Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 21: Tụ điện
Giải bài 21: Tụ điện sách Vật lí 11 kết nối tri thức. Phần đáp án chuẩn, hướng dẫn giải chi tiết cho từng bài tập có trong chương trình học của sách giáo khoa. Hi vọng, các em học sinh hiểu và nắm vững kiến thức bài học.
MỞ ĐẦU
Câu hỏi: Nếu một chiếc quạt điện gặp trục trặc như: cánh quạt quay chậm hoặc không quay dù vẫn cắm điện; động cơ nóng, rung và có âm thanh bất thường, thì nguyên nhân mà chúng ta cần xem xét là hỏng tụ điện. Vậy tụ điện có cấu tạo như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
Cấu tạo của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và dược ngăn cách bởi một lớp điện môi.
I. TỤ ĐIỆN
II. ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN
Câu hỏi 1: Cho một tụ điện trên vỏ có ghi là $2 \mu F - 200V$.
a) Đặt vào hai bản tụ điện một hiệu điện thế 36 V. Hãy tính điện tích mà tụ điện tích được.
b) Hãy tính điện tích mà tụ điện tích được ở hiệu điện thế tối đa cho phép.
Hướng dẫn trả lời:
a) Điện tích mà tụ tích được: Q1 = C.U1 = 2.36 = 72 ($\mu C$)
b) Điện tích tối đa mà tụ tích được là: Qmax = C.U = 2.200 = 400 ($\mu C$)
Câu hỏi 2: Có hai chiếc tụ điện, trên vỏ tụ điện (A) có ghi 2 $\mu F$- 350V, tụ điên (B) có ghi 2,3 $\mu F$ - 300 V.
a) Trong hai tự điện trên khi tích điện ở cùng một hiệu điện thế ở cùng một hiệu điện thế, tụ điện nào có khả năng tích điện tốt hơn?
b) Khi tích điện lên đến mức tối đa cho phép thì tụ điện nào sẽ có điện tích lớn hơn?
Hướng dẫn trả lời:
a) Tụ điện (B) có khả năng tích điện lớn hơn vì CB>CA
b) Điện tích tối đa tụ (A) tích được là: QAmax = CA. UAĐM = 2.350 = 700 ($\mu C$)
Điện tích tối đa tụ (B) tích được là: QBmax = CB. UBĐM = 2,3.300 = 690 ($\mu C$)
Khi tích điện lên đến mức tối đa cho phép thì tụ điện (A) tích điện nhiều hơn tụ (B) vì QAmax > QBmax
III. NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN
Câu hỏi: Có hai chiếc tụ điện, tụ điện D có thông số cơ bản được ghi là 2 mF - 450V; tụ điện E có thông số cơ bản được ghi là 2,5 $\mu F$ - 350 V. Khi các tụ điện trên được tích điện tới mức tối đa cho phép, hãy tính năng lượng của mỗi tụ điện.
Hướng dẫn trả lời:
Năng lượng của tụ điện D là:
$W=\frac{CU^{2}}{2}=\frac{2.10^{-3}.450^{2}}{2}=202,5$(J)
Năng lượng của tụ điện E là:
$W=\frac{CU^{2}}{2}=\frac{2,5.10^{-6}.350^{2}}{2}=0,153125$(J)
IV. ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN TRONG CUỘC SỐNG
Hoạt động
Các em hãy sử dụng sách, báo, internet hoặc các mạng thông tin khác để tìm hiểu, sưu tập một số tụ điện thông dụng. Tiếp theo, các em lựa chọn và sử dụng các thông tin này để xây dựng một báo cáo về Một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống. Dưới đây là một mẫu báo cáo để chúng ta tham khảo.
Hướng dẫn trả lời:
BÁO CÁO
Một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống
Tên học sinh: ...
Lớp: ...
I. Thống kê phân loại tụ điện đã sưu tập được
| STT | Điện dung - điện áp | Hình dạng | Thiết bị sử dụng | Mục đích sử dụng | Ghi chú |
| 1 | 4$\mu F $- 450 V | Hình hộp chữ nhật | Quạt điện | làm lệch từ trường và cung cấp một điện thế lớn để khởi động quạt, khi quạt quay bình thường thì tụ này không còn tác dụng. | |
| 2 | 4700$\mu F$ - 25V | Hình trụ tròn nhỏ | Tivi | sử dụng trong vấn đề sử lí tín hiệu | |
| 3 | 100$\mu F$ - 25V | Hình trụ tròn nhỏ | Loa | dùng cho mạch khuếch đại âm thanh | |
| ... | ... | ... | ... | ... |
II. Kết luận về ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống
- Thường được ứng dụng phổ biến và rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.
- Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi nhờ khả năng lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch tán.
- Dùng trong xây dựng các bộ phận kỹ thuật số cho máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử.
- Trong những lĩnh vực vực chế tạo đặc biệt về quân sự hoặc máy phát điện, thí nghiệm vật lý, vũ khí hạt nhân,…
- Sử dụng trong việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.
- Sử dụng trong vấn đề xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,…