Điện dung là gì và công thức tính điện dung của tụ điện đầy đủ

Điện dung của tụ điện là kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý 11. Bạn đã biết công thức tính điện dung của tụ điện chưa? Trong bài viết hôm nay mình sẽ chia sẻ với các bạn điện dung là gì, đơn vị và công thức tính điện dung của tụ điện một cách chi tiết nhất nhé.

 

1. Điện dung là gì

 

Điện dung là gì?

 

 

Điện dung của tụ điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ tại một hiệu điện thế nhất định. 

 

Khi ta đặt một điện áp vào 2 bản cực dẫn điện của tụ điện thì các bản cực này sẽ tích những điện tích trái dấu. Khi đó, một điện trường sẽ được tích lũy trong khoảng không gian này. Điện trường được tích lũy sẽ phụ thuộc vào điện dung của tụ điện.

 

Điện dung được biểu thị bằng tỷ số của điện tích trên mỗi dây dẫn với hiệu điện thế (nghĩa là điện áp) giữa chúng.

 

Giá trị điện dung của tụ điện được đo bằng farads (F), đơn vị được đặt theo tên của nhà vật lý người Anh Michael Faraday (1791 Phản1867). Một farad là một số lượng lớn điện dung. Hầu hết các thiết bị điện gia dụng bao gồm các tụ điện chỉ sản xuất một phần của farad, thường là một phần nghìn của farad (hoặc microfarad, μF) hoặc nhỏ như picofarad (một nghìn tỷ, pF). Các siêu tụ điện, trong khi đó, có thể lưu trữ các điện tích rất lớn của hàng ngàn farad.

 

2. Công thức tính điện dung của tụ điện đầy đủ

– Điện dung của tụ điện được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó theo công thức như sau:

 

 

 

– Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:  

 

Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản tụ.

 

Một số ví dụ minh họa có đáp án

Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện lượng là 20.10-9 C. Điện dung của tụ là?

 

Hướng dẫn:

 

Ta có:  

 

Ví dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là 2V. Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

 

Hướng dẫn:

 

Ta có điện dung của tụ là  

 

Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

 

 

Ví dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng của tụ là 10mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế:

 

Hướng dẫn:

 

Điện dung của tụ là:

 

 

Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì

 

 

Ví dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V.

 

a) Tính năng lượng của tụ điện.

 

b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm.

 

Hướng dẫn:

 

a) Năng lượng của tụ điện:

 

 

b) Điện dung của tụ điện:

 

 

+ Điện dung của tụ điện lúc sau:

 

 

+ Điện tích của tụ lúc đầu: Q1 = C1U1 = 0,2.10-6.100 = 2.10-5 C

 

+ Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó: Q2 = Q1

 

+ Năng lượng lúc sau:

 

+ Độ biến thiên năng lượng: ΔW = W2 – W1 = -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm

 

 

Qua bài viết trên đây chắc hẳn các bạn đã có thể hiểu rõ hơn về điện dung là gì và công thức tính điện dung của tụ điện đầy đủ. Mình hy vọng những chia sẻ của mình sẽ thực sự hữu ích đối với các bạn. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của mình và chúc các bạn học tập tốt!