Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp hay nhất | Cách tính tụ điện mắc nối tiếp - Vật lý lớp 11

Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp hay nhất | Cách tính tụ điện mắc nối tiếp - Vật lý lớp 11

1. Công thức

- Tụ điện ghép nối tiếp

 + Công thức tìm điện dung Q của tụ điện: $Q=Q_1=Q_2=\mathrm{...}=Q_n$

 + Công thức tìm hiệu điện thế U của tụ điện: $U_{AB}=U_1+U_2+\mathrm{...}+U_n$

 + Công thức tìm điện dung C của tụ điện: $\frac{1}{C_b}=\frac{1}{C_1}+{\frac{1}{C}}_2+\mathrm{...}+\frac{1}{C_n}$

- Công thức tìm điện dung cho 2 tụ nối tiếp: $C_b=\frac{C_1{C}_2}{C_1+C_2}$

- Khi có n tụ giống nhau mắc nối tiếp: $C_b=\frac{C}{n}$

Chú ý:

+ Nếu ban đầu các tụ chưa tích điện, khi ghép nối tiếp thì các tụ điện có cùng điện tích.

+ Nếu ban đầu tụ điện (một hoặc một số tụ điện trong bộ) đã được tích điện cần áp dụng định luật bảo toàn điện tích (tổng đại số các điện tích của hai bản nối với nhau bằng dây dẫn được bảo toàn, nghĩa là tổng điện tích của hai bản đó trước khi nối với nhau bằng tổng điện tích của chúng sau khi nối).

2. Mở rộng

+ Nối tụ vào nguồn: U = hằng số

+ Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho mạch điện gồm 3 tụ điện $C_1=1\mu F;$ $C_2=\mathrm{1,5}\mu F;$ $C_3=3\mu F$ mắc nối tiếp nhau. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U=120V

a) Vẽ hình

b) Tính điện dung tương đương của bộ tụ

c) Tính điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ

Hướng dẫn giải:

a) Vẽ hình

b) Do 3 tụ điện mắc nối tiếp, ta có

$$\begin{gathered} \frac{1}{C_b}=\frac{1}{C_1}+{\frac{1}{C}}_2+\frac{1}{C_3} \\ =\frac{1}{1}+\frac{1}{\mathrm{1,5}}+\frac{1}{3}=2 \end{gathered}$$

$\Rightarrow C_b=\mathrm{0,5}\mu F.$

c) Điện tích của bộ tụ $Q=C_b.U=\mathrm{0,5.120}=60\mu C$

Vì các tụ nối tiếp, ta có $Q_b=Q_1=Q_2=\mathrm{...}=Q_n=60\mu C$

Hiệu điện thế mỗi tụ $\left\{\begin{array}{l}{U}_1=\frac{Q_1}{C_1}=60V\\ U_2=\frac{Q_2}{C_2}=40V\\ U_3=\frac{Q_3}{C_3}=20V\end{array}\right.$

Ví dụ 2: Bộ tụ có năm tụ giống nhau mắc nối tiếp, mỗi tụ có $Q={10}^{-3}C,$ C = 20µF mắc nối tiếp. Tính hiệu điện thế bộ tụ?

Hướng dẫn giải:

Hiệu điện thế 1 tụ là $U=\frac{Q}{C}=\frac{{10}^{-3}}{{20.10}^{-6}}=50V$

Do bộ tụ có 5 tụ giống nhau mắc nối tiếp

$$\begin{gathered} \Rightarrow U_b=U_1+U_2+\mathrm{...}+U_5 \\ =5.U=5.50=250V. \end{gathered}$$

Xem thêm tổng hợp công thức môn Vật lý lớp 11 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính tụ điện mắc song song hay nhất | Cách tính tụ điện mắc song song

Công thức tính năng lượng tụ điện hay nhất | Cách tính năng lượng tụ điện

Công thức tính lực tĩnh điện hay nhất | Cách tính lực tĩnh điện

Công thức định luật Cu-lông hay nhất | Cách làm bài tập định luật Cu-lông

Công thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm hay nhất | Cách tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm