Chuyên đề tụ điện, năng lượng của tụ điện bao gồm bài giảng tụ điện, năng lượng của tụ điện, bài tập trắc nghiệm tụ điện, năng lượng của tụ điện. Chuyên đề chia làm nhiều trang các em nhớ chuyển trang theo mục lục để xem hết chuyên đề.
Mục lục chuyên đề tụ điện, năng lượng của tụ điện
- Bài giảng tụ điện là gì, năng lượng điện trường của tụ điện
- Bài tập tụ điện, năng lượng điện trường của tụ điện, ghép tụ chưa tích điện
- Bài tập ghép tụ đã tích điện, dịch chuyển điện tích
- Bài tập trắc nghiệm tụ điện, năng lượng điện trường của tụ điện
Video: Bài giảng trực tuyến Tụ điện, năng lượng điện trường của tụ điện
Tụ điện là gì?
Là một thiết bị có khả năng chứa điện tích và phóng ra dòng điện tích khi cần.
chai Leyden - hình thái đầu tiên của tụ điện [thiết bị đựng điện tích, phóng điện]
Cấu tạo của chai Leyden rất đơn giản, gồm hai ống kim loại được ngăn cách với nhau bằng một lớp cách điện [ống nhựa]
Video cách tích điện cho tụ điện phẳng
Tụ điện phẳng: gồm hai vật dẫn bằng kim loại [hai bản tụ] đặt song song với nhau ngăn cách với nhau bằng một lớp cách điện [không khí, giấy, meka ...]
Kí hiệu tụ điện trong mạch điện
Để tích điện cho tụ, người ta nối hai bản của tụ điện với một nguồn điện, bản tụ nối với cực dương của nguồn điện sẽ tích điện dương [+Q], bản tụ nối với cực âm của nguồn điện sẽ tích điện âm [-Q].Điện tích Q = +Q = |-Q| được gọi là điện tích của tụ điện.
Sự chênh lệch điện thế giữa hai bản tụ được gọi là hiệu điện thế của tụ điện
Điện dung của tụ điện
Là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ được gọi là điện dung
Biểu thức điện dung của tụ
\[C=\dfrac{Q}{U}\]
Trong đó:- C: điện dung [F]
- Q: điện tích của tụ [C]
- U: hiệu điện thế của tụ [V]
- Đơn vị dẫn suất: 1pF =10-12F; 1nF =10-9F; 1µF =10-6F
\[C=\dfrac{\varepsilon S}{9.10^{9}4\pi d}\]
- S: diện tích phần đối diện nhau của bản tụ [m2]
- ε: hằng số điện môi
- d: khoảng cách giữa hai bản tụ [m]
Mỗi tụ điện đều có gi giá trị hiệu điện thế giới hạn và điện dung của tụ. Hình trên giá trị hiệu điện thế giới hạn là 50V, điện dung của tụ là 10µF.
Khi hiệu điện thế đặt vào tụ lớn hơn hiệu điện thế giới hạn tụ sẽ bị đánh thủng
Ghép tụ điện:
Ghép song song
U = U1 = U2 = U3
Q = Q1 + Q2 + Q3
C = C1 + C2 + C3
U = U1 + U2 + U3
Q = Q1 = Q2 = Q3
=> \[\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{C_{1}}+\dfrac{1}{C_{2}}+\dfrac{1}{C_{3}}\]
Năng lượng điện trường của tụ điện
Khi tụ được tích điện, hai bản của tụ điện tích điện trái dấu nhau nên hình thành một điện trường hướng từ bản dương sang bản âm của tụ. Điện trường này có khả năng sinh ra năng lượng [thế năng] nên được gọi là năng lượng điện trường của tụ.
Biểu thức xác định năng lượng điện trường của tụ
\[W=\dfrac{Q^{2}}{2C}=\dfrac{CU^{2}}{2}\]
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 11 chương điện tích, điện trường
nguồn: vật lý trực tuyến
Điện tích là một tính chất cơ bản và không đổi của một số hạt hạ nguyên tử [hạt sơ cấp], đặc trưng cho tương tác điện từ giữa chúng. Điện tích tạo ra trường điện từ và cũng như chịu sự ảnh hưởng của trường điện từ. Sự tương tác giữa một điện tích với trường điện từ, khi nó chuyển động hoặc đứng yên so với trường điện từ này, là nguyên nhân gây ra lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên.
Tổ hợp:
Bài này không có nguồn tham khảo nào.
Trộn hương
Điện tích tạo từ các hạt mang điện rất nhỏ, như một chất điểm, thì điện tích được gọi là điện tích điểm. Nếu điện tích điểm được sử dụng trong một thí nghiệm, có thể là thí nghiệm tưởng tượng trên lý thuyết, thì nó được gọi là điện tích thử.
Điện tích của một vật vĩ mô là tổng đại số của tất cả các điện tích tương ứng của các hạt phần tử cấu thành nên vật đó. Thông thường, các vật quanh ta đều trung hòa về điện, đó là do mỗi nguyên tử ở trạng thái tự nhiên đều có tổng số proton bằng tổng số electron.
