U_1} = {U_{MN}} = 10V\)

\({Q_1} = {C_1}.{U_1} = {3.10^{ - 6}}.10 = {3.10^{ - 5}}C\)

+ Với tụ \({C_2}nt{C_3}:{\rm{ }}{Q_2} = {Q_3} = {C_{23}}.{U_{MN}} = {2.10^{ - 6}}.10 = {2.10^{ - 5}}C\)

\(\begin{array}{l} {U_2} = \frac{{{Q_2}}}{{{C_2}}} = \frac{{{{2.10}^{ - 5}}}}{{{{4.10}^{ - 5}}}} = 5V\\ {U_3} = \frac{{{Q_3}}}{{{C_3}}} = \frac{{{{2.10}^{ - 5}}}}{{{{4.10}^{ - 5}}}} = 5V \end{array}\)

Đáp số: 

\(\begin{array}{l} a){\rm{ }}\,\,{C_b} = 5\mu F\\ b){\rm{ }}\,\,{U_1} = 10V,{Q_1} = {3.10^{ - 5}}C\\ {U_2} = {U_3} = 5V,{Q_2} = {Q_3} = {2.10^{ - 5}}C \end{array}\)

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 1 Bài 7 Tụ điện được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt!