TỤ ĐIỆN – NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG
A. CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN :

1. Điện dung của tụ điện : ( F : fara )

2. Điện dung của tụ điện phẵng : ( Tụ điện bản tròn S =
)
3. Ghép các tụ điện
+ Ghép song song ( k = 9.109 )
U = U1 = U2 = … = Un
Q = Q1 + Q2 + … + Qn + Ghép nối tiếp
C = C1 + C2 + … + Cn Q = Q1 = Q2 = … = Qn
U = U1 + U2 + … + Un


** Các điều lưu ý :
+ Tụ vẫn nối với nguồn mà thay đổi C thì : U = const nhưng Q thay đổi.
+ Tụ ngắt khỏi nguồn mà thay đổi C thì : Q = const nhưng U thay đổi.
4 . Năng lượng của tụ điện :
+ Năng lượng tụ điện: W =
QU =

=
CU2
+ Năng lượng điện trường trong tụ điện phẵng:
( V = S.d : thể tích không gian giữa hai bản tụ )
+ Mật độ năng lượng điện trường :

5.Định luật bảo toàn điện tích : Trong một hệ cô lập về điện,tổng đại số các điện tích được bảo toàn .
+ Xét tại một nút của mạch,ta có :
( Bản dương lấy qi > 0 ;bản âm lấy qi <0 )
Nếu ban đầu các tụ chưa được tích điện thì :

+ Điện lượng di chuyển qua dây dẫn nối với một bản tụ nào đó là :

Với : q,q’ là điện tích trước và sau của chính bản tụ ấy .
( ** Đối với bài toán có nhiều nguồn thì xét tổng điện tích tại một nút bất kỳ bằng 0 và kết hợp với PP chèn điểm cho U để giải )
6.Tụ bị đánh thủng : ( Tụ nào bị đánh thủng thì xem tụ đó là dây dẫn.)
+ Độ biến thiên năng lượng :
(
> 0 : năng lượng tăng ;
< 0 : năng lượng giảm )
+ Năng lượng tiêu hao :
=>
( với
)
7.Tụ điện có lồng thêm vật :
a) Vật là điện môi :
+ Lồng theo chiều dọc : + Lồng theo chiều khoảng cách hai bản :
l1 + + + + + +
C2 C1 d1 C1,C2,C3 mắc nối tiếp

l - - - d
l2
C1& C2 mắc song song
C3 d3

C1 C2
M

C5

C3 C4


N

b) Vật là kim loai có bề dày a: thì khoảng cách giữa hai bản tụ chỉ còn là : d’ = (d – a )
8.Mạch vòng :
+ Mạch đối xứng :
C12 = C34 Thì bỏ nhánh C5 ( với
)
+ Mạch cầu :
Thì chập M và N thành 1 điểm

BÀI TẬP VẬN DỤNG.
A.Tự luận :
I.Điện tích . Hiệu điện thế .Năng lượng của tụ .
Bài 1 : Tụ phẳng không khí có điện dung C = 500pF được tích điện đến HĐT U0 =300V .Tính C,Q,U,W trong hai trường hợp sau :
Vẫn nối tụ với nguồn,nhúng tụ vào chất điện môi lỏng có
= 2.
Ngắt tụ ra khỏi nguồn ,nhúng tụ vào chất điện môi lỏng có
= 2.

Bài 2 : Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 1000pF và khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 1mm.Tích điện cho tụ dưới HĐT 60V.
Tính điện tích của tụ điện và cường độ điện trường trong tụ điện.
Sau đó, ngắt tụ điện ra khỏi nguồn và thay đổi khoảng cách d giữa hai bản . Hỏi ta sẽ tốn công khi tăng hay giảm d ?

Bài 3 : Một tụ điện phẳng có điện môi là không khí; khoảng cách giữa hai bản là d=0,5 cm; diện tích một bản là 86cm 2. Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện thế U= 50 V.
a) Tính điện dung của tụ điện và điện tích trên tụ.
b) Tính năng lượng điện trường trong tụ điện.
c) Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi ε= 2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ khi đó.
d) Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng có hằng số điện môi là ε= 2. Tính điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản tụ khi đó.

Bài 4 : Tụ phẳng không khí có điện dung C0 = 2pF được tích điện