Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và phương pháp giải một số bài toán về tụ điện

Nội dung tóm tắt: Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và phương pháp giải một số bài toán về tụ điện

1. cách xa nhau d2 = 3,6mm trong thời gian t = 2,5s theo hai cách: Cách 1: Đồng thời tách ra xa hai bản của hai tụ. Cách 2: Tách hai bản của một tụ trước sau đó đến lượt tụ kia. Hỏi cách nào tốn nhiều công hơn và tốn hơn bao nhiêu? Giải: - Điện dung mỗi tụ lúc trước và sau khi tăng khoảng cách: S -11 S C0 -11 C0 = ≈ 5,9.10 F; C = = ≈ 1,97.10 F; 4 kd1 4 kd2 3 -8 - Điện tích ban đầu của mỗi tụ: Q0 = C0.U = 5,9.10 C Cách 1: Đồng thời tách các bản của hai tụ: - Do hiệu điện thế và điện dung của 2 tụ luôn bằng nhau nên điện tích các tụ không đổi, và không có điện tích dịch chuyển qua các điện trở. - Công để dịch chuyển các bản của hai tụ có giá trị bằng độ biến thiên năng lượng điện trường trong tụ: A = W 2 2 2 Q0 Q0 2 3 1 2Q0 A = 2 Q0 2C 2C0 C0 C0 C0 Cách 2: Tách lần lượt hai bản của từng tụ: - Tách hai bản của tụ C1 trước: Gọi hiệu điện thế và điện tích các tụ sau khi tách là U1, U2, Q1, Q2 U1 U2 2Q0 Ta có: C1 C2 U1 2Q0 U1 U2 Q1 Q2 2Q0 C1 C2 - Điện tích của các tụ C1, C2: C0 2Q0 C0 2Q0 Q0 Q1 = C1U1 = ; 3 C C 3 C 2 1 2 0 C 3 0 2Q0 2Q0C0 3Q0 Q2 = C0.U2 = C . 0 C C C 2 1 2 0 C 3 0 22
2. 3Q0 Q0 - Độ biến thiên điện tích trên C2: q Q 2 0 2 q Q Cường độ dòng điện trung bình qua các điện trở: I 0 t 2t 2 2 2 Q0 RQ0 - Nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở: Qtỏa = I Rt = R t 4t 2 4t - Sau đó tách các bản của tụ C2: Sau khi tách xong, điện dung hai tụ lại bằng nhau và bằng C 0/3, do đó điện tích các tụ lại bằng nhau và bằng Q0 ban đầu. Vì vậy xuất hiện dòng điện chạy qua các điện trở R Q có cường độ bằng lúc trước là I 0 nhưng ngược chiều. 2t RQ2 - Tổng nhiệt lượng tỏa ra trong cả 2 quá trình trên là: 4Q 0 toa t - Vậy tổng công phải tốn cho cả quá trình là: A’ = W + 4Qtỏa = A + 4Qtỏa. RQ2 - Vậy A’ > A: ΔA = A’ – A = 0 = 34,8.10-12 J t - Công thực hiện theo cách 2 tốn hơn cách 1, và tốn hơn một lượng đúng bằng nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở R. Điều này phù hợp với quan điểm của định luật bảo toàn năng lượng. Ví dụ 2: R Cho mạch điện như hình vẽ: M C1 Nguồn có suất điện động E và điện trở trong r = R/2. 2R Các tụ điện có điện dung C1 = C2 = C ban đầu chưa tích điện và N C2 hai điện trở R và 2R. Lúc đầu khóa k mở. Điện trở dây nối và các khóa không đáng kể. Sau khi đóng khóa k, hãy xác định E, K a. điện lượng chuyển qua dây M r b. nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R. Giải : a. Ban đầu điện tích trên các bản tụ bằng 0. Khi k đóng điện tích trên các tụ là q1 = q2 = CE Vậy điện lượng đã dịch chuyển qua nguồn là q = 2q1 = CE 23
