Điền đúng-sai
Tụ điện phẳng không khí có điện dung \(5\)nF. Cường độ điện trường…
Tụ điện phẳng không khí có điện dung \(5\)nF. Cường độ điện trường lớn nhất mà tụ có thể chịu được là \(3.10^5\) V/m, khoảng cách giữa hai bản là \(2\)mm
\(a)\) Tụ điện phẳng sử dụng không khí làm chất điện môi
\(b)\) Hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản tụ là \(6.10^5\) V
\(c)\) Điện tích lớn nhất có thể tích cho tụ là \(3\)uC
\(d)\) Tụ điện phẳng chỉ có khả năng cung cấp điện cho các thiết bị
Trước hết, cô nhắc lại một số kiến thức cơ bản về tụ điện phẳng mà chúng ta đã học trong sách giáo khoa:
* Điện dung của tụ điện phẳng không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản tụ hay điện tích trên bản tụ.
* Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng là: \[ C = \frac{\epsilon S}{4\pi k d} \]
Trong đó:
* \(C\) là điện dung (F)
* \(\epsilon\) là hằng số điện môi của chất điện môi (không có đơn vị)
* \(S\) là diện tích của một bản tụ (m²)
* \(d\) là khoảng cách giữa hai bản tụ (m)
* \(k\) là hằng số Coulomb (\(9.10^9\) Nm²/C²)
* Hiệu điện thế lớn nhất mà tụ điện có thể chịu được gọi là điện áp đánh thủng. Mối liên hệ giữa cường độ điện trường giới hạn \(E_{max}\) và hiệu điện thế lớn nhất \(U_{max}\) là: \(U_{max} = E_{max} \cdot d\).
* Mối liên hệ giữa điện tích \(q\), điện dung \(C\) và hiệu điện thế \(U\) là: \(q = C \cdot U\).
Bây giờ, chúng ta hãy cùng phân tích từng nhận định trong đề bài.
Thông tin đề bài cho:
* Tụ điện phẳng không khí: nghĩa là hằng số điện môi \(\epsilon = 1\).
* Điện dung \(C = 5\) nF = \(5.10^{-9}\) F.
* Cường độ điện trường lớn nhất mà tụ có thể chịu được là \(E_{max} = 3.10^5\) V/m.
* Khoảng cách giữa hai bản là \(d = 2\) mm = \(2.10^{-3}\) m.
Chúng ta sẽ đi xét từng câu:
a) Tụ điện phẳng sử dụng không khí làm chất điện môi
Phân tích: Đề bài đã cho rõ “Tụ điện phẳng không khí…”. Từ “không khí” ở đây chỉ ra rằng chất điện môi bên trong tụ điện chính là không khí.
Kết luận: Nhận định này là ĐÚNG.
b) Hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản tụ là \(6.10^5\) V
Phân tích: Chúng ta có công thức liên hệ giữa hiệu điện thế lớn nhất \(U_{max}\), cường độ điện trường lớn nhất \(E_{max}\) và khoảng cách giữa hai bản tụ \(d\) là: \(U_{max} = E_{max} \cdot d\).
Thay số liệu vào ta có:
\(U_{max} = (3.10^5 \text{ V/m}) \cdot (2.10^{-3} \text{ m})\)
\(U_{max} = 6.10^{5-3}\) V
\(U_{max} = 6.10^2\) V
\(U_{max} = 600\) V.
So sánh với giá trị đề bài cho là \(6.10^5\) V. Rõ ràng hai giá trị này không khớp.
Kết luận: Nhận định này là SAI.
c) Điện tích lớn nhất có thể tích cho tụ là \(3\)uC
Phân tích: Điện tích lớn nhất có thể tích cho tụ (\(q_{max}\)) sẽ tương ứng với hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản tụ (\(U_{max}\)) mà chúng ta vừa tính được ở câu b.
Ta có công thức: \(q_{max} = C \cdot U_{max}\).
Từ câu b, ta đã tính được \(U_{max} = 600\) V.
Thay số liệu vào ta có:
\(q_{max} = (5.10^{-9} \text{ F}) \cdot (600 \text{ V})\)
\(q_{max} = 5.10^{-9} \cdot 6.10^2\) C
\(q_{max} = 30.10^{-9+2}\) C
\(q_{max} = 30.10^{-7}\) C
\(q_{max} = 3.10^{-6}\) C
\(q_{max} = 3\) uC.
So sánh với giá trị đề bài cho là \(3\)uC. Hai giá trị này khớp nhau.
Kết luận: Nhận định này là ĐÚNG.
d) Tụ điện phẳng chỉ có khả năng cung cấp điện cho các thiết bị
Phân tích: Dựa vào kiến thức sách giáo khoa, tụ điện có hai chức năng chính:
1. Lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường.
2. Sử dụng năng lượng đã lưu trữ đó để cung cấp điện cho các thiết bị.
Câu này chỉ đề cập đến khả năng cung cấp điện, mà quên đi chức năng quan trọng là lưu trữ năng lượng. Ngoài ra, tụ điện còn được sử dụng trong các mạch điện tử với nhiều vai trò khác như lọc, dao động, ghép nối…
Kết luận: Nhận định này là SAI.
Như vậy, chúng ta đã hoàn thành việc điền đúng-sai cho các nhận định. Các em về nhà xem lại bài và làm thêm các bài tập tương tự nhé!
Cho:
Điện dung tụ điện:
\(C = 5 \, \text{nF} = 5 \cdot 10^{-9} \, \text{F}\)
Cường độ điện trường lớn nhất: \(E_{\text{max}} = 3 \cdot 10^5 \, \text{V/m}\)
Khoảng cách giữa hai bản tụ:
\(d = 2 \, \text{mm} = 2 \cdot 10^{-3} \, \text{m}\)
a) Đúng. Đề bài ghi rõ “Tụ điện phẳng không khí”.
b) Sai. Hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản tụ:
\(V_{\text{max}} = E_{\text{max}} \cdot d = (3 \cdot 10^5) \cdot (2 \cdot 10^{-3}) = 6 \cdot 10^2 \, \text{V} = 600 \, \text{V}\).
Phát biểu nói \(V_{\text{max}} = 6 \cdot 10^5 \, \text{V}\) là sai.
c) Đúng. Điện tích lớn nhất có thể tích cho tụ:
\(Q_{\text{max}} = C \cdot V_{\text{max}} = (5 \cdot 10^{-9}) \cdot 600 = 3000 \cdot 10^{-9} \, \text{C} = 3 \cdot 10^{-6} \, \text{C} = 3 \, \mu\text{C}\).
d) Sai. Chức năng chính của tụ điện là tích trữ năng lượng điện dưới dạng điện trường, sau đó có thể phóng điện để cung cấp năng lượng đó.
\(a)\) Đúng (tụ điện phẳng không khí)
\(b)\) Sai
\(2mm=2*10^[-3] m\)
\(U=Ed=3*10^5*2*10^[-3]=600(V)\)
\(c)\) Đúng
\(Q=CU=5*10^[-9]*600=3*10^[-6] (C)=3(muC)\)
\(d)\) Sai