Giải SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21: Tụ điện

Khởi động - Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21

Câu hỏi SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21 (trang 83): Nếu một chiếc quạt điện gặp trục trặc như: cánh quạt quay chậm hoặc không quay dù vẫn cắm điện; động cơ nóng, rung và có âm thanh bất thường, thì một trong những nguyên nhân mà chúng ta cần xem xét là hỏng tụ điện. Vậy tụ điện có cấu tạo như thế nào?

Trả lời:

- Cấu tạo của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và dược ngăn cách bởi một lớp điện môi.

II. Điện dung của tụ điện

Câu 1 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21 (trang 85): Cho một tụ điện trên vỏ có ghi là 2 µF – 200 V.

a) Đặt vào hai bản tụ điện một hiệu điện thế 36 V. Hãy tính điện tích mà tụ điện tích được.

b) Hãy tính điện tích mà tụ tích được ở hiệu điện thế tối đa cho phép.

Trả lời:

a) Điện tích mà tụ điện tích được dưới hiệu điện thế 36V: Q'=CU'=2.10⁻⁶.36=7,2.10⁻⁵(C)

b) Điện tích tối đa mà tụ tích được là: Q_max = C.U = 2.200 = 400 (μC)

Câu 2 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21 (trang 85): Có hai chiếc tụ điện, trên vỏ tụ điện (A) có ghi 2 μF- 350V, tụ điên (B) có ghi 2,3 μF - 300 V.

a) Trong hai tụ điện trên khi tích điện ở cùng một hiệu điện thế ở cùng một hiệu điện thế, tụ điện nào có khả năng tích điện tốt hơn?

b) Khi tích điện lên đến mức tối đa cho phép thì tụ điện nào sẽ có điện tích lớn hơn?

Trả lời:

a) Khi tích điện ở cùng một hiệu điện thế, tụ điện (B) có khả năng tích điện lớn hơn vì C_B > C_A

b)

* Cách giải 1:

Điện tích mà hai tụ tích đến mức tối đa.

Q_A = C_AU_A = 2.10⁻⁶.350 = 7.10⁻⁴(C)

Q_B = C_BU_B = 2,3.10⁻⁶.300 = 6,9.10⁻⁴(C)

Tụ A có điện tích lớn hơn.

* Cách giải 2: 

Điện tích tối đa tụ (A) tích được là: Q_Amax = C_A. U_AĐM = 2.350 = 700 (μC)

Điện tích tối đa tụ (B) tích được là: Q_Bmax = C_B. U_BĐM = 2,3.300 = 690 (μC)

Khi tích điện lên đến mức tối đa cho phép thì tụ điện (A) tích điện nhiều hơn tụ (B) vì Q_Amax > Q_Bmax

III. Năng lượng của tụ điện

Câu hỏi SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21 (trang 88): Có hai chiếc tụ điện, tụ điện D có thông số cơ bản được ghi là 2 mF - 450V; tụ điện E có thông số cơ bản được ghi là 2,5 μF - 350 V. Khi các tụ điện trên được tích điện tới mức tối đa cho phép, hãy tính năng lượng của mỗi tụ điện.

Trả lời:

- Năng lượng của tụ điện D là: $W=\frac{CU^{2}}{2}=\frac{2.10^{-3}.450^{2}}{2}=202,5(J)$

- Năng lượng của tụ điện E là: $\frac{CU^{2}}{2}=\frac{2.10^{-6}.350^{2}}{2}=0,153125(J)$ = 0,153(J)

IV. Ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống

Hoạt động SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 21 (trang 88): Các em hãy sử dụng sách, báo, Internet hoặc các mạng thông tin khác để tìm hiểu, sưu tập một số tụ điện thông dụng. Tiếp theo, các em lựa chọn và sử dụng các thông tin này để xây dựng một báo cáo về Một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống. Dưới đây là một mẫu báo cáo để chúng ta tham khảo.

* Gợi ý:

1. Thống kê phân loại tụ điện đã sưu tập được 

2. Kết luận về ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống

- Thống kê trên là một trong những bộ phận quan trọng sử dụng phổ biến trong việc xây dựng bộ nhớ kỹ thuật số cho máy tính nhằm đưa đến những trải nghiệm sử dụng tuyệt vời cho người dùng. 

- Nó còn được dùng trong hệ thống âm thanh của những dòng xe hơi hạng sang giúp tích tụ năng lượng để duy trì bộ khuếch đại hoạt động ổn định với chất lượng âm thanh tuyệt vời. 

- Tụ điện cũng được sử dụng trong lĩnh vực chế tạo các loại máy móc như máy phát điện, thiết bị vi tính, máy móc dùng trong gia đình,…