3. Gọi điện lượng dịch chuyển qua R và 2R lần lượt là q1 và q2. Ta có: q = q1 + q2 = 2CE (1) Gọi I1 , I2 là cường độ dòng điện trung bình chạy qua điện trở R và 2R q I 2R 1 1 2 (2) q2 I2 R 4 4 q q CE 1 3 3 Từ (1), (2), suy ra: 2 2 q q CE 2 3 3 Vậy điện lượng chuyển qua dây MN là: qMN = q1 – q1 = CE/3 b. - Khi dịch chuyển điện tích q qua nguồn thì nguồn sinh công là 2 Ang = qE = 2CE . - Năng lượng điện trường trong 2 tụ 1 W = W 2 CE 2 CE 2 2 - Gọi nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở r, R, 2R lần lượt là Qr, QR, Q2R Cường độ dòng điện trung bình chạy qua nguồn là I = I1 + I2 kết hợp với (2) Suy ra: I2 = I1/2; I = 3I1/2 2 QR I1 Rt 2 9 QR Mà Q2R I2 2Rt suy ra Qr QR ;Q2R 8 2 R Q I 2 t r 2 21 Ta có, công mà nguồn sinh ra: Ang = W + Qr + QR + Q2R = W + QR 8 8 8 Q (A W) CE 2 R 21 21 Ví dụ 3: Tụ phẳng không khí có diện tích đối diện giữa hai bản là S, khoảng cách 2 bản là x, nối với nguồn có hiệu điện thế U không đổi. a. Năng lượng tụ thay đổi thế nào khi x tăng. 24
4. b. Biết vận tốc các bản tách xa nhau là v. Tính công suất cần để tách các bản theo x. c. Công cần thiết và độ biến thiên năng lượng của tụ đã biến thành dạng năng lượng nào? Giải a. Xét khoảng cách giữa 2 bản tăng Δx > 0 thì độ biến thiên năng lượng của tụ là SU2 1 1 SU2 W ( ) 2 x 0. 2.4 k x1 x x1 2.4 kx Vậy năng lượng tụ giảm khi khoảng cách tăng. b. Gọi A là công cần để tách các bản ra xa Công của nguồn khi các bản dịch chuyển là: Ang = 2 W Độ biến thiên năng lượng trong tụ là Ang + A = W Suy ra: A = - W Vậy công suất cần để tách các bản là A SU2 P v t 2.4 kx2 c. Công cơ học và năng lượng được giải phóng khỏi tụ điện bằng công thực hiện để đưa các điện tích về nguồn, toàn bộ phần năng lượng này biến thành hóa năng và nhiệt. Ví dụ 4: Tụ phẳng không khí có các bản chữ nhật có chiều cao h, chiều rộng là l được đặt thẳng đứng, cách nhau đoạn d (d= l, h). Mép dưới các bản chạm vào mặt điện môi lỏng có hằng số điện môi là ε và khối lượng riêng D. a. Nối 2 bản của tụ với nguồn U, điện môi dâng lên đoạn H giữa hai bản. Bỏ qua hiện tượng mao dẫn. Hãy giải thích hiện tượng và tính H. b. Tụ ngắt khỏi nguồn trước khi cho 2 bản tụ chạm vào mặt điện môi thì hiện tượng có gì khác trước. Tính độ cao của cột điện môi giữa hai bản. Giải: 25
5. Khi tụ điện đã tích điện được đặt chạm vào khối điện môi lỏng thì điện trường trong tụ điện làm chất điện môi bị phân cực, do đó tụ có xu hướng hút chất điện môi vào giữa hai bản tụ. Công của lực điện trường kéo điện môi lỏng vào trong tụ điện biến thành thế năng trọng trường của cột chất lỏng. a. Trường hợp tụ được nối với nguồn Độ biến thiên năng lượng điện trường trong tụ là U 2 W = (C C ) 2 2 1 Với C1 và C2 là điện dung của tụ điện trước và sau khi có cột điện môi với chiều cao H. lh Ta có C 1 4 kd C2 là điện dung đương tương của 2 tụ điện mắc song song, một tụ điện không khí có chiều cao h-H, và một tụ điện môi với chiều cao H l(h H ) lH ( 1)lH C C 2 4 kd 4 kd 1 4 kd U 2 ( 1)lH Suy ra W 2.4 kd - Thế năng trọng trường của cột điện môi H 1 W mg DgldH2 . Với l là chiều dài của bản. t 2 2 - Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng Ang = Wt + W, với Ang = 2 W => Wt = W ( 1)U 2 => H 4 kDgd 2 b. Trường hợp tụ ngắt khỏi nguồn Hiện tượng tương tự như trên, nhưng hiệu điện thế giữa hai bản thay đổi khi điện môi dâng lên, còn điện tích thì không đổi và bằng Q = C1U. - Độ giảm năng lượng của tụ là Q2 Q2 W , với C2 và C1 có giá trị như phần a 2C1 2C2 Thế năng trọng trường của cột điện môi bằng độ giảm năng lượng của tụ 26
