Chia sẻ công thức tính điện dung, năng lượng tụ điện chi tiết
Công thức tính điện dung là kiến thức cơ bản cần nắm khi học vật lý. Tổng hợp cách tính, bài tập minh họa sẽ giúp bạn ôn tập và hiểu rõ cách giải đối với điện dung, năng lượng tụ điện.
Tụ điện là gì?
Tụ điện là hệ hai vật dẫn gần nhau, ngăn cách bằng lớp cách điện, dùng để chứa điện tích. Điện dung của tụ điện là đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện tại hiệu điện thế xác định, ký hiệu là C.
Điện dung được tính bằng thương của số điện tích tụ điện với hiệu điện thế giữa hai bản.
Tụ điện hiện nay được chia thành 2 dạng phổ biến gồm:
- Dạng 1: Loại được lấy tên từ lớp điện môi (Tụ không khí, tụ giấy, mica, sứ, gốm,…).
- Dạng 2: Loại có điện dung thay đổi được (Tụ xoay).
Điện dung của tụ điện là gì?
Điện dung (C) của tụ điện là yếu tố thể hiện khả năng tích điện của tụ ở một hiệu điện thế nhất định. Khi đặt điện áp vào 2 bản cực dẫn điện của tụ, các bản cực tích điện trái dấu.
Khi đó, điện trường được tích lũy trong khoảng không gian, bị phụ thuộc vào điện dung của tụ. Yếu tố này được biểu thị bằng tỷ số điện tích trên mỗi dây dẫn với hiệu điện thế (Điện áp) giữa chung.
Công thức điện dung và năng lượng tụ điện
Áp dụng công thức tính điện dung và năng lượng tụ điện, ta có:
Lưu ý các thành phần được dùng trong công thức gồm:
- C: Điện dung của tụ (Đvt: Fara
- F).
Các công thức tụ điện mở rộng
Thông qua công thức cơ bản tính C cho ra công thức thể hiện mối quan hệ giữa Q và U:
C = Q/U => Q = CU và U = Q/C
Trong đó:
- C: Điện dung tụ đo bằng F.
- U: Hiệu điện thế (V)
- Q: Điện tích (C).
Trường hợp tụ điện ghép nối tiếp
Xét công thức tính tụ điện khi được ghép nối tiếp: Q = Q1 = Q2 =…
- Qn
Với U(AB) = U1 + U2 +…+Un
Ta có: 1/C = 1/C1 + 1/C2 +…+1/Cn.
Trường hợp tụ điện ghép song song
Nếu tụ điện ghép song song, ta có:
Q = Q1 + Q2 +…+ Qn
U(AB) = U1 = U1 = … = Un
C = C1 + C2 + … + Cn.
Công thức điện dung đối với tụ điện phẳng
Trường hợp tụ điện phẳng, ta có công thức là:
Giải các dạng bài tập phổ biến nhất
Nghiên cứu công thức tính điện dung của tụ điện, bạn có thể tham khảo một số bài tập mẫu. Nắm được cách giải và luyện tập nhiều giúp phản xạ nhanh hơn với những bài tương tự, mang đến kết quả như mong đợi.
1. Đặt 2 đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V, tụ tích được một điện lượng 20.10^(-9) C. Khi đó, điện dung của tụ điện là bao nhiêu?
Giải: Áp dụng đúng công thức về điện dung ta có: C = Q/U = [20.10^(-9)]/10 = 2.10^(-9) (F).
2. Để tụ tích điện lượng 10 nC cần đặt vào 2 đầu tụ hiệu điện thế 2V, để tụ tích điện lượng là 2.5 nC cần đặt vào hai đầu tụ hiệu điện thế bao nhiêu?
Ta có: C = Q/U = 10^(-9)/2 (F).
Để tụ tích được điện lượng 2.5 nC phải đặt hai đầu tụ điện hiệu điện thế là”
U’ = Q’/C = [2.5.10^(-9)]/[0.5.10^(-9)] = 5 (V).
3. Một tụ điện tích điện bằng hiệu điện thế 10V, năng lượng là 10 mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ đạt 22.5mJ, phải đặt vào hai đầu tụ hiệu điện thế bao nhiêu?
Điện dung của tụ là: W = CU^2 => C = 2W/U^2 = 2.10^(-4) (F).
Muốn W = 22.5.10^(-3) J, U được tính bằng căn bậc hai của 2W/C, ghép giác trị số tính được U = 15V.
4. Một tụ điện có điện dung 2 mF, đặt hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ, điện tích được điện lượng là bao nhiêu?
Giải: Q = C.U = 2.10^^(-6).4 = 8.10^(-6) (C).
5. Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1cm có 1 hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trong lòng tụ bằng bao nhiêu?
E = U/d = 10/0.01 = 1000 V/m = 1kV/m.
Kết luận
Có nhiều dạng bài tập được phát triển từ công thức tính điện dung và ứng dụng trong môn Vật lý. Muốn học tốt và giải toán liên quan chủ đề này chính xác, bạn nên nghiên cứu, nắm vững công thức và luyện tập làm bài thường xuyên.
Bài viết liên quan
Thông tin công thức điện trường đều và cách tính các đại lượng cơ bản
Tìm hiểu công thức điện trường đều và các đại lượng liên quan như cường độ, lực điện, điện thế. Hướng dẫn chi tiết cách tính toán kèm ví dụ thực tế cho học sinh dễ hiểu.
Nắm rõ công thức tính công suất điện và ứng dụng thực tiễn
Tìm hiểu công thức tính công suất điện với các phương pháp đo lường và ứng dụng trong mạch điện một pha, ba pha. Hướng dẫn chi tiết cách tính công suất tiêu thụ điện gia đình.
Công thức tính hiệu suất truyền tải điện và cách tính tổn thất điện năng
Tìm hiểu công thức tính hiệu suất truyền tải điện qua phân tích các yếu tố ảnh hưởng, tổn thất điện năng và phương pháp cải thiện hiệu quả đường dây điện trong thực tế.
Tổng quan công thức áp suất khí quyển và ứng dụng trong thực tiễn
Tìm hiểu công thức áp suất khí quyển qua các khái niệm cơ bản, phương pháp đo lường và ứng dụng thực tiễn. Bài học chi tiết về đơn vị đo, giá trị chuẩn và biến đổi áp suất.
Nắm rõ công thức tính số vòng dây n và ứng dụng trong điện từ học
Tìm hiểu công thức tính số vòng dây n trong điện từ học, máy biến áp và động cơ điện. Hướng dẫn chi tiết cách áp dụng công thức n1/n2 = u1/u2 với các ví dụ thực tế.
Kiến thức về công thức máy phát điện xoay chiều và cách tính toán
Tìm hiểu chi tiết các công thức máy phát điện xoay chiều, nguyên lý hoạt động và cách tính toán các đại lượng điện cơ bản như suất điện động, tần số, công suất cho học sinh phổ thông.