Phương pháp giải Công thức tính năng lượng tụ điện (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

194

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính năng lượng tụ điện (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 năng lượng tụ điện (50 bài tập minh họa)

1. Công thức

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 tính năng lượng của điện trường trong tụ điện: $W = \frac{Q^{2}}{2 C} = \frac{1}{2} C U^{2}$

$\Rightarrow \{\begin{cases} U = \sqrt{\frac{2 W}{C}} \\ C = \frac{Q^{2}}{2 W} = \frac{2 W}{U^{2}} \\ Q = \sqrt{2 C W} \end{cases}$

Với W: Năng lượng điện trường (J)

Q: Điện tích của tụ điện

C: Điện dung của tụ điện (F)

U: Hiệu điện thế giữa hai bản tụ (V)

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một tụ điện có điện dung C₁=0,2μF, khoảng cách giữa hai bản là d₁ = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.Tính năng lượng của tụ điện.

Hướng dẫn giải:

Áp dụng công thức

Năng lượng của tụ điện là

$W= \frac{1}{2} C U^{2} = \frac{1}{2} {.0,2.10}^{- 6} .100 = 10^{- 3} J$

Ví dụ 2: Một tụ điện phẳng có hai bản hình tròn bán kính 30 cm, khoảng cách giữa hai bản là 1 cm, ở giữa là không khí. Tụ điện được tích điện bởi hiệu điện thế 600V.

a. Tính điện tích của tụ điện

b. Tụ điện được ngắt ra khỏi nguồn điện và các bản được đưa lại gần nhau để khoảng cách giữa chúng giảm một nửa. Tính hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện. Năng lượng của tụ điện đã thay đổi bao nhiêu lần?

Hướng dẫn giải:

a) Áp dụng công thức $C = \frac{ε S}{4 k π d} = {25.10}^{- 11} F$