6. Wt = W 1 Q2 Q2 DgldH '2 2 2C1 2C2 Suy ra độ cao H’ của cột điện môi là: kD2h2d2 ( 1)DghU2 h H' . 2Dgd( 1) k 2( 1) Ví dụ 5 Hai tụ phẳng không khí có điện dung C, mắc song song và được tích điện đến hiệu điện thế U rồi ngắt nguồn đi. Các bản của một tụ có thể chuyển động tự do đến nhau (một tụ dữ nguyên, một tụ thay đổi khoảng cách).Tìm vận tốc các bản tụ trên tại thời điểm mà khoảng cách giữa chúng giảm đi một nửa. Biết khối lượng của một bản tụ là M, bỏ qua tác dụng của trọng lực. Giải: +) Ta có: C1 = C2 = C +) Khi các bản của tụ điện (tụ thứ 2) chưa dịch chuyển, điện tích các tụ: Q1 = Q2 = CU. 1 2 2 +) Năng lượng của bộ tụ: W = W1 + W2 = 2. .CU = C.U 2 +) Khi khoảng cách các bản của tụ điện thứ 2 giảm đi một nửa, điện dung của tụ: C2’ = 2.C2 = 2C +) Hiệu điện thế hai đầu mỗi tụ lúc này: U1 = U2 = U’ +) Theo định luật bảo toàn điện tích, 2 Q1’ + Q2’ = 2C.U 2CU = (C1 + C2’).U’ = 3C.U’ U’ = U. 3 +) Tổng năng lượng của các tụ: 1 2 3C 4 2 2 2 W’ = W1’ + W2’ = C C ' U ' = . U CU 2 1 2 2 9 3 +) Độ biến thiên năng lượng điện trường chuyển hóa thành động năng của 2 bản tụ: 1 1 1 1 CU 2 W W ' 2. M.v2 . CU 2 Mv2 v . 2 2 3 2 3M 27
7. Ví dụ 6 Kẹp giữa hai bản của một tụ điện phẳng, chiều dài l =20 cm, chiều rộng a=10cm là một bản thủy tinh dày d=0,1 cm có hằng số điện môi là 5. Người ta kéo từ từ tấm thủy tinh ra khỏi tụ điện với vận tốc không đổi. Hãy tính độ biến thiên năng lượng của tụ điện và công cơ học cần thiết để kéo tấm thủy tinh ra khỏi tụ điện trong hai trường hợp a) Tụ luôn được nối với nguồn có hiệu điện thế U=600V. b) Sau khi được tích điện đến hiệu điện thế U=600 V ta ngắt khỏi nguồn rồi mới kéo tấm thủy tinh ra. Bỏ qua ma sát Giải:  S Điện dung của tụ điện thủy tinh: C = , 4 kd  S Điện tích của tụ: Q = C.U = .U 4 kd S Khi rút điện môi thủy tinh: C0 = . Với S=al 4 kd a) Tụ vẫn nối với nguồn: Nhận xét: Hiệu điện thế của tụ không đổi. - Độ biến thiên năng lượng của tụ: 1 2 1 2 S 2 -4 ΔW1 = W’ – W =C .U C.U =.U (1 – ε) = -1,27.10 (J). 2 0 2 2.4 kd - Công của nguồn: Ang = 2 W1. - Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cho quá trình trên A+ Ang = ΔW1 -4 A = -ΔW1 = 1,27.10 (J). b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn rồi kéo điện môi ra: Nhận xét: Điện tích được bảo toàn nên sử dụng công thức tính năng lượng Q2 W 2C  S Điện tích của tụ không đổi: Q = .U 4 kd Công cần rút tấm thủy tinh bằng độ biến thiên năng lượng của tụ: 28
