Xin chào các bạn đã trở lại với ôn bài đêm khuya,hôm nay sẽ là lí thuyết lớp 11 bài 5 và bài 6 nhé
TÓM TẮT LÍ THUYẾT
A.điện thế-hiệu điện thế
I, điện thế
1.Khái niệm
điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích
công thức: [TEX]V_M = \frac{A_{M \infty} }{q}[/TEX]
2.định nghĩa
điện thế tại một điểm M trong điệ trường là đại lượng đắc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q
đơn vị điện thế là vôn .Kí hiệu: V
[TEX]1 V=\frac{1J}{1C}[/TEX]
3. đặc điểm của điện thế
-điện thế là đại lượng đại số . Thường chọn điện thế ở mặt đất hoặc 1 điểm ở vô cực làm mốc( bằng 0)
II, hiệu điện thế
1.công thức
[TEX]U_{MN} =V_M -V_N= \frac{A_{MN}}{q} [/TEX]
2.định nghĩa
Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường làm dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó
3.đo hiệu điện thế bằng tĩnh điện kế
4.hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường
hiệu điện thế [TEX]U_{MN} = \frac{A_{MN}}{ q}=E.d (V)[/TEX]
cường độ điện trường [TEX]E= \frac{U_{MN}}{d} = \frac{U}{d} (V/m)[/TEX]
chú ý:công thức tính E trên cũng đúng trong trường hợp hợp điện trường không đều ,nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc theo đường sức điện,cường độ điện trường thay đổi không đáng kể
B.tụ điện
I,tụ điện
1.định nghĩa
tụ điện là hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau được ngăn cách nhau bởi 1 lớp cách điện
2,cấu tạo
trong chương trình học của chúng ta sử dụng phổ biến là tụ điện phẳng.
cấu tạo tụ điện phẳng gồm 2 bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và được ngăn cách nhau bởi 1 lớp điện môi.Hai bản kim loại này gọi là 2 bản của tụ điện
- 2 bản kim loại thường được làm bằng 2 tấm giấy thiếc,kẽm hoặc nhôm
- lớp điện môi là lớp giấy được tẩm 1 chất cách điện như parafin,....
dưới đây là 1 số kí hiệu của tụ điện trong mạch điện
3,cách tích điện cho tụ điện
muốn tích điện cho tụ điện người ta nối 2 bản tụ điện với 2 cực của nguồn điện đầu nối với bản âm tích điện âm ,đầu nối với bản dương tích điện dương
do có sự nhiễm điện do hưởng ứng nên điện tích 2 bản tụ luôn có
độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu.
ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện
II, điện dung của tụ điện
định nghĩa:Điện dung của tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ. Nó được xác định theo công thức được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.
+ Công thức: [TEX]C=\frac{Q}{U}=const= C=\frac{\varepsilon S}{4.\pi kd}.[/TEX]
Với:
- Q là độ lớn điện tích trên mỗi bản tụ
- U là hiệu điện thế giữa hai bản.
- C là điện dung của tụ điện ; đơn vị : fara, kí hiệu F.
+ Đơn vị điện dung:
- Đơn vị điện dung là Fara, kí hiệu là F.
- Trong công thức [TEX]C=\frac{Q}{U}[/TEX] nếu Q đo bằng đơn vị Cu-lông (C), U đo bằng đơn vị là Vôn (V) thì C đo bằng đơn vị fara (F).
- Fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích được điện tích 1 C.
- Các tụ điện thường dùng chỉ có điện dung từ [TEX]10^{-12} F[/TEX] đến [TEX]10^{-6} F.[/TEX].
ta thường dùng các ước của fara:
- 1 micrôfara (kí hiệu là μF) = 1.10-6 F.
- 1 nanôfara (kí hiệu là nF) = 1.10-9 F.
- 1 picôfara (kí hiệu là pF) = 1.10-12 F.
3,các loại tụ điện khác
Tụ xoay có một bản cố định (thực ra là một hệ thống bản) hình bán nguyệt và một bản linh động cũng hình bán nguyệt. Bản linh động có thể xoay quanh một trục vuông góc với bản cố định tại tâm. Khi xoay bản linh động, diện tích của phần đối diện giữa hai bản sẽ thay đổi làm cho điện dung của tụ điện thay đổi.
