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

BÀI 14: TỤ ĐIỆN

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Hai điện tích điểm được đặt cố định và cách điện trong một bình không khí thì lực tương tác Cu – lông giữa chúng là 6 N. Khi đổ đầy một chất lỏng cách điện vào bình thì lực tương tác giữa chúng là 3 N. Hằng số điện môi của chất lỏng này là?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Điện môi trong điện trường

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là?

 Sản phẩm dự kiến:

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr87)

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

*Kết luận

- 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 .

II. TỤ ĐIỆN 

Hoạt động 1. Khái niệm tụ điện

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

 Sản phẩm dự kiến:

- 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,…

- 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.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr88)

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.

Hoạt động 2.  Điện dung của tụ điện

 GV đưa ra câu hỏi: Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là?

 Sản phẩm dự kiến:

- 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

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr90)

- 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.

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 cũng thay đổi.

+ Phiếu học tập số 1.

+ Phiếu học tập số 2

…………….

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: 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 3: 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 thì

• A. điện dung và hiệu điện thế của tụ giảm 2 lần
• B. điện dung và hiệu điện thế của tụ tăng 2 lần                       
• C. điện dung giảm 2 lần và hiệu điện thế tăng 2 lần     
• D. điện dung tăng 2 lần và hiệu điện thế giảm 2 lần

Câu 4: 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 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 có điện dung C, điện tích q, hiệu điện thế U. Ngắt tụ khỏi nguồn, giảm điện dung xuống còn một nửa thì điện tích của tụ?

Câu 2: Bốn tụ điện giống nhau, mỗi tụ có điện dung C được ghép song song thành bộ tụ điện. Điện dung của bộ tụ điện bằng?