8. 2 2 2 Q Q C Q ( 1)S 2 4 A W '' W ( 1) U 6,36.10 J . 2C 2C 2 C 2.4k d Ví dụ 7 Tụ C1 = 0,5µF được tích điện đến hiệu điện thế U 1 = 90V rồi ngắt khỏi nguồn. Sau đó tụ C 1 được mắc song song với tụ C 2 = 0,4µF chưa tích điện. Tính năng lượng tia lửa điện phát khi nối hai tụ với nhau? Giải Gọi U’ là hiệu điện thế của 2 tụ sau khi nối với nhau: ’ ’ Q1 , Q2 là điện tích của 2 tụ sau khi nối với nhau Theo định luật bảo toàn điện tích ' ' Q1 Q2 Q1 ' ' C1U C2U C1U1 Suy ra: U’ = 50V 1 Năng lượng điện trường của tụ trước khi nối với nhau: W C U 2 2 1 1 1 1 Năng lượng điện trường của tụ sau khi nối với nhau: W ' C U '2 C U '2 2 1 2 2 Năng lượng của tia lủa điện khi nối 2 tụ với nhau W = W – W’ = 900µJ Ví dụ 8: Một tụ điện phẳng không khí (tụ 1) gồm hai bản cực tròn có đường kính D đặt song song cách nhau khoảng một d. Tích điện cho tụ đến hiệu điện thế U rồi ngắt khỏi nguồn. a. Tính năng lượng của tụ. Áp dụng bằng số: D = 10cm, d = 0,5cm, U = 100V. b. Dùng tụ thứ hai có các bản như tụ 1, nhưng khoảng cách giữa hai bản là 2d, cũng được tích điện đến hiệu điện thế U rồi ngắt khỏi nguồn. Sau đó đưa tụ 1 vào lòng tụ 2 để các bản song song nhau và hoàn toàn đối diện nhau. So sánh năng lượng của hệ tụ sau và trước khi đưa tụ 1 vào lòng tụ 2. Giải .S a. Điện dung C ; 4 .k.d 29
9. 1 .S .D 2U 2 Năng lượng của tụ: W = CU 2 U 2 = 6,94.10-8 J 2 8 .k.d 32.k.d b. Do khoảng cách giữa 2 bản tụ 2 gấp đôi tụ 1 nên C = 2C’ ; q1 = 2q2. q 2 q 2 q 2 Năng lượng tụ 1: W 1 ; tụ 2: W 2 1 1 2C 2 C 4C 2 3q1 Tổng năng lượng ban đầu của hệ: W0 = W1 + W2 = 4C *Trường hợp 1: Đưa 2 bản cùng dấu gần nhau => do hiện tượng hưởng ứng, hệ gồm 3 tụ. .S d + Tụ 1 có điện tích q2 => C1 C + - + - + - 4 .k.x x + Tụ 2 có điện tích 3q2 => C2 = C x .S d + Tụ 3 có điện tích q2 => C2 C q q 3q -3q q -q 4 .k(d x) d x 2 - 2 2 2 2 2 2 2 5q2 5q1 W 5 Năng lượng của hệ lúc này: W W1 W2 W3 C 4C W0 3 Vậy năng lượng của hệ tăng. + - - + + - * Trường hợp 2: Đưa 2 bản trái dấu lại gần nhau => Cũng có hệ 3 tụ cùng điện tích q2 x Tổng năng lượng của hệ lúc này: q2 -q2 -q2 +q2 +q2 -q2 q2 W ' 1 W ' 1 => Năng lượng của hệ giảm đi. 4C W0 3 C – BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Hai tụ điện C1 = 2µF, C2 = 0,5 µF, có một bản nối đất, hiêu điện thế giữa các bản phía trên của các tụ và đất lần lượt là U 1 = 100V, U2 = -50V. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi nối các bản còn lại (bản không nối dất) của hai tụ bằng một dây dẫn. -3 U1 U2 Đs: Q = 4,5.10 J M N C1 C2 O O 30
10. Bài 2: Một tụ điện phẳng không khí được tích điện bằng nguồn điện có hiệu điện thế U. Hỏi năng lượng của tụ điện đó thay đổi thế nào nếu giảm khoảng cách d giữa hai bản tụ điện đến giá trị d’ = d/3. Xét hai trường hợp: a. Tụ vẫn nối với nguồn b. Tụ được ngắt khỏi nguồn khi bắt đầu thay đổi khoảng cách giữa hai bản. Đs: a. năng lượng tụ tăng 3 lần b. năng lượng tụ giảm 3 lần Bài 3: Hai tụ C1 = 600pF, C2 = 1000pF được mắc nối tiếp vào nguồn có hiệu điện thế U = 20kV rồi ngắt khỏi nguồn. Nối các bản cùng dấu của hai tụ với nhau. Tính năng lượng của tia lửa điện xảy ra. ĐS: 4,7.10-3 J Bài 4: Một tụ phẳng không khí có C = 10 -10 F được tích điện đến hiệu điện thế U = 100V rồi ngắt khỏi nguồn. Tính công của nguồn để