Giáo án và PPT Vật lí 11 kết nối Bài 21: Tụ điện

BÀI 21. TỤ ĐIỆN

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Tụ điện phẳng không khí có điện dung 5nF. Cường độ điện trường lớn nhất mà tụ có thể chịu được là 3.105V/m, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 2mm. Điện tích lớn nhất có thể tích được cho tụ là?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tụ điện

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Tụ điện là?

 Sản phẩm dự kiến:

- Tụ điện là một loại linh kiện điện tử gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi môi trường cách điện (điện môi). Mỗi vật dẫn được gọi là một bản tụ điện.

- Khi vẽ mạch điện, tụ điện được kí hiệu như hình

- Trong mạch điện, tụ điện có nhiệm vụ tích điện và phóng điện.

+ Để tích điện cho tụ điện, người ta nối hai bản cực của tụ điện với hai cực của nguồn điện một chiều. Bản nối với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm. Điện tích trên hai bản tụ điện có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. Ta gọi độ lớn của điện tích trên một bản tụ điện là điện tích của tụ điện.

+ Sau khi tích điện cho tụ điện, ta bỏ nguồn điện ra và nối hai bản tụ điện với một điện trở, sẽ có dòng điện chạy qua điện trở và điện tích trên tụ điện giảm nhanh, Ta gọi đó là sự phóng điện của tụ điện.

- Tụ điện gồm: tụ điện phẳng, tụ điện hình trụ.

II. ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN

Hoạt động 1. Điện dung

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Định nghĩa đơn vị đo điện dung là?

 Sản phẩm dự kiến:

- Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện khi đặt 

một hiệu điện thế U vào hai bản tụ điện.

Nó được tính bằng tỉ số giữa điện tích Q của tụ điện và hiệu điện thế U đặt vào hai bản tụ điện: .

- Định nghĩa đơn vị đo điện dung: fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt hiệu điện thế 1 V vào hai bản tụ điện thì điện tích của tụ điện là 1 C.

Hoạt động 2.  Điện dung của bộ tụ điện

 GV đưa ra câu hỏi: Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định theo công thức là?

 Sản phẩm dự kiến:

a) Ghép nối tiếp

- Ghép nối tiếp n tụ điện chưa tích điện có điện dung C₁, C₂,…, C_n với nhau rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U.

- Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định theo công thức sau:

U = U₁ + U₂ + … + U_n

Q = Q₁ = Q₂ =…= Q_n

b) Ghép song song

- Ghép n tụ điện chưa tích điện có điện dung C₁, C₂,…, C_n song song với nhau rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U. 

- Hiệu điện thế, điện tích và điện dung của bộ tụ được xác định theo công thức sau:

U = U₁ = U₂ = … = U_n

Q = Q₁ + Q₂ +…+ Q_n

C = C₁ + C₂ +…+ C_n

……………

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học,GV yêu cầu HS luyện tập làm bài:

 Câu 1: Phát biểu nào sau đây không đúng?

• A. Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau nhưng không tiếp xúc với nhau, mỗi vật dẫn là một bản tụ điện
• B. Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ
• C. Điện dung của tụ điện được đo bằng thương số giữa điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ
• D. Hiệu điện thế giới hạn của tụ điện là hiệu điện thế lớn nhất đặt vào hai bản tụ điện mà lớp điện môi của tụ điện đã bị đánh thủng.

Câu 2: Một tụ điện phẳng gồm hai bản tụ có diện tích phần đối diện là S, khoảng cách giữa hai bản tụ là d, lớp điện môi giữa hai bản tụ có hằng số điện môi e. Điện dung của tụ điện được tính theo công thức

• A.
• B.
• C.             
• D.

Câu 3: Điện dung của tụ điện không phụ thuộc vào

• A. hình dạng và kích thước hai bản tụ                                     
• B. khoảng cách giữa hai bản tụ
• C. bản chất của hai bản tụ điện                                               
• D. điện môi giữa hai bản tụ điện

Câu 4:  Đơn vị của điện dung của tụ điện là

• A. V/m (vôn/mét)                 
• B. C.V (culông. vôn)             
• C. V (vôn)                           
• D. F (fara)

Câu 5: Một tụ điện phẳng, hai bản có dạng hình tròn bán kính r. Nếu đồng thời tăng bán kính hai bản tụ và khoảng cách giữa hai bản lên 2 lần thì điện dung của tụ điện

• A. không thay đổi                 
• B. giảm 2 lần                                     
• C. tăng 2 lần                         
• D. tăng 4 lần

Sản phẩm dự kiến:

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Một tụ điện phẳng được mắc vào 2 cực của nguồn điện có hiệu điện thế U. Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng lên 2 lần th

Câu 2:  Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính 60cm, khoảng cách giữa hai bản tụ là 2mm, giữa hai bản là không khí. Điện dung của tụ là