Đồ thị trong Hình 15.2 cho thấy sự phụ thuộc của U vào Q của một tụ điện

Giải SBT Vật lí 11 Bài 15: Năng lượng và ứng dụng của tụ điện

Bài 15.5 (VD) trang 58 Sách bài tập Vật Lí 11: Đồ thị trong Hình 15.2 cho thấy sự phụ thuộc của U vào Q của một tụ điện.

Vùng diện tích đầu tiên (1) (hình tam giác) hiển thị năng lượng tích trữ khi tụ điện được tích điện đến 2,0V. Năng lượng dự trữ khi đó là: $W=\frac{1}{2}QU=\frac{1}{2}\cdot 2,0\cdot {10}^{-3}\cdot 2,0=2\cdot {10}^{-3}\text{ J}$

a) Tính điện dung C của tụ điện.

b) Hoàn thành Bảng 15.1 sau bằng cách tính diện tích của các vùng diện tích liên tiếp.

c) Vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa năng lượng dự trữ trong tụ W và hiệu điện thế giữa hai bản tụ U. Mô tả hình dạng của đồ thị này. Từ đó, hãy cho biết W phụ thuộc vào U như thế nào.

Lời giải:

a) Điện dung C của tụ điện là: $C=\frac{Q}{U}=\frac{2,0}{2,0}=1,0\text{mF}$ .

b)

Q (mC)	U (V)	Diện tích của vùng $\text{Δ}W$ (mJ)	Tổng diện tích W (mJ)
2,0	2,0	2,0	2,0
4,0	4,0	6,0	8,0
6,0	6,0	10,0	18,0
8,0	8,0	14,0	32,0

c) Đồ thị của W theo U có dạng parapol. Điều này cho thấy W phụ thuộc U theo tỉ lệ bậc hai.