Phương pháp giải Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

249

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Vật lí 11.

Phương pháp giải Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp (50 bài tập minh họa)

1. Công thức

- Tụ điện ghép nối tiếp

Phương pháp giải Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp (50 bài tập minh họa) (ảnh 1)

+ Công thức tìm điện dung Q của tụ điện: $Q = Q_{1} = Q_{2} = ... = Q_{n}$

+ Công thức tìm hiệu điện thế U của tụ điện: $U_{A B} = U_{1} + U_{2} + ... + U_{n}$

+ Công thức tìm điện dung C của tụ điện: $\frac{1}{C_{b}} = \frac{1}{C_{1}} + {\frac{1}{C}}_{2} + ... + \frac{1}{C_{n}}$

- Công thức tìm điện dung cho 2 tụ nối tiếp: $C_{b} = \frac{C_{1} C_{2}}{C_{1} + C_{2}}$

- Khi có n tụ giống nhau mắc nối tiếp: $C_{b} = \frac{C}{n}$

Chú ý:

+ Nếu ban đầu các tụ chưa tích điện, khi ghép nối tiếp thì các tụ điện có cùng điện tích.

+ Nếu ban đầu tụ điện (một hoặc một số tụ điện trong bộ) đã được tích điện cần áp dụng định luật bảo toàn điện tích (tổng đại số các điện tích của hai bản nối với nhau bằng dây dẫn được bảo toàn, nghĩa là tổng điện tích của hai bản đó trước khi nối với nhau bằng tổng điện tích của chúng sau khi nối).

2. Mở rộng

+ Nối tụ vào nguồn: U = hằng số

+ Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho mạch điện gồm 3 tụ điện $C_{1} = 1 μ F;$ $C_{2} = 1,5 μ F;$ $C_{3} = 3 μ F$ mắc nối tiếp nhau. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U=120V

a) Vẽ hình

b) Tính điện dung tương đương của bộ tụ

c) Tính điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ

Hướng dẫn giải:

a) Vẽ hình

Phương pháp giải Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp (50 bài tập minh họa) (ảnh 2)

b) Do 3 tụ điện mắc nối tiếp, ta có

$\frac{1}{C_{b}} = \frac{1}{C_{1}} + {\frac{1}{C}}_{2} + \frac{1}{C_{3}} = \frac{1}{1} + \frac{1}{1,5} + \frac{1}{3} = 2$

$\Rightarrow C_{b} = 0,5 μ F .$

c) Điện tích của bộ tụ $Q = C_{b} . U = 0,5.120 = 60 μ C$

Vì các tụ nối tiếp, ta có $Q_{b} = Q_{1} = Q_{2} = ... = Q_{n} = 60 μ C$

Hiệu điện thế mỗi tụ $\{\begin{cases} U_{1} = \frac{Q_{1}}{C_{1}} = 60 V \\ U_{2} = \frac{Q_{2}}{C_{2}} = 40 V \\ U_{3} = \frac{Q_{3}}{C_{3}} = 20 V \end{cases}$