BÀI 14. TỤ ĐIỆN
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 14. TỤ ĐIỆN
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu: Màn hình cảm ứng (Hình 14.1) được sử dụng ngày càng phổ biến. Trong đó, màn hình cảm ứng điện dung (sử dụng tụ điện) hoạt động dựa vào khả năng nhường hoặc nhận điện tích của cơ thể con người khi có sự tiếp xúc với các thiết bị điện. Vậy, tụ điện là thiết bị có những đặc tính gì?
Ảnh
Lời giải: Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. Tụ điện có khả năng tích và phóng điện.
Điện môi trong điện trường
Điện môi trong điện trường
Điện môi trong điện trường
Những vật được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua được gọi là điện môi. Ví dụ: nhựa, cao su, thuỷ tinh, sứ,… - Khi điện môi được đặt trong một vùng không gian có điện trường, mỗi nguyên tử của điện môi bị phân cực và làm cho cả khối điện môi bị phân cực với hai mặt tích điện trái dấu nhau. Điều này dẫn đến điện trường tổng hợp bên trong khối điện môi có độ lớn nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài.
Ảnh
- Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là e.
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Liệt kê một số vật liệu có tính cách điện trong đời sống.
Lời giải: Vật liệu có tính cách điện: cao su, sứ, nhựa, thuỷ tinh, mica,…
Ảnh
Ảnh
Tụ điện
Khái niệm tụ điện
Khái niệm tụ điện
Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn được gọi là một bản của tụ điện.
Ảnh
- Khi nối hai bản của tụ điện vào hai cực của nguồn điện, hai bản này sẽ tích điện bằng nhau nhưng trái dấu, đây là quá trình nạp điện cho tụ. Khi nối hai bản của tụ với điện trở thì quá trình này là phóng điện.
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: Dựa vào cấu tạo của tụ điện ở Hình 14.4, hãy cho biết tụ điện có cho dòng điện một chiều đi qua không.
Lời giải: Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua vì ở giữa tụ điện là môi trường cách điện, nên không có hạt dẫn điện và không cho dòng điện một chiều đi qua
Ảnh
Điện dung của tụ điện
Điện dung của tụ điện
Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:
C = latex(Q/U)
Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F). Lưu ý: điện dung của tụ điện phẳng được xác định bằng công thức: C = latex((εS)/(4πkd)) với d là khoảng các giữa hai bản tụ, S là diện tích đối diện của hai bản tụ.
Luyện tập
Luyện tập: Xét một tụ điện được tích điện. Khi thay đổi điện dung của tụ, hiệu điện thế và điện tích của tụ có thay đổi không trong các trường hợp sau? a) Tụ vẫn còn được mắc vào nguồn điện một chiều. b) Tụ đã được tháo ra khỏi nguồn điện trước khi thay đổi điện dung.
Lời giải a) Tụ điện vẫn được mắc vào nguồn điện một chiều thì hiệu điện thế không đổi, khi thay đổi điện dung thì điện tích của tụ thay đổi. b) Tháo tụ ra khỏi nguồn điện thì điện tích không đổi, thay đổi điện dung thì hiệu điện thế hai đầu tụ thay đổi.
Ghép tụ điện
Bộ tụ điện ghép nối tiếp
Bộ tụ điện ghép nối tiếp
latex(1/(C_b)) = latex(1/(C_1)) + latex(1/(C_2)) + ... + latex(1/(C_n)) U = latex(U_1) + latex(U_2) + ... + latex(U_n) Q = latex(Q_1) = latex(Q_2) = ... = latex(Q_n)
Ảnh
Bộ tụ điện ghép song song
Bộ tụ điện ghép song song
Ảnh
U = latex(U_1) = latex(U_2) = ... = latex(U_n) Q = latex(Q_1) + latex(Q_2) + ... + latex(Q_n) latex(C_b) = latex(C_1) + latex(C_2) + ... + latex(C_n)
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Xét hai tụ điện có cùng điện dung lần lượt được mắc nối tiếp và song song để tạo ra hai bộ tụ điện khác nhau. Hãy so sánh điện dung của hai bộ tụ điện trên với điện dung của mỗi tụ điện thành phần.
Lời giải
Ta có: latex(C_1) = latex(C_2) = C Điện dung của bộ tụ điện khi mắc nối tiếp: latex(1/(C_(nt)) = 1/(C_1) + 1/(C_2) ⇒ C_(nt) = (C_1C_2)/(C_1 + C_2) = (C^2)/(2C) = C/2 < C_1 hoặc C_(nt) < C_2 Điện dung của bộ tụ điện khi mắc song song: latex(1/(C_(nt)) = C_1 + C_2 = 2C nên C_(nt) > C_1 hoặc C_(nt) > C_2
Vận dụng
Vận dụng: Quan sát Hình 14.10 và cho biết: a) giá trị điện dung của tụ điện. b) ý nghĩa các thông số trên tụ điện.
Lời giải a) Điện dung của tụ điện Hình 14.10 là C = 4700μF. b) Ý nghĩa: - Hiệu điện thế tối đa mà tụ có thể chịu được là 50 V nếu vượt quá giá trị này thì tụ điện sẽ bị hỏng. - Giá trị điện dung của tụ điện thể hiện khả năng có thể tích trữ nguồn điện.
Ảnh
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò
Ghi nhớ kiến thức trọng tâm Hoàn thành các bài tập trong sách bài tập Chuẩn bị bài mới:"Bài 15. Năng lượng và ứng dụng của tụ điện"
Cảm ơn
Ảnh