Lý thuyết Tụ điện (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 6: Tụ điện

Bài giảng Vật Lý 11 Bài 6: Tụ điện

I. Tụ điện

1. Tụ điện là gì?

- Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.

- Tụ điện là dụng cụ được dùng phổ biến trong các mạch điện xoay chiều và mạch vô tuyến điện, nó có nhiệm vụ tích và phóng điện trong mạch điện.

- Tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau (thường là hai tấm giấy thiếc, kẽm hoặc nhôm) và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi (lớp giấy tẩm một chất cách điện như parafin).

- Kí hiệu tụ điện

2. Cách tích điện cho tụ điện

- Cách tích điện cho tụ: Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.

Tích điện cho tụ điện

- Do hai bản tụ đặt gần nhau nên có sự nhiễm điện do hưởng ứng, độ lớn điện tích trên 2 bản tụ bằng nhau nhưng trái dấu. Ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện.

II. Điện dung của tụ điện

1. Định nghĩa

Điện tích Q mà một tụ điện nhất định tích được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt giữa hai bản của nó.

$Q=CU$ hay $C=\frac{Q}{U}$

Điện dung (C) của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

2. Đơn vị điện dung

- Fara (F) là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1C.

- Một số cách quy đổi:

+ (1 micrôfara)  = 1.10^-6 F

+ (1 nanôfara) 1 nF = 1.10^-9 F

+ (1 picôfara) 1pF = 1.10^-12 F

3. Các loại tụ điện

- Một số tụ điện thường gặp:

Tụ điện giấy

Tụ điện mica

Tụ gốm

- Mỗi tụ điện thường ghi cặp số liệu, ví dụ như 10  - 250 V.

+ Số 10  cho biết điện dung của tụ điện.

+ Số 250 V là giá trị giới hạn của hiệu điện thế có thể đặt vào hai cực của tụ. Vượt qua giới hạn đó tụ có thể bị hỏng.

- Người ta còn chế tạo một số loại tụ để thay đổi điện dung như tụ xoay

Tụ xoay

4. Năng lượng của điện trường trong tụ điện

- 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 điện trường: $W=\frac{Q^2}{2C}$ .

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 6: Tụ điện

I. Mức độ nhận biết

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.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.

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.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Tụ điện có nhiệm vụ tích và phóng điện trong mạch điện.

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.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

A, B – sai vì tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Dung dịch axit và dung dịch NaOH dẫn điện.

C – sai vì hai tấm gỗ khô không phải vật dẫn điện.

Câu 4. Cách tích điện cho tụ điện:

A. đặt tụ điện gần một nguồn điện.

B. cọ xát các bản tụ điện với nhau.

C. đặt tụ điện gần vật nhiễm điện.

D. nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Cách tích điện cho tụ điện: nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện.

Câu 5. Trong các nhận xét về tụ điện dưới đây, nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện.

B. Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, đơn vị của tụ điện là N.

C. Dưới một hiệu điện thế nhất định, tụ điện có điện dung nhỏ sẽ tích được điện tích lớn.

D. Hiệu điện thế càng lớn thì điện dung của tụ càng lớn.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, đơn vị của tụ điện là F. Dưới một hiệu điện thế nhất định, tụ điện có điện dung lớn sẽ tích được điện tích lớn.

Câu 6. 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 =  $\frac{2Q}{U}$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Điện dung của tụ điện được xác định bằng biểu thức: $C = \frac{Q}{U}$   

Câu 7. Đơn vị điện dung là:

A. N.          

B. C.          

C. F.           

D. V.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Đơn vị điện dung là F.

Câu 8. Fara là điện dung của một tụ điện mà

A. giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1 C.

B. giữa hai bản tụ có một hiệu điện thế không đổi thì nó được tích điện 1 C.

C. giữa hai bản tụ có điện môi với hằng số điện môi bằng 1.

D. khoảng cách giữa hai bản tụ là 1 mm.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Fara là điện dung của một tụ điện mà giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1 C.

Câu 9. 1pF bằng

A. 10^-9 F.             

B. 10^-12 F.            

C. 10^-6 F.              

D. 10^-3 F.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 1 pF = 10^-12 F.

Câu 10. Cặp số liệu ghi trên vỏ tụ điện cho biết điều gì?

A. Giá trị nhỏ nhất của điện dung và hiệu điện thế đặt vào hai cực của tụ.

B. Phân biệt được tên của các loại tụ điện.

C. Điện dung của tụ và giới hạn của hiệu điện thế đặt vào hai cực của tụ.

D. Năng lượng của điện trường trong tụ điện.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Cặp số liệu ghi trên vỏ tụ điện cho biết điện dung của tụ và giới hạn của hiệu điện thế đặt vào hai cực của tụ.