Mở menu điều hướng
Vật lý
Phòng thí nghiệm tụ điện
Đang tải học liệu…
Đang tải học liệu…
Tụ điện phẳng nối với pin qua khóa K. Đổi hiệu điện thế của pin, diện tích bản và khoảng cách hai bản để xem điện dung, điện tích, điện trường và năng lượng của tụ thay đổi; ở chế độ Bóng đèn, cho tụ phóng điện qua đèn.
Tụ nối với pin: U giữa hai bản luôn bằng U của pin. Đổi S hoặc d làm C đổi, nên Q = C·U đổi theo; lúc Q thay đổi có dòng điện chạy trong dây.
- Điện dungC = ε₀S/d
- 0,295 pF
- Hiệu điện thế giữa hai bảnU = U pin
- 1,50 V
- Điện tích bản trênQ = C·U
- 0,443 pC
- Cường độ điện trườngE = U/d
- 250 V/m
- Năng lượng của tụW = ½·C·U²
- 0,332 pJ
Tụ chân không (ε = 1), ε₀ = 1/(4πk) ≈ 8,85·10⁻¹² F/m, nên C = ε₀S/d cũng là C = εS/(4πkd).
Lưu ý về mô hình
- Tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại vuông đặt song song trong chân không (ε = 1). Điện dung tính theo C = ε₀S/d với ε₀ ≈ 8,85·10⁻¹² F/m; vì ε₀ = 1/(4πk) nên đây cũng là công thức C = εS/(4πkd). Mô hình bỏ qua hiệu ứng mép: điện trường giữa hai bản là đều, E = U/d, và bằng 0 ở bên ngoài.
- Hai bản chỉ rộng 10–20 mm và cách nhau 2–10 mm nên điện dung chỉ khoảng 0,09–1,8 picofara (1 pF = 10⁻¹² F); điện tích tính bằng picoculông (pC), năng lượng bằng picojun (pJ). Tụ điện trong mạch thật có điện dung lớn hơn hàng triệu lần nhờ diện tích lớn, khoảng cách rất nhỏ và chất điện môi.
- Khi nối với pin, hiệu điện thế giữa hai bản bằng hiệu điện thế của pin ngay lập tức: mô hình bỏ qua điện trở của dây và thời gian nạp. Khi hở mạch, điện tích không có đường đi nên giữ nguyên; lúc đó đổi S hoặc d làm C đổi, kéo theo U = Q/C và W = Q²/(2C) đổi.
- Bóng đèn có điện trở minh họa R = 5·10¹² Ω, lớn hơn rất nhiều so với đèn thật, để thời gian phóng τ = RC cỡ giây và quan sát được. Dòng qua đèn chỉ cỡ phần mười picoampe nên đèn thật sẽ không sáng; độ sáng trong hình chỉ tăng theo cường độ dòng. Khi hiệu điện thế giữa hai bản còn dưới 1 mV, mô hình coi tụ đã phóng hết điện.
- Số dấu + và − vẽ trên hai bản và số đường sức tăng theo độ lớn điện tích, chỉ là biểu diễn định tính: mỗi dấu không ứng với một electron. Điện tích thật nằm ở mặt trong của hai bản (hai mặt đối diện nhau); hình vẽ dấu ở mặt trên của mỗi bản để dễ thấy.
- Mũi tên chiều dòng điện mặc định theo chiều quy ước (chiều dịch chuyển của điện tích dương); khi chọn chiều electron, mũi tên quay ngược lại vì electron mang điện âm. Khi nối pin, dòng chỉ chạy trong khoảnh khắc điện tích thay đổi nên mũi tên hiện ngắn rồi mờ đi.