Giải SGK Vật lí 11 CTST Bài 14. Tụ điện có đáp án
11 câu hỏi
Màn hình cảm ứng (Hình 14.1) 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. Vậy, tụ điện là thiết bị có những đặc tính gì?
Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. Tụ điện có khả năng tích và phóng điện.
Liệt kê một số vật liệu có tính cách điện trong đời sống.
Vật liệu có tính cách điện: cao su, sứ, nhựa, thuỷ tinh, mica,…
Dựa vào cấu tạo của tụ điện ở Hình 14.4, hãy cho biết tụ điện có cho dòng điện một chiều đi qua không.
Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua vì ở giữa tụ điện là môi trường cách điện, nên không có hạt dẫn điện và không cho dòng điện một chiều đi qua
Xét một tụ điện được tích điện. Khi thay đổi điện dung của tụ, hiệu điện thế và điện tích của tụ có thay đổi không trong các trường hợp sau?
a) Tụ vẫn còn được mắc vào nguồn điện một chiều.
b) Tụ đã được tháo ra khỏi nguồn điện trước khi thay đổi điện dung.
a) Tụ điện vẫn được mắc vào nguồn điện một chiều thì hiệu điện thế không đổi, khi thay đổi điện dung thì điện tích của tụ thay đổi.
b) Tháo tụ ra khỏi nguồn điện thì điện tích không đổi, thay đổi điện dung thì hiệu điện thế hai đầu tụ thay đổi.
Dựa vào sách, báo, internet, em hãy trình bày ngắn gọn vai trò của tụ điện trong màn hình cảm ứng điện dung của thiết bị điện thoại.
Màn hình cảm ứng điện dung sử dụng các thuộc tính điện từ của thân thể con người. Một màn hình cảm ứng điện dung thường được tạo bởi một lớp cách điện như kính, bao phủ bởi một vật liệu dẫn điện trong suốt ở mặt bên trong. Do cơ thể người dẫn điện nên màn hình điện dung có thể sử dụng tính dẫn điện này làm đầu vào. Khi bạn chạm vào một màn hình cảm ứng điện dung bằng ngón tay, bạn gây nên sự thay đổi tại trường điện từ của màn hình.
Thay đổi này được ghi nhận, và vị trí cú chạm được xác định bởi một bộ xử lý. Điều này được thực hiện bằng một số công nghệ khác nhau, nhưng tất cả các công nghệ này đều dựa vào sự thay đổi điện từ do cú chạm ngón tay gây ra. Điều này là nguyên nhân bạn không thể sử dụng một màn hình cảm ứng điện dung khi đeo găng tay cách điện. Tương tự với các bút cảm ứng.
Xét hai tụ điện có cùng điện dung lần lượt được mắc nối tiếp và song song để tạo ra hai bộ tụ điện khác nhau. Hãy so sánh điện dung của hai bộ tụ điện trên với điện dung của mỗi tụ điện thành phần.
Ta có: C1 = C2 = C
Điện dung của bộ tụ điện khi mắc nối tiếp:
1Cnt=1C1+1C2⇒Cnt=C1C2C1+C2=C22C=C2<C1 hoặc Cnt<C2.
Điện dung của bộ tụ điện khi mắc song song:
Cnt=C1+C2=2Cnên Cnt>C1hoặc Cnt>C2
Xét mạch điện như Hình 14.9. Biết hiệu điện thế giữa hai điểm A, B bằng 6 V và điện dung của hai tụ điện lần lượt là C1=2 μF và C2=4 μF. Xác định hiệu điện thế và điện tích trên mỗi tụ điện. Giả sử ban đầu các tụ chưa tích điện.
Hai tụ mắc nối tiếp: Cnt=C1C2C1+C2=2.42+4=43μF
Điện tích trên mỗi tụ: Q1=Q2=Qnt=Cnt.U=43.10−6.6=8.10−6 C
Hiệu điện thế trên mỗi tụ: U1=Q1C1=8.10−62.10−6=4V; U2=U−U1=2V
Quan sát Hình 14.10 và cho biết:
a) giá trị điện dung của tụ điện.
b) ý nghĩa các thông số trên tụ điện.
a) Điện dung của tụ điện Hình 14.10 là C=4700 μF.
b) Ý nghĩa:
- Hiệu điện thế tối đa mà tụ có thể chịu được là 50 V nếu vượt quá giá trị này thì tụ điện sẽ bị hỏng.
- Giá trị điện dung của tụ điện thể hiện khả năng có thể tích trữ nguồn điện.
Xét tụ điện như Hình 14.10.
a) Tính điện tích cực đại mà tụ có thể tích được.
b) Muốn tích cho tụ điện một điện tích là 4,8.10-4 C thì cần phải đặt giữa hai bản tụ một hiệu điện thế là bao nhiêu?
a) Điện tích cực đại mà tụ có thể tích được: Q=CU=4700.10−6.50=0,235 C
b) Muốn tích cho tụ điện một điện tích là 4,8.10-4 C thì cần phải đặt giữa hai bản tụ một hiệu điện thế: U'=Q'C=4,8.10−44700.10−6=0,102 V
Hai tụ điện có điện dung lần lượt là C1=0,5 μF và C2=0,7 μF được ghép song song rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U < 60 V thì một trong hai tụ có điện tích 35 μC. Tính hiệu điện thế U của nguồn và điện tích của tụ còn lại.
Cho các tụ điện C1=C2=C3=C4=3,3 μF được mắc thành mạch như Hình 14P1. Xác định điện dung tương đương của bộ tụ.
Dựa vào hình vẽ ta có: C1//C3ntC2//C4
C=C13.C24C13+C24=C1+C3C2+C4C1+C3+C2+C4=3,3 μF