tăng khoảng cách hai bản tụ lên gấp đôi. ĐS: 5.10-7 J Bài 5: Tụ phẳng không khí có điện dung C = 6µF được tích điện đến hiệu điện thế U = 600V rồi ngắt khỏi nguồn. a. Nhúng tụ vào điện môi lỏng có  =4 sao cho ngập 2/3 diện tích mỗi bản. Tính hiệu điện thế mỗi tụ. b. Tính công cần thiết để nhấc tụ điện ra khỏi điện môi. Bỏ qua trọng lượng của mỗi tụ Đs: a) 200V; b)0,72J Bài 6: Hai tụ C 1 = 2 µF, C2 = 0,5 µF tích điện đến hiệu điện thế U 1 = 100V, U2 = 50V rồi ngắt khỏi nguồn. Nối các bản khác dấu của hai tụ với nhau. Tính năng lượng của tia lửa điện phát ra. ĐS: 4,5.10-3J Bài 7: Tụ phẳng không khí có các bản tụ hình chữ nhật cách nhau một khoảng d. Mép dưới bản chạm vào mặt điện môi lỏng có hằng số điện môi là và khối lượng riêng là D. Nối tụ với nguồn có hiệu điện thế U, điện môi dâng lên một đoạn là H giữa hai bản tụ. Bỏ qua hiện tượng mao dẫn, tính H? 31
11. Bài 8: Bồn tấm kim loại phẳng, mỏng giống nhau hình chữ nhật, diện tích mỗi tấm là S, chiều dài l, đặt song song với nhau. Khoảng cách giữa hai tấm liên tiếp là d. Giữa hai tấm A và B có một lớp điện môi, lấp đầy không gian giữa hai tấm, hằng số điện môi là  . Tấm A và D được nối với hai cực của nguồn điện, có hiệu điện thế U. Tấm B và G nối với nhau bằng dây dẫn. l a. Tính năng lượng của hệ tụ và hiệu điện thế giữa hai tấm liên tiếp. A v  d b. Kéo đều lớp điện môi ra với vận tốc v khỏi các U B bản tụ. Bỏ qua ma sát. Tính công suất cần thực hiện để kéo lớp điện môi ra khỏi các bản tụ. C Bài 9: Một tấm có hằng số điện môi  3nằm D giữa hai bản của một tụ điện phẳng, choán hết thể tích của tụ điện. Tụ điện được mắc vào một nguồn có suất điện động U = 100V qua một điện trở. Sau đó tấm được đẩy ra khỏi tụ thật nhanh, đến mức điện tích trên tụ chưa kịp biến thiên. Hỏi phần năng lượng tỏa ra trong mạch sau đó dưới dạng nhiệt bằng bao nhiêu. Biết điện dung của tụ điện khi chưa có điện môi là C0 = 100µF. Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ như hính vẽ. Các tụ điện có cùng kích thước. Khoảng không gian giữa hai bản tụ C 1 được lấp đầy bởi tấm thủy tinh có hắng số điện môi  còn khoảng không gian giữa hai bản tụ C2 là không khí. Nguồn điện có suất điện động không đổi E, điện trở trong không đáng kể, R là điện trở thuần, C 2 = C. Hệ đang ổn định, rút nhanh tấm thủy tinh khỏi tụ C 1, bỏ qua tác dụng của trọng lực và ma sát giữa tấm thủy tinh với tụ điện. C a. Tính công của ngoại lực đã thực hiện. 1 C b. Khi hệ đã ổn định, điện lượng đã chuyển qua nguồn là bao R nhiêu. Nguồn nhận công hay thực hiện công, tại sao. Tính giá trị E2 công mà nguồn thực hiện hay nhận được. c. Tính nhiệt lượng trung bình tỏa ra trên R. E Bài 11: Cho mạch điện như hình vẽ. Hai tụ điện lúc k 1 đầu chưa được tích điện, đầu tiên khóa k ở vị trí 1. 2 C Người ta chuyển k sang vị trí 2, sau đó chuyển k sang vị 1 C R trí 1 rồi lại chuyển sang vị trí 2. Hãy tìm tỉ số nhiệt tỏa 2 ra trên điện trở R khi k được chuyển sang vị trí 2 lần thứ nhất và lần thức 2. Biết rằng k ở mỗi vị trí đủ lâu và C 1 = C2 = C. Nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong không đáng kể. Bài 12: Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách nhau 0,5 mm, điện dung của tụ là 3 nF. Tính hằng số điện môi của lớp điện môi giữa hai bản tụ. 32