4. Năng lượng của điện trường trong tụ điện
- Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng, đó là năng lượng điện trường.
- Công thức: [TEX]W=\frac{{{Q}^{2}}}{2C}= \frac{1}{2} QU=\frac{1}{2}C.U^2 (J)[/TEX]
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Xác định các đại lượng đặc trưng của tụ điện
+ sử dụng công thức tính điện dung của tụ điện phẳng đ tính toán
+ Khi nối hai bản của tụ điện với hiệu điện thế U thì tụ sẽ tích được điện Q = C.U.
- Khi nối tụ điện với nguồn thì U = const.
- Khi ngắt tụ điện khỏi nguồn thì Q = const (cô lập về điện).
- Bình thường tụ điện là vật cách điện (do giữa chúng là điện môi).
- Nếu cường độ điện trường giữa hai bản tụ lớn hơn E giới hạn thì điện môi bị “đánh thủng”, tụ điện bị hỏng và nó trở thành vật dẫn điện.
Dạng 2. Ghép tụ điện
+ Bám vào đề bài để viết cấu trúc mạch.
+ Tùy thuộc vào cách ghép để vận dụng công thức tương ứng.
Cách ghép | Ghép song song (C1 // C2 // …//Cn) | Ghép nối tiếp (C1 nt C2 nt…nt Cn) |
Điện tích | ${{Q}_{b}}={{Q}_{1}}+{{Q}_{2}}+...+{{Q}_{n}}$ | ${{Q}_{b}}={{Q}_{1}}={{Q}_{2}}=...={{Q}_{n}}$ |
Hiệu điện thế | ${{U}_{b}}={{U}_{1}}={{U}_{2}}=...={{U}_{n}}$ | ${{U}_{b}}={{U}_{1}}+{{U}_{2}}+{{U}_{3}}+...+{{U}_{n}}$ |
Điện dung | ${{C}_{b}}={{C}_{1}}+{{C}_{2}}+...+{{C}_{n}}$ | $\frac{1}{{{C}_{b}}}=\frac{1}{{{C}_{1}}}+\frac{1}{{{C}_{2}}}+...+\frac{1}{{{C}_{n}}}$ |
Chú ý | + Ghép song song điện dung bộ tăng lên, ${{C}_{b}}>{{C}_{i}}$ (với mọi i,$ i=1\to n)$
+ Nếu các tụ điện giống nhau ${{C}_{1}}={{C}_{2}}=...={{C}_{n}}$
thì ${{C}_{b}}=n.C$ | + Ghép nối tiếp điện dung bộ giảm đi
${{C}_{b}}<{{C}_{i}}$ (với mọi i, $i=1\to n)$
+ Nếu các tụ điện giống nhau
${{C}_{1}}={{C}_{2}}=...={{C}_{n}}=C$ thì ${{C}_{b}}=\frac{C}{n}$ |
[TBODY]
[/TBODY]
+ Một số lưu ý khi giải bài ghép tụ:
- Với công thức Q = CU thì hiệu điện thế U của đoạn mạch nào thì điện dung C và điện tích Q của đoạn mạch đó.
- Các bước cơ bản thường là: vẽ lại mạch (nếu cần), viết cấu trúc mạch, tìm điện dung tương đương C của bộ tụ, tính Q của bộ, tính Uk trên từng đoạn, tính Qi của từng tụ.
- Để tính toán đơn giản thì khi gặp mạch song song ta nên tính U// trước (vì U// giống nhau), còn mạch nối tiếp thì tính Qnt trước (vì Qnt giống nhau).
Dạng 3.nhúng tụ điện vào điện môi
- khi nhúng ngang vào điện môi ta có 2 tụ đện mắc nối tiếp ,mỗi tụ có thiết diện S nhưng bề dày giảm còn d/2
- khi nhúng dọc vào điện môi ta có 2 tụ đện mắc song song ,mỗi tụ có thiết diện S1 và S2 (S1+S2=S và S1 S2 tính dựa trên số phần tụ mỗi môi trường) , bề dày d và hằng số điện môi của 2 tụ là hằng số điện môi của 2 môi trường