Tụ điện trong mạch điện một chiều

Chúng tôi trích giới thiệu với các bạn một số bản dịch từ tác phẩm Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông của hai tác giả người Nga L. Tarasov và A. Tarasova, sách xuất bản ở Nga năm 1968. Bản dịch lại từ bản tiếng Anh xuất bản năm 1973.

Các bài giảng được trình bày dưới dạng thảo luận hỏi đáp giữa giáo viên (GV) và học sinh (HS).

§28. Tụ điện trong mạch điện một chiều

GV: Chúng ta hãy xét bài toán sau. Trong mạch điện như ở Hình 110, C là điện dung của tụ điện. Tìm điện tích Q trên bản tụ, biết suất điện động của nguồn điện bằng E và điện trở trong của nó là r.

HS A: Nhưng liệu chúng ta có thể sử dụng tụ trong mạch điện một chiều không thầy? Dẫu sao, chẳng có dòng điện nào chạy qua nó.

GV: Nó không chạy qua thì có sao nhỉ? Dòng điện chạy theo nhánh song song kia.

HS A: Em nghĩ em hiểu rồi. Vì dòng điện không chạy qua tụ trong mạch điện ở Hình 110, nên nó cũng sẽ không chạy qua điện trở R1. Trong phần phía ngoài của mạch điện, dòng điện sẽ chỉ chạy qua điện trở R2. Chúng ta có thể tính dòng điện từ liên hệ I = E/(R2 + r) và rồi tính hiệu điện thế giữa điểm A và điểm B sẽ bằng độ giảm thế trên điện trở R2, tức là

Em không biết làm gì tiếp theo nữa. Để tính điện tích trên bản tụ, trước tiên em phải tính hiệu điện thế giữa điểm A và điểm F.

GV: Em nói đúng khi kết luận không có dòng điện chạy qua điện trở R1. Tuy nhiên, trong trường hợp như vậy, mọi điểm thuộc điện trở đó sẽ có cùng điện thế (hãy nhớ lại cái đã nói ở §24). Điều đó có nghĩa là φF = φB. Từ đây, sử dụng phương trình (175), ta tính được điện tích cần tìm

Bây giờ hãy xét bài toán sau đây. Trong mạch điện như ở Hình 111, E = 4 V, r = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = 2 Ω, C1 = 2 µF (microfarad), C2 = 8 µF, C3 = 4 µF và C4 = 6 µF. Tính điện tích trên từng tụ điện.

Ở đây, hãy nhớ lại các quy tắc cộng điện dung của những tụ ghép nối tiếp và ghép song song.

HS A: Em nhớ những quy tắc đó. Khi các tụ ghép song song, điện dung tổng hợp của chúng bằng tổng từng điện dung thành phần, tức là

C = C1 + C2 + C3 + ...                                          (177)

và khi chúng ghép nối tiếp thì điện dung tổng hợp được tính bằng cách lấy nghịch đảo của tổng nghịch đảo của từng điện dung thành phần. Tức là

1/C = 1/C1 +1/ C2 + 1/C3 + ...                        (178)

GV: Đúng rồi. Bây giờ, sử dụng quy tắc (177), ta tính điện dung giữa điểm A và điểm B:

CAB = 2 µF + 8 µF = 10 µF

và giữa điểm F và điểm D:

CFD = 4 µF + 6 µF = 10 µF

Hiệu điện thế giữa điểm A và điểm D bằng độ giảm thế trên điện trở R1. Như vậy

φD - φA = IR1 = ER1/(R1 + r) = 3 V

Rõ ràng, điện trở R2 không có vai trò gì trong mạch điện, và có thể bỏ qua.

CAB = CFD, nên

φB - φA = φD - φF = 3V / 2 = 1,5 V

Cuối cùng, ta có thể tính được các điện tích cần tìm:

Q1 = C1 (φB - φA) = 3 µC (micro-coulomb)

Q2 = C2B - φA) = 12 µC

Q3 = C3 (φD - φF) = 6 µC

Q4 = C4 (φD - φF) = 9 µC

Bài tập

58. Trong mạch điện (Hình 112), E = 5 V, r = 1 Ω, R2 = 4 Ω, R1 = 3 Ω và C = 3 µF. Tính điện tích trên mỗi tụ điện.

59. Toàn bộ các đại lượng biểu diễn trên sơ đồ mạch điện Hình 113 là đã biết, tính điện tích trên mỗi tụ điện.

60. Một tụ phẳng có bản tụ chiều dài l được mắc vào một mạch điện như ở Hình 114. Cho biết suất điện động E của nguồn điện, điện trở trong r của nó và khoảng cách d giữa hai bản tụ. Một electron với vận tốc v0 bay vào tụ theo phương song song với hai bản. Phải mắc song song với tụ một điện trở R bằng bao nhiêu để electron bay ra khỏi tụ hợp một góc α với bản tụ? Giả sử khối lượng m và điện tích q của electron là đã biết.

61. Hai tụ phẳng giống hệt nhau và đặt vuông góc nhau, bản tụ có chiều dài l và hai bản tụ cách nhau khoảng cách d, được mắc vào trong mạch điện như ở Hình 115. Suất điện động E và điện trở trong r của nguồn điện là đã biết. Tìm điện trở R để cho một electron bay với vận tốc v0 vào một trong hai tụ, theo phương song song với bản tụ, bay vào tụ thứ hai và rồi bay ra theo phương song song với bản tụ. Khối lượng m và điện tích q của electron là đã biết.

62. Một tụ phẳng có hai bản tụ chiều dài l và khoảng cách giữa chúng là d, được mắc vào mạch điện như ở Hình 116 (suất điện động E, và điện trở Rr là đã biết). Một electron bay vào tụ với vận tốc v0 song song với bản tụ. Tính góc hợp bởi electron và bản tụ khi nó bay ra khỏi tụ, mq là đã biết.

Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông
L. Tarasov và A. Tarasova
Trần Nghiêm dịch
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com