12. Đ s: 3,4. Bài 13: Một tụ điện không khí nếu được tích điện lượng 5,2. 10 -9 C thì điện trường giữa hai bản tụ là 20000 V/m. Tính diện tích mỗi bản tụ. Đ s: 0,03 m2. Bài 14: Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi là không khí. Khoảng cách giữa hai bản tụ 0,5 cm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 20 V. Tính: a. điện tích của tụ điện. b. Cường độ điện trường trong tụ. Đ s: 24. 10-11C, 4000 V/m. Bài 15: Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện ở hiệu điện thế 120V. a. Tính điện tích của tụ. b. Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng khoảng cách giữa hai bản tụ lên gấp đôi. Tính hiệu điện thế mới giữa hai bản tụ. Biết rằng điện dung của tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản của nó. Đ s: 48. 10-10C, 240 V. Bài 16: Tụ điện phẳng có các bản tụ hình tròn bán kính 10 cm. Khoảng cách và hiệu điện thế giữa hai bản là 1cm, 108 V. Giữa hai bản là không khí. Tìm điện tích của tụ điện ? Đ s: 3. 10-9 C. Bài 18: Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ hình vuông cạch a = 20 cm đặt cách nhau 1 cm. Chất điện môi giữa hai bản là thủy tinh có  = 6. Hiệu điện thế giữa hai bản U = 50 V. a. Tính điện dung của tụ điện. b. Tính điện tích của tụ điện. c. Tính năng lượng của tụ điện, tụ điện có dùng đề làm nguồn điện được không ? Đ s: 212,4 pF ; 10,6 nC ; 266 nJ. Bài 19: Tụ C1 = 2 µF tích điện đến hiệu điện thế 60V, sau đó ngắt khỏi nguồn điện và nối song song với tụ C2 chưa tích điện. Hiệu điện thế bộ tụ sau đó là 40V. Tính C2 và điện tích mỗi tụ 33
13. -5 -5 Đs: Q1' = 8.10 C, Q2'= 4.10 C C2 = 1 µF Bài 20: Cho 3 tụ C1 = 1 µ F, C2 = 2 µF, C3 = 3 µF và nguồn có U = 110V được mắc như hình vẽ. a) Ban đầu K ở vị trí 1, tìm Q1 b) Đảo K sang vị trí 2, tìm Q và U mỗi tụ -4 -5 Đs: a. Q1 = 1,1.10 C. b. Q1 = 5.10 C; -5 Q2'=Q3'=6.10 C; U2'=30V; U3'=20V Bài 21: Cho mạch như hình vẽ. Các tụ có điện dung C giống nhau, nguồn có hiệu điện thế U. Tìm điện tích mỗi tụ khi khóa K chuyển từ a sang b. Đs: Q1 = Q3 = CU/3; Q2 = Q4 = Q5 = Q6 = CU/6 Bài 22: Cho mạch điện như hình vẽ. Các tụ có điện dung giống nhau, nguồn U = 9V. Ban đầu K2 mở, K1 đóng. Sau đó mở K1 và đóng K2. Tìm hiệu điện thế mỗi tụ. Đs: U1' = U2' = 3V, U2' = U4' = 1,5V Bài 23: Trong hình bên: C1 = 1 µF, C2 = 5 µF, C3 = 3 µF, UAB = 120V. Tính U mỗi tụ khi khóa K chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 Đs: U1' = U2' = 15V, U3' = 30V Bài 24: Trong hình bên: C1 = 1 µF, C2 = 2 µF, C3 = 3 µF, UAB = 120V. Tính U mỗi tụ khi khóa K chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 Đs: U1' = 90V, U2' = 54V, U3' = 66V Bài 25: Trong hình bên: C1 = 1 µF, C2 = 2 µF, nguồn U = 9V. Tính U mỗi tụ nếu: a) Ban đầu K ở vị trí 1 sau đó chuyển sang vị trí 2. b) Ban đầu K đang ở vị trí 2 sau đó chuyển sang vị trí 1 rồi lại chuyển sang vị trí 2 Đs: a. U1' = 9V; U2' = 0V b. U1'' = 7V; U2'' = 2V Bài 26: Hai tụ C1 , C2 mắc như hình vẽ. Ban đầu K1 mở K2 đóng. Sau đó mở K2 rồi đóng K1. Tính hiệu điện thế mỗi tụ. 34
