Soạn mới giáo án Vật lí 11 CTST bài 14: Tụ điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Thảo luận 1 (SGK – tr87)

Liệt kê một số vật liệu có tính cách điện trong đời sống.

- GV chiếu hình ảnh điện môi trước và sau khi đặt vào trong một điện trường (hình 14.2) cho HS quan sát, yêu cầu HS nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi:

+ Điện môi là gì?

+ Nêu đặc điểm của chất điện môi khi được đặt trong điện trường?

- GV giới thiệu mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi.

- GV chiếu bảng hằng số điện môi và điện trường giới hạn của một số điện môi (bảng 14.1) cho HS quan sát.

- GV kết luận về điện môi trong điện trường.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr87)

Một số vật liệu có tính cách điện: thủy tinh, nhựa, cao su, sứ,…

*Kết luận

- Những vật được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua được gọi là điện môi. Khi tích điện cho khối điện môi, điện tích dư sẽ nằm ngay tại vị trí được đưa vào.

- Khi điện môi được đặt vào vùng không gian có điện trường, mỗi nguyên tử của điện môi bị phân cực và làm cho cả khối điện môi bị phân cực với hai mặt tích điện trái dấu nhau.

- Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là .

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu khái niệm tụ điện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh một số loại tụ điện (hình 14.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi:

+ Nêu khái niệm tụ điện.

+ Nêu vai trò của tụ điện.

+ Người ta chia tụ điện thành các loại như thế nào?

- GV kết luận về khái niệm tụ điện và phân loại tụ điện.

- GV giới thiệu kí hiệu của tụ điện (hình 14.5)

- GV chiếu hình ảnh tụ điện nối vào nguồn điện (hình 14.4) cho HS quan sát, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi:

+ Hãy nêu quá trình nạp điện (hay tích điện) và phóng điện (hay xả điện) của tụ điện.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Thảo luận 2 (SGK – tr88)

Dựa vào cấu tạo của tụ điện ở hình 14.4, hãy cho biết tụ điện có cho dòng một chiều đi qua không.

- GV tổng kết về khái niệm tụ điện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. TỤ ĐIỆN

1. Khái niệm tụ điện

- Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn được gọi là một bản của tụ điện.

- Tụ điện được phân loại theo:

+ Hình dạng: tụ điện phẳng, tụ điện trụ và tị điện cầu.

+ Môi trường điện môi bên trong tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica,…

- Khi nối hai bản của tụ điện vào hai cực của nguồn điện, hai bản này sẽ tích điện bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. Đây là quá trình nạp điện cho tụ điện.

- Khi nối hai bản của tụ điện đã được nạp điện với một điện trở, một dòng điện sẽ xuất hiện và chạy qua điện trở làm điện tích của tụ điện giảm dần. Đây là quá trình phóng điện của tụ điện.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr88)

Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện, do đó tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.

Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu điện dung của tụ điện

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời các câu hỏi sau:

+ Trình bày khái niệm của đại lượng điện dung.

+ Trình bày ý nghĩa và đơn vị của đại lượng điện dung.

- GV lưu ý: Điện dung của một tụ điện xác định chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của tụ điện mà không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện.

- GV tổng kết về nội dung điện dung của tụ điện.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung Luyện tập (SGK – tr90)

Xét một tụ điện được tích điện. Khi thay đổi điện dung của tụ điện, hiệu điện thế và điện tích của tụ điện có thay đổi không trong các trường hợp sau?

a) Tụ điện vẫn còn được mắc vào nguồn điện một chiều.

b) Tụ điện đã được tháo ra khỏi nguồn điện trước khi thay đổi điện dung.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

2. Điện dung của tụ điện

- Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:

- Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F).

- Thông thường, các tụ điện có điện dung rất nhỏ, cỡ từ 10^-12 F đến 10^-6 F. Vì vậy, ta thường dùng các ước của fara:

1 μF = 10^-6 F

1 nF = 10^-9 F

1 pF = 10^-12 F

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr90)

- Hiệu điện thế U giữa hai bản tụ không thay đổi vì hiệu điện thế đó bằng hiệu điện thế của nguồn điện một chiều mà tụ mắc vào. Điện tích Q = CU thay đổi vì điện dung C thay đổi mà U lại không thay đổi.

b) Vì tụ đã tháo khỏi nguồn nên điện tích Q của tụ không đổi. Bên cạnh đó, vì C thay đổi nên hiệu điện thế giữa hai bản tụ là   cũng thay đổi.

Họ và tên:…

Lớp:…

Nhóm:…

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

*Mục tiêu:

Hiểu được các cách ghép tụ điện và vận dụng được công thức tính điện dung của bộ tụ ghép nối tiếp.

*Nhiệm vụ:

1. Dựa vào SGK, HS thảo luận nhóm để hoàn thành nội dung thảo luận bên dưới.

2. Thời gian: 20 phút.

*Nội dung thảo luận:

1. Quan sát hình 14.7 SGK, em hãy mô tả sơ đồ bộ tụ điện ghép nối tiếp.

2. Xét hai tụ điện có cùng điện dung được mắc nối tiếp với nhau. Hãy so sánh điện dung của bộ tụ điện trên với điện dung của mỗi tụ điện thành phần.

3. Xét mạch gồm hai tụ điện được mắc nối tiếp với nhau và được nối với nguồn điện. Nếu trong mạch có một tụ bị đánh thủng thì hiệu điện thế và điện tích của tụ còn lại có thay đổi không? Giải thích.

4. Trả lời câu Luyện tập.

Xét mạch điện như hình 14.9. Biết hiệu điện thế giữa hai điểm A, B bằng 6 V và điện dung của hai tụ điện lần lượt là C₁ = 2μF và C₂ = 4μF. Xác định hiệu điện thế và điện  tích trên mỗi tụ điện. Giả sử ban đầu các tụ điện chưa tích điện

5. Hãy chứng minh công thức tính điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp.

Họ và tên:…

Lớp:…

Nhóm:…

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Bộ tụ điện ghép song song

*Mục tiêu:

Hiểu được các cách ghép tụ điện và vận dụng được công thức tính điện dung của bộ tụ ghép song song.

*Nhiệm vụ:

1. Dựa vào SGK, HS thảo luận nhóm để hoàn thành nội dung thảo luận bên dưới.

2. Thời gian: 20 phút.

*Nội dung thảo luận:

1. Quan sát hình 14.8 SGK, em hãy mô tả sơ đồ bộ tụ điện ghép song song.

2. Xét hai tụ điện có cùng điện dung được mắc song song với nhau. Hãy so sánh điện dung của bộ tụ điện trên với điện dung của mỗi tụ điện thành phần.

3. Xét mạch gồm hai tụ điện được mắc song song với nhau và được nối với nguồn điện. Nếu trong mạch có một tụ bị đánh thủng thì hiệu điện thế và điện tích của tụ còn lại có thay đổi không? Giải thích.

4. Trả lời câu Vận dụng.

Quan sát hình 14.10 và cho biết:

a) giá trị điện dung của tụ điện.

b) ý nghĩa các thông số trên tụ điện.

5. Hãy chứng minh công thức tính điện dung của bộ tụ điện ghép song song.