Trong một số bàn phím máy tính, mỗi nút bấm được gắn với một tụ điện phẳng hai bản

Giải SBT Vật lí 11 Bài 14: Tụ điện

Bài 14.7 (VD) trang 55 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong một số bàn phím máy tính, mỗi nút bấm được gắn với một tụ điện phẳng hai bản song song (có mô hình minh hoạ như Hình 14.2).

Khi giá trị điện dung của tụ điện thay đổi, máy tính sẽ ghi nhận tín hiệu tương ứng với kí tự trên bàn phím. Bản kim loại phía trên của tụ được gắn chặt với nút bấm và có thể di chuyển mỗi khi nhấn nút. Tụ điện nói trên được nối với mạch điện ngoài nên hiệu điện thế giữa hai bản tụ được duy trì ở một giá trị không đổi $U=5\text{ V}$ . Trước khi gõ phím, khoảng cách giữa hai bản tụ là 2 mm, khi đó tụ điện có điện dung là 0,81 pF. Biết rằng điện dung của tụ tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản tụ. Khi gõ nút bấm đi xuống một đoạn 1,5 mm thì điện tích của tụ điện sẽ tăng hay giảm một lượng bao nhiêu?

Lời giải:

Điện tích của tụ điện trước khi gõ là: $Q_1=C_1{U}_1=\left(0,81\cdot {10}^{-12}\right)\cdot 5\approx 4,05\cdot {10}^{-12}\text{C}$ .

Gọi điện dung của tụ điện sau khi gõ là C₂. Vì điện dung của tụ điện tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản tụ nên: $\frac{C_2}{C_1}=\frac{d_1}{d_2}\Rightarrow C_2=C_1\cdot \frac{d_1}{d_2}=0,81\cdot \frac{2}{2-1,5}=3,24\text{pF}$

Điện tích của tụ điện sau khi gõ là: $Q_2=C_2{U}_2=\left(3,24\cdot {10}^{-12}\right)\cdot 5\approx 1,62\cdot {10}^{-11}\text{C}$ .

Điện tích của tụ điện tăng một lượng: $\text{Δ}Q=Q_2-Q_1=1,62\cdot {10}^{-11}-4,05\cdot {10}^{-12}\approx 1,22\cdot {10}^{-11}\text{C}$