Công thức tính tụ điện Cách tính điện dung, năng lượng của tụ điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động gồm hai bản cực song song được ngăn cách bởi một lớp điện môi. Tụ điện có đặc tính cách điện một chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua do nguyên lý phóng điện phóng điện. Vậy công thức tính tụ điện là gì? Mời các bạn theo dõi bài viết dưới đây của thuthuatcaidat.com.

công thức tính toán tụ điện Bao gồm tất cả các kiến ​​thức về khái niệm, công thức, ví dụ và một số bài tập cơ bản. Thông qua tài liệu này các bạn có thể nắm được công thức tính tụ điện chi tiết và chính xác nhất.

1. Tụ điện là gì.

– Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi một lớp cách điện. Tụ điện được sử dụng để lưu trữ điện tích.

– Điện dung của tụ điện (C) là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích được điện tích của tụ điện ở một hiệu điện thế xác định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa các bản của nó.

– Các loại tụ điện

+ Người ta lấy tên lớp điện môi để đặt tên cho các tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm, v.v.

+ Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi được (còn gọi là tụ xoay).

2. Công thức tụ điện

– Điện dung của tụ điện

– Trong đó:

• C: Điện dung của tụ điện đo bằng đơn vị fara (F).
• U: Điện áp (V)
• Q: Sạc (C)

– Đổi đơn vị:

Tụ điện thường dùng chỉ có điện dung từ 10^{-thứ mười hai} F đến 10^-6 F. Vì vậy ta thường dùng ước của fara:

1 microfara (ký hiệu μF) = 1,10^-6 f.

1 nanofara (ký hiệu nF) = 1,10^-9 f.

1 picofara (ký hiệu pF) = 1,10^{-thứ mười hai} f.

3. Công thức mở rộng

– Từ công thức C suy ra công thức tính Q và U

– Trong đó:

• C: Điện dung của tụ điện đo bằng đơn vị fara (F).
• U: Điện áp (V)
• Q: Sạc (C)

– Tụ điện mắc nối tiếp

Q = Q_{Đầu tiên} = Q₂ = … = Q_N

UAB = U_{Đầu tiên} + U₂ + … + U_N

– Tụ điện ghép song song

Q + Q_{Đầu tiên} + Q₂ + … + Hỏi_N

UAB = U_{Đầu tiên} = U₂ = … = U_N
C = C_{Đầu tiên} + CŨ₂ + … + CŨ_N

Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng là:

Trong đó:

+ S: Diện tích đối diện giữa 2 thôn (m²)

+ d: Khoảng cách giữa hai tấm (m)

+ ε Hằng số điện môi của môi trường giữa hai bản

– Các vấn đề khác:

+ Nối tụ với nguồn: U = hằng số

+ Ngắt tụ ra khỏi nguồn: Q = hằng số

4. Ví dụ tính điện tích của tụ điện

Ví dụ: Hai bản tụ điện phẳng hình tròn bán kính R = 60cm, khoảng cách giữa các bản là d = 2mm. Giữa hai bản là không khí. Có thể tích điện tích tối đa cho tụ điện là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng? Biết rằng điện trường cực đại mà không khí chịu được là 3.105 3.105 V/m

câu trả lời gợi ý

Điện dung của tụ điện

Hiệu điện thế cực đại có thể đặt vào hai đầu bản tụ điện là

U = E. d = 3,10⁵0,002 = 600V

Điện tích tối đa có thể tích được mà không bị đứt là

Q = C. U = 5,10^-90,600 = 3,10^-6 CŨ

5. Bài tập tự tính

A. Câu đố

Câu hỏi 1: tụ điện là:

A. một hệ gồm hai vật đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi một lớp dẫn điện.
B. một hệ gồm hai dây dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.
C. một hệ gồm hai dây dẫn đặt tiếp xúc với nhau và có lớp điện môi bao quanh.
D. một hệ gồm hai dây dẫn đặt cách nhau một khoảng vừa đủ.

Câu 2: Trong trường hợp nào sau đây ta mắc tụ điện?

A. hai tấm củi khô đặt cách nhau một khoảng trong không khí.
B. hai tấm nhôm đặt cách nhau trong nước nguyên chất.
C. hai tấm kẽm ngâm trong dung dịch axit.
D. hai tấm nhựa phủ một lớp lá nhôm.

Câu 3: Để nạp điện cho tụ điện, chúng ta phải:

A. mắc vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế.
B. cọ xát các bản với nhau.
C. đặt tụ điện gần vật nhiễm điện.
D. đặt tụ điện gần nguồn điện.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây về tụ điện là không đúng?

A. Điện dung đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện.
B. Tụ điện có điện dung càng lớn thì tích được càng nhiều điện tích.
C. Điện dung của tụ điện có đơn vị Fara (F).
D. Hiệu điện thế càng lớn thì điện dung của tụ điện càng lớn.

Câu 5: Fara là điện dung của tụ điện

A. Giữa hai bản có hiệu điện thế 1V mang điện tích 1C.
B. Giữa hai bản tụ điện có hiệu điện thế không đổi được tích điện 1C.
C. Giữa hai bản tụ điện có một điện môi có hằng số điện môi bằng 1.
D. khoảng cách giữa hai bản là 1mm.

Câu 6: Giả sử 1nF bằng:

MỘT.10-9F.
B.10-12F.
C. 10-6 F .
D. 10-3 F .

Câu 7: Nếu tăng hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện lên 2 lần thì điện dung của tụ điện:

A. Tăng lên 2 lần.
B. Giảm 2 lần.
C. Tăng lên 4 lần.
D. Không thay đổi.

B. Tự luận

Bài tập 1. Tụ xoay có điện dung thay đổi từ đến khi góc quay a thay đổi từ đến

Viết biểu thức sự phụ thuộc của điện dung vào góc quay. Biết rằng điện dung của tụ xoay là hàm bậc nhất của góc xoay a

Bài tập 2. Tụ điện phẳng có diện tích S=100cm²khoảng cách giữa hai bản là d=1 mm, giữa hai bản là một lớp điện môi có

a/ Tính điện dung của tụ điện

b/ Dùng nguồn U=100 V để tích điện cho tụ điện, tính điện tích mà tụ điện tích được.

bài tập 3. Hai bản tụ điện phẳng là hình tròn, tụ điện được tích điện sao cho điện trường trong tụ điện bằng . Khi đó điện tích của tụ điện là Q=100 nC. Tính bán kính của các bản. Cho biết bên trong tụ điện là không khí.

Bài tập 4. Hai bản tụ điện phẳng hình tròn, bán kính R=2 cm, đặt trong không khí, khoảng cách giữa các bản là d=2 mm.

a/ Tính điện dung của tụ điện đó.

b/ Tích điện tối đa cho tụ điện là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng? Cho rằng điện trường gây nhiễu cho không khí là

Bài tập 5. Tụ phẳng gồm hai bản cực vuông góc khoảng cách điện môi giữa hai bản là thủy tinh có . Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện U=50 V.

a/ Tính điện dung của tụ điện

b/ Tính điện tích của tụ điện

Bài tập 6: Một tụ điện trong không khí có điện dung C = 500pF được tích điện đến hiệu điện thế U = 300 V. Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn, nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng ε = 2. Hỏi hiệu điện thế của tụ điện khi đó là bao nhiêu ?

Bài tập 7: Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 50 cm, khoảng cách giữa các bản là d = 4mm. Giữa hai bản là không khí. Có thể tích điện tích tối đa cho tụ điện là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng? Biết điện trường cực đại mà không khí chịu được là 3.1053.105 V/m