Giáo án điện tử Vật lí 11 chân trời Bài 14: Tụ điện

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Màn hình cảm ứng được sử dụng ngày càng phổ biến. Trong đó, màn hình cảm ứng điện dung (sử dụng tụ điện) hoạt động dựa vào khả năng nhường hoặc nhận điện tích của cơ thể con người khi có sự tiếp xúc với các thiết bị điện.

Tụ điện là thiết bị có những đặc tính gì?

BÀI 14

TỤ ĐIỆN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Điện môi trong điện trường

Tụ điện

Ghép tụ điện

1. ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

Thảo luận 1 (SGK – tr87)

Liệt kê một số vật liệu có tính cách điện trong đời sống.

Trả lời

Một số vật liệu có tính cách điện: thủy tinh, nhựa, cao su, sứ,…

• Điện môi là gì?
• Nêu đặc điểm của chất điện môi khi được đặt trong điện trường?

1. ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

• Những vật được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua được gọi là điện môi. Khi tích điện cho khối điện môi, điện tích dư sẽ nằm ngay tại vị trí được đưa vào.
• Khi điện môi được đặt vào vùng không gian có điện trường, mỗi nguyên tử của điện môi bị phân cực và làm cho cả khối điện môi bị phân cực với hai mặt tích điện trái dấu nhau.
• Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là .

1. TỤ ĐIỆN

• Nêu khái niệm tụ điện.
• Nêu vai trò của tụ điện.
• Người ta chia tụ điện thành các loại như thế nào?

1. Khái niệm tụ điện

• Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn được gọi là một bản của tụ điện.
• Tụ điện được phân loại theo:
  • Hình dạng: tụ điện phẳng, tụ điện trụ và tị điện cầu.
  • Môi trường điện môi bên trong tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica,…

Kí hiệu của tụ điện trọng sơ đồ mạch điện

Hãy nêu quá trình nạp điện (hay tích điện) và phóng điện (hay xả điện) của tụ điện.

• Khi nối hai bản của tụ điện vào hai cực của nguồn điện, hai bản này sẽ tích điện bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. Đây là quá trình nạp điện cho tụ điện.
• Khi nối hai bản của tụ điện đã được nạp điện với một điện trở, một dòng điện sẽ xuất hiện và chạy qua điện trở làm điện tích của tụ điện giảm dần. Đây là quá trình phóng điện của tụ điện.

Thảo luận 2 (SGK – tr88)

Dựa vào cấu tạo của tụ điện ở hình 14.4, hãy cho biết tụ điện có cho dòng một chiều đi qua không.

Trả lời

Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện, do đó tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.

• Trình bày khái niệm của đại lượng điện dung.
• Trình bày ý nghĩa và đơn vị của đại lượng điện dung.

2. Điện dung của tụ điện

- Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:

- Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F).

- Thông thường, các tụ điện có điện dung rất nhỏ, cỡ từ 10^-12 F đến 10^-6 F. Vì vậy, ta thường dùng các ước của fara:

1 μF = 10^-6 F

1 nF = 10^-9 F

1 pF = 10^-12 F

Lưu ý:

Điện dung của một tụ điện xác định chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của tụ điện mà không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện

Luyện tập (SGK – tr90)

Xét một tụ điện được tích điện. Khi thay đổi điện dung của tụ điện, hiệu điện thế và điện tích của tụ điện có thay đổi không trong các trường hợp sau?

1. a) Tụ điện vẫn còn được mắc vào nguồn điện một chiều.
2. b) Tụ điện đã được tháo ra khỏi nguồn điện trước khi thay đổi điện dung.

Trả lời

1. a) Hiệu điện thế U giữa hai bản tụ không thay đổi vì hiệu điện thế đó bằng hiệu điện thế của nguồn điện một chiều mà tụ mắc vào. Điện tích Q = CU thay đổi vì điện dung C thay đổi mà U lại không thay đổi.
2. b) Vì tụ đã tháo khỏi nguồn nên điện tích Q của tụ không đổi. Bên cạnh đó, vì C thay đổi nên hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U=Q/C cũng thay đổi.

III. GHÉP TỤ ĐIỆN