Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 46 chi tiết trong Bài 21: Tụ điện Kết nối tri thức giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 21: Tụ điện

Câu 21.16 trang 46 SBT Vật Lí 11: Khi sử dụng một tụ điện loại b và một tụ điện loại c trong Hình 21.6 để ghép thành bộ tụ điện. Hãy so sánh năng lượng bộ tụ điện ghép song song và bộ tụ điện ghép nối tiếp khi chúng được tích điện đến mức tối đa cho phép.

A. Năng lượng của bộ tụ điện ghép song song lớn hơn của bộ tụ điện ghép nối tiếp.

B. Hai cách ghép đều cho kết quả như nhau.

C. Năng lượng của bộ tụ điện ghép song song nhỏ hơn của bộ tụ điện ghép nối tiếp.

D. Cả ba phương án A, B, C đều có thể xảy ra.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Với cùng hai tụ điện, thì điện dung bộ tụ ghép song song nhỏ hơn điện dung bộ tụ ghép nối tiếp.

Câu 21.17 trang 46 SBT Vật Lí 11: Hai tụ điện a và b (Hình 21.7) đã được tích điện lần lượt tới hiệu điện thế U_a = 100 V và U_b = 120 V. Sau đó đem ghép nối hai tụ điện bằng cách nối hai dây dương (màu đỏ) với nhau và nối hai dây âm (màu trắng) với nhau.

a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện ghép nối.

b) Xác định năng lượng của mỗi tụ điện trước và sau khi ghép nối.

Hình 21.7

Lời giải:

a) Vẽ mạch điện như Hình 21.1G

b) Năng lượng tụ điện a và b trước khi ghép nối là:

${\text{W}}_{\text{a}/\text{tr}}=\frac{{\text{C}}_{\text{a}}{\text{U}}_{\text{a}}^2}{2}=0,01\text{J};{\text{W}}_{\text{b}/\text{tr}}=\frac{{\text{C}}_{\text{b}}{\text{U}}_{\text{b}}^2}{2}=0,0108\text{J}$

Sau khi ghép nối ta có $Q_{\text{sau}}={\text{Q}}_{\text{a}}+{\text{Q}}_{\text{b}}$;

${\text{U}}_{\text{sau}}=\frac{{\text{Q}}_{\text{sau}}}{{\text{C}}_{\text{sau}}}=\frac{{\text{C}}_{\text{a}}{\text{U}}_{\text{a}}+{\text{C}}_{\text{b}}{\text{U}}_{\text{b}}}{{\text{C}}_{\text{a}}+{\text{C}}_{\text{b}}}=\frac{760}{7}\text{V}$

Năng lượng các tụ điện sau khi ghép nối là:

${\text{W}}_{\text{a}/\text{s}}=\frac{{\text{C}}_{\text{a}}{\text{U}}_{\text{sau}}^2}{2}=0,01179\text{J};{\text{W}}_{\text{b}/\text{s}}=\frac{{\text{C}}_{\text{b}}{\text{U}}_{\text{sau}}^2}{2}=0,00884\text{J}$

Câu 21.18 trang 46 SBT Vật Lí 11: Tính năng lượng được giải phóng (hay công phóng điện) khi ta ghép nối hai tụ điện trong bài 21.17 theo cách nối dây dương của tụ điện này với dây âm của tụ điện kia.

Lời giải:

Khi ta ghép nối hai tụ điện trong Bài 21.17 theo cách nối dây dương của tụ điện này với dây âm của tụ điện kia thì điện tích của bộ tụ điện sau khi ghép nối bằng:

Q_sau = |Q_a-Q_b| = 20.10^-6 C

Năng lượng trên bộ tụ điện sau khi ghép bằng:

${\text{U}}_{\text{sau}}=\frac{{\text{Q}}_{\text{sau}}}{{\text{C}}_{\text{sau}}}=\frac{{\text{C}}_{\text{a}}{\text{U}}_{\text{a}}-{\text{C}}_{\text{b}}{\text{U}}_{\text{b}}}{{\text{C}}_{\text{a}}+{\text{C}}_{\text{b}}}=\frac{40}{7}\text{V}$

Năng lượng trên bộ tụ điện sau khi ghép nối bằng: $W_{\text{sau}}=\frac{C_{\text{sau}}{U}_{\text{sau}}^2}{2}=0,000057\text{J}$.

Năng lượng đã giải phóng trong quá trình ghép nối là:

$A=\left(W_{a/tr}+W_{b/tr}\right)-W_{\text{sau}}=0,020743\text{J}$

Câu 21.19 trang 46 SBT Vật Lí 11: 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 được mắc vào tụ điện để hoạt động tốt.

Hình 21. 8

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.

Lời giải:

a) U_max = 262,5 V ;

b) $C=\frac{C_a{C}_b}{C_a+C_b}+\frac{C_c{C}_d}{C_c+C_d}=\frac{2,5.1,25}{2,5+1,25}+\frac{1,5.2}{1,5+2}=1,69\mu F$

${\text{W}}_{\text{max}}=\frac{1}{2}C{U}_{\max }^2=0,058\text{J}$.