Hướng dẫn giải nhanh vật lí 11 CTST bài 15: Năng lượng và ứng dụng của tụ điện

I. NĂNG LƯỢNG TỤ ĐIỆN

Thảo luận 1 trang 94 sgk vật lý 11 ctst

Vận dụng kiến thức đã học và công thức (15.1), em hãy rút ra công thức (15.2).

Đáp án:

Ta có: A =$\frac{1}{2}$QU

Mặt khác: Q = CU 

W = ½.QU = ½.CU$^{2}$ = $\frac{Q^{2}}{2C}$

Luyện tập trang 94 sgk vật lý 11 ctst

Một tụ điện có điện dung C = 2 pF được tích điện đến điện tích 3,2.10$^{−8}$ C. Tính năng lượng của tụ điện. Tụ điện này có thể được dùng để duy trì dòng điện trong mạch hay không? Vì sao?

Đáp án:

Năng lượng của tụ điện là:

W = $\frac{Q^{2}}{2C}$=$\frac{(3,2.10^{-8})^{2}}{2.2.10^{-12}}$  = 2,56.10$^{-4}$J

=> Tụ không thể duy trì được dòng đện trong mạch vì năng lượng dự trữ trong tụ quá nhỏ 

II. ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN

Thảo luận 2 trang 94 sgk vật lý 11 ctst

Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống.

Đáp án:

Một số ứng dụng của tụ điện trong thực tế:

• Sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử. 

• Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện lưu trữ năng lượng cho bộ khuyếch đại được sử dụng. 

• Tụ điện có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử

• Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,...

• Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung cấp năng lượng, tích trữ năng lượng

• Và nhiều hơn nữa những tác dụng của tụ điện như xử lý tín hiệu, khởi động động cơ, mạch điều chỉnh,...

Hiện nay, hầu hết các sản phẩm bếp từ đều được trang bị một tụ điện. Nó không chỉ là một trong năm linh kiện quan trọng nhất trong mỗi thiết bị điện từ. Mà còn là linh kiện quan trọng bậc nhất trong bo mạch của bếp từ.

Bài tập 1 trang 95 sgk vật lý 11 ctst

Xét một đám mây tích điện –32 C. Xem đám mây và bề mặt Trái Đất như một tụ điện phẳng, biết điện dung của tụ điện này khoảng 9,27 nF. Hãy tính:

a) Hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện.

b) Năng lượng của tụ điện này.

Đáp án:

a) U = Q/C = 32/ (9,27.10$^{−9}$ ) = 3,452.10$^{9}$V

b) W = $\frac{Q^{2}}{2C}$ = 32$^{2}$ / (2.9,27.10$^{−9}$ ) = 5,523.10$^{10}$J

Bài tập 2 trang 95 sgk vật lý 11 ctst

Xét một máy khử rung tim xách tay. Để cấp cứu cho bệnh nhân, nhân viên y tế đặt hai điện cực của máy khử rung tim lên ngực bệnh nhân và truyền năng lượng dự trữ trong tụ điện cho bệnh nhân. Giả sử tụ điện trong máy có điện dung 70 μF và hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 5 000 V.

a) Xác định năng lượng của tụ.

b) Giả sử trung bình máy truyền một năng lượng khoảng 200 J qua bệnh nhân trong một xung có thời gian khoảng 2 ms. Xác định công suất trung bình của xung.

Đáp án:

a) W = 1/2.CU$^{2}$ = 1/2.70.10$^{-6}$.5000$^{2}$ = 875J

b) Ptb = W/t = 200/(2.10$^{-3}$) = 100000W