Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 muyF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm

Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 muyF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm

Đề bài: Một tụ điện có điện dung C₁ = 0,2 μF khoảng cách giữa hai bản là d₁ = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.

a) Tính năng lượng của tụ điện.

b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d₂ = 1 cm.

Lời giải:

a) Năng lượng của tụ: 

$$\begin{gathered} {\text{W}}_{đ1}=\frac{1}{2}.C_1.U_1^2 \\ =\frac{1}{2}.0,{2.10}^{-6}{.100}^2=0,001\left(J\right) \end{gathered}$$

b) Điện tích của tụ là: 

$Q=C_1.U_1=0,{2.10}^{-6}.100=0,{2.10}^{-4}\left(C\right)$

Điện dung của tụ: $C=\frac{\epsilon .S}{4\pi .k.d}$, khi khoảng cách 2 bản tụ giảm (từ 5 cm xuống 1 cm) là 5 lần thì điện dung của tụ tăng lên 5 lần.

$\Rightarrow C_2=5C_1={10}^{-6}\left(F\right)$

Hai bản tụ lại gần nhau thì điện tích của tụ không đổi, do vậy năng lượng của tụ lúc này là: ${\text{W}}_{đ2}=\frac{Q^2}{C_2}=\frac{{\left(0,{2.10}^{-4}\right)}^2}{{10}^{-6}}=0,0004\left(J\right)$

Năng lượng của tụ đã biến thiên là: 

$$\begin{gathered} \Delta {\text{W}}_{đ}={\text{W}}_{đ1}-{\text{W}}_{đ2} \\ =0,001-0,0004=0,0006\left(J\right) \end{gathered}$$