14. / C2U1 / C2U2 C1(U1 U2 ) Đs: U1 và U2 C1 C2 C1 C2 Bài 27: Cho 3 tụ C1 = 1µF, C2 = 3µF, C3 = 6µF được tích điện đến hiệu điện thế U = 90V. Sau đó các tụ được ngắt khỏi nguồn và nối thành mạch kín như hình vẽ. Tính hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ Đs: UBA' = 90V, UBD' = 30V UDA' = 60V 35
15. - Về khả năng áp dụng của sáng kiến: Sau khi hướng dẫn học sinh phương pháp giải các bài tập cụ thể tôi thấy học sinh đã giải quyết tốt các bài tập về tụ điện và nâng cao được kết quả thi HSG cấp tỉnh năm học 2016 – 2017; năm học 2017 – 2018. Chuyên đề giúp các em có được cái nhìn tổng quan về phương pháp giải một bài tập Vật lý nói chung và bài tập về Tụ điện nói riêng. Tạo hứng thú say mê học tập trong bộ môn Vật lý. Từ đó phát huy được khả năng tự giác, tích cực của học sinh, giúp các em tự tin vào bản thân khi gặp bài toán mang tính tổng quát. Đó chính là mục đích mà tôi đặt ra. 8. Những thông tin cần được bảo mật (nếu có): không có 9. Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: 10. Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả và theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể cả áp dụng thử 10.1 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả: - Đã xây dựng và lựa chọn một hệ thống các bài tập vật lí về tụ điện ở mức độ ôn thi THPT Quốc Gia và ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh. - Bước đầu nghiên cứu sử dụng hệ thống bài tập này theo hướng tích cực thể hiện qua sự thích thú say mê bộ môn. Học sinh cảm thấy nhẹ nhàng thiết thực chứa không lí thuyết sách vở. - Giáo viên có thêm tài liệu để phục vụ cho việc giảng dạy phần tụ điện. - Giúp học sinh có phương pháp để giải các bài tập tụ điện một cách hiệu quả. 10.2. Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tổ chức, cá nhân: Học sinh thấy tự tin khi gặp các bài toán về tụ điện. 36
16. 11. Danh sách những tổ chức/cá nhân đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng sáng kiến lần đầu Số Tên tổ Địa chỉ Phạm vi/Lĩnh vực TT chức/cá nhân áp dụng sáng kiến 1 Đỗ Thị Hoài Giáo viên Trường THPT Quá trình ôn thi học sinh giỏi Quang Hà cấp tỉnh và ôn th THPT Quốc Gia. 2 Nguyễn thị Giáo viên Trường THPT Quá trình ôn thi học sinh giỏi Bích Hạnh Quang Hà cấp tỉnh và ôn th THPT Quốc Gia. 3 Nguyễn Thị Giáo viên Trường THPT Quá trình ôn thi học sinh giỏi Nguyệt Quang Hà cấp tỉnh và ôn th THPT Quốc Gia. Bình Xuyên, ngày tháng năm 2019. Bình Xuyên, ngày 18 tháng 02 năm 2019 PHÓ HIỆU TRƯỞNG TÁC GIẢ SÁNG KIẾN Nguyễn Viết Ngọc Nguyễn Thị Nguyệt 37
17. TÀI LIỆU THAM KHẢO - Bộ SGK và SBT cơ bản của Bộ GD – ĐT - Bộ SGK và SBT nâng cao của Bộ GD – ĐT - Sách giải toán vật lý của Bùi Quang Hân - Trang violet.vn 38