Chia sẻ công thức tính điện dung, năng lượng tụ điện chi tiết 

Công thức tính điện dung là kiến thức cơ bản cần nắm khi học vật lý. Tổng hợp cách tính, bài tập minh họa sẽ giúp bạn ôn tập và hiểu rõ cách giải đối với điện dung, năng lượng tụ điện.

Tụ điện là gì?

Tụ điện là hệ hai vật dẫn gần nhau, ngăn cách bằng lớp cách điện, dùng để chứa điện tích. Điện dung của tụ điện là đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện tại hiệu điện thế xác định, ký hiệu là C.

Điện dung được tính bằng thương của số điện tích tụ điện với hiệu điện thế giữa hai bản.

Tụ điện hiện nay được chia thành 2 dạng phổ biến gồm:

• Dạng 1: Loại được lấy tên từ lớp điện môi (Tụ không khí, tụ giấy, mica, sứ, gốm,…).
• Dạng 2: Loại có điện dung thay đổi được (Tụ xoay).

Điện dung của tụ điện là gì?

Điện dung (C) của tụ điện là yếu tố thể hiện khả năng tích điện của tụ ở một hiệu điện thế nhất định. Khi đặt điện áp vào 2 bản cực dẫn điện của tụ, các bản cực tích điện trái dấu.

Khi đó, điện trường được tích lũy trong khoảng không gian, bị phụ thuộc vào điện dung của tụ. Yếu tố này được biểu thị bằng tỷ số điện tích trên mỗi dây dẫn với hiệu điện thế (Điện áp) giữa chung.

Công thức điện dung và năng lượng tụ điện

Áp dụng công thức tính điện dung và năng lượng tụ điện, ta có:

Lưu ý các thành phần được dùng trong công thức gồm:

• C: Điện dung của tụ (Đvt: Fara – F).
• U: Hiệu điện thế (V)
• Q: Điện tích (C).
• W: Năng lượng của tụ điện (W).

Các công thức tụ điện mở rộng

Thông qua công thức cơ bản tính C cho ra công thức thể hiện mối quan hệ giữa Q và U:

C = Q/U => Q = CU  và U = Q/C

Trong đó:

• C: Điện dung tụ đo bằng F.
• U: Hiệu điện thế (V)
• Q: Điện tích (C).

Trường hợp tụ điện ghép nối tiếp

Xét công thức tính tụ điện khi được ghép nối tiếp: Q = Q1 = Q2 =… – Qn

Với U(AB) = U1 + U2 +…+Un

Ta có: 1/C = 1/C1 + 1/C2 +…+1/Cn.

Trường hợp tụ điện ghép song song

Nếu tụ điện ghép song song, ta có:

Q = Q1 + Q2 +…+ Qn

U(AB) = U1 = U1 = … = Un

C = C1 + C2 + … + Cn.

Công thức điện dung đối với tụ điện phẳng

Trường hợp tụ điện phẳng, ta có công thức là:

Giải các dạng bài tập phổ biến nhất

Nghiên cứu công thức tính điện dung của tụ điện, bạn có thể tham khảo một số bài tập mẫu. Nắm được cách giải và luyện tập nhiều giúp phản xạ nhanh hơn với những bài tương tự, mang đến kết quả như mong đợi.

1. Đặt 2 đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V, tụ tích được một điện lượng 20.10^(-9) C. Khi đó, điện dung của tụ điện là bao nhiêu?
Giải: Áp dụng đúng công thức về điện dung ta có: C = Q/U = [20.10^(-9)]/10 = 2.10^(-9) (F).

2. Để tụ tích điện lượng 10 nC cần đặt vào 2 đầu tụ hiệu điện thế 2V, để tụ tích điện lượng là 2.5 nC cần đặt vào hai đầu tụ hiệu điện thế bao nhiêu?

Ta có: C = Q/U = 10^(-9)/2 (F).

Để tụ tích được điện lượng 2.5 nC phải đặt hai đầu tụ điện hiệu điện thế là”

U’ = Q’/C = [2.5.10^(-9)]/[0.5.10^(-9)] = 5 (V).

3. Một tụ điện tích điện bằng hiệu điện thế 10V, năng lượng là 10 mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ đạt 22.5mJ, phải đặt vào hai đầu tụ hiệu điện thế bao nhiêu?

Điện dung của tụ là: W = CU^2 => C = 2W/U^2 = 2.10^(-4) (F).

Muốn W = 22.5.10^(-3) J, U được tính bằng căn bậc hai của 2W/C, ghép giác trị số tính được U = 15V.

4. Một tụ điện có điện dung 2 mF, đặt hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ, điện tích được điện lượng là bao nhiêu?

Giải: Q = C.U = 2.10^^(-6).4 = 8.10^(-6) (C).

5. Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1cm có 1 hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trong lòng tụ bằng bao nhiêu?

E = U/d = 10/0.01 = 1000 V/m = 1kV/m.

Kết luận

Có nhiều dạng bài tập được phát triển từ công thức tính điện dung và ứng dụng trong môn Vật lý. Muốn học tốt và giải toán liên quan chủ đề này chính xác, bạn nên nghiên cứu, nắm vững công thức và luyện tập làm bài thường xuyên.