Tuy nhiên, ngay cả khi điện tích tổng cộng của một vật bằng không, vật ấy vẫn có thể tham gia tương tác điện từ, đó là nhờ hiện tượng phân cực điện. Các điện tích chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng phân cực gọi là điện tích liên kết, các điện tích có thể di chuyển linh động trong vật dẫn dưới tác dụng của từ trường ngoài gọi là điện tích tự do.
Chuyển động của các hạt mang điện theo một hướng xác định được gọi là dòng điện.
Phần lớn điện lượng trong tự nhiên là bội số nguyên của điện tích nguyên tố. Các hạt quark có điện tích phân số so với e. Phản hạt của một hạt cơ bản có điện tích bằng về độ lớn nhưng trái dấu so với điện tích của hạt đó.
Có thể đo điện tích bằng một dụng cụ gọi là tĩnh điện kế.
Điện tích còn được hiểu là "vật tích điện". Mọi vật trung hòa về điện khi cho hay nhận điện tử âm sẽ trở thành điện tích.
Khi vật nhận electron vật sẻ trở thành điện tích âmː
Vật + e → Điện tích âm [-]Khi vật cho electron vật sẻ trở thành điện tích dươngː
Vật − e → Điện tích dương [+]Điện tích âm có ký hiệu − Q. Điện tích dương có ký hiệu + Q.. Mọi điện tích đo bằng đơn vị Coulomb, ký hiệu C
Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau:
1 C = 6 , 24 × 10 18 {\displaystyle 1C=6,24\times 10^{18}} electron.Tương tác giữa 2 điện tích điểm trong không gian
Bài chi tiết: Lực tĩnh điện
Khi hai điện tích tương tác với nhau, điện tích cùng loại đẩy nhau, điện tích khác loại hút nhau. Khi có 2 điện tích cách nhau một khoảng cách r thì lực tương tác của chúng tuân theo Định luật Coulomb, gọi là Lực Coulomb.
Định luật Coulomb phát biểu là:
Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. F = k | q 1 | | q 2 | r 2 {\displaystyle F=k{\frac {\left|q_{1}\right|\left|q_{2}\right|}{r^{2}}}}Trong đó:
k e = 1 4 π ε 0 = c 2 μ 0 4 π = c 2 ⋅ 10 − 7 H ⋅ m − 1 = 8 , 987.551.787 × 10 9 N ⋅ m 2 / C 2 {\displaystyle {\begin{aligned}k_{\mathrm {e} }&={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}={\frac {c^{2}\ \mu _{0}}{4\pi }}=c^{2}\cdot 10^{-7}\ \mathrm {H} \cdot \mathrm {m} ^{-1}\\&=8,987.551.787\times 10^{9}\ \mathrm {N\cdot m^{2}/C^{2}} \end{aligned}}} ϵ 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\ } là hằng số điện môi, giá trị gần đúng thường dùng trong tính toán ở cấp phổ thông là 9 × 10 9 N ⋅ m 2 / C 2 {\displaystyle 9\times 10^{9}\ \mathrm {N\cdot m^{2}/C^{2}} }Tương tác giữa điện tích và điện
Tương tác giữa điện tích đứng yên và điện có điện lực F E {\displaystyle F_{E}} tạo ra dòng điện tích di chuyển thẳng hàng có điện trường E tuân theo định luật Ampere:
E = F E Q {\displaystyle E={\frac {F_{E}}{Q}}}Vì vậy
F E = Q E {\displaystyle F_{E}=QE}Tương tác giữa điện tích và từ
Tương tác giữa điện tích di chuyển và nam châm từ có từ lực F B {\displaystyle F_{B}} tạo ra từ trường B vuông góc với điện trường E tuân theo định luật Lorentz:
F B = ± Q v B {\displaystyle F_{B}=\pm QvB}Vậy:
B = F B Q v {\displaystyle B={\frac {F_{B}}{Qv}}} v = F B Q B {\displaystyle v={\frac {F_{B}}{QB}}}Tương tác giữa điện tích cùng với điện và từ
F E B = F E + F B = Q E ± Q v B = Q [ E ± v B ] {\displaystyle F_{EB}=F_{E}+F_{B}=QE\pm QvB=Q[E\pm vB]}Khi v bằng không
F E B = F E = Q E {\displaystyle F_{EB}=F_{E}=QE}Khi v khác không
Q E = Q v B {\displaystyle QE=QvB} E = v B {\displaystyle E=vB} B = 1 v E {\displaystyle B={\frac {1}{v}}E}| Lực tĩnh điện | F Q = K | Q + | | Q − | r 2 {\displaystyle F_{Q}=K{\frac {|Q_{+}||Q_{-}|}{r^{2}}}} |
| Lực động điện | F E = Q E {\displaystyle F_{E}=QE} |
| Lực động từ | F B = ± Q v B {\displaystyle F_{B}=\pm QvB} |
| Lực điện từ | F E B = Q [ E ± v B ] {\displaystyle F_{EB}=Q[E\pm vB]} |
- Dòng điện
Bài viết về chủ đề vật lý này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.
|
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Điện_tích&oldid=67115046”