Bài 21.19 trang 42, 43, 44, 45, 46 SBT Vật lý 11 - Kết nối tri thức: Sử dụng bốn tụ a, b, c, d trong Hình 21.6 để ghép nối thành mạch như Hình 21.8...

Sử dụng bốn tụ a, b, c, d trong Hình 21.6 để ghép nối thành mạch như Hình 21.8. Nếu hiểu thông số điện áp ghi trên tụ điện là điện áp tối đa nđược mắc vào tụ điện đề hoạt động tốt.

a) Hãy xác định hiệu điện thế tối đa có thể mắc vào mạch trên mà không làm hỏng các tụ điện trong mạch.

b) Tính năng lượng tối đa cho phép mà bộ tụ điện trên có thể tích trữ được

Phương pháp giải :

Các kiến thức liên quan đến ghép tụ điện và năng lượng của tụ điện.

Lời giải chi tiết :

a) Tụ a nối tiếp tụ b => \(\)\({U_{gh(ab)}} = {U_{gh(a)}} + {U_{gh(b)}} = 250 + 450 = 700V = > {U_{ab}} \le 700V\)(1)

Tụ c nối tiếp tụ d => \(\)\({U_{gh(cd)}} = {U_{gh(c)}} + {U_{gh(d)}} = 150 + 400 = 550V = > {U_{cd}} \le 550V\)(2)

Theo hình vẽ suy ra ta có hiệu điện thế tối đa có thể mắc vào mạch trên mà không làm hỏng các tụ điện trong mạch : \({U_B} = {U_{ab}} = Ucd\)(3)

Từ (1) ,(2) , và (3) ta được : \({U_B} \le 550V = > {U_{B(gh)}} = 550V\)

b) Tụ a nối tiếp tụ b => điện dung \(\frac{1}{{{C_{ab}}}} = \frac{1}{{{C_a}}} + \frac{1}{{{C_b}}} = \frac{1}{{2.5\mu }} + \frac{1}{{1,25\mu }} = > {C_{ab}} = 0,8\mu F\)

Tụ c nối tiếp tụ d => điện dung \(\frac{1}{{{C_{cd}}}} = \frac{1}{{{C_c}}} + \frac{1}{{{C_d}}} = \frac{1}{{1.5\mu }} + \frac{1}{{2\mu }} = > {C_{cd}} = 0,85\mu F\)

Theo hình vẽ suy ra ta có điện dung của bộ tụ : \({C_B} = {C_{ab}} + {C_{cd}} = 0,8\mu + 0,85\mu = 1,65\mu F\)

Năng lượng tối đa cho phép mà bộ tụ điện trên có thể tích trữ được :

\({W_{\max }} = \frac{{C.U_{gh}^2}}{2} = \frac{{1,65\mu .{{(550)}^2}}}{2} = 0,25J\)