Đề bài
Tích điện cho tụ điện C1, điện dung 20 μF, dưới hiệu điện thế 200 V. Sau đó nối tụ điện C1 với tụ điện C2, có điện dung 10 μF, chưa tích điện. Sử dụng định luật bảo toàn điện tích, hãy tính điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện sau khi nối với nhau.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+ Sử dụng biểu thức tính điện tích: \(Q=CU\)
+ Sử dụng định luật bảo toàn diện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
Lời giải chi tiết
Đặt U = 200 V, C1 = 20 μF và Q là điện tích của tụ lúc đầu :
\(Q = C_1U = 20.10^{-6}.200 = 4.10^{-3} C\)
Gọi Q1, Q2 là điện tích của mỗi tụ, U’ là hiệu điện thế giữa hai bản của chúng (Hình 6.1G).
Ta có :
\(Q_1 = C_1U’\)
\(Q_2=C_2U’\)
Theo định luật bảo toàn điện tích :
\( Q= Q_1+Q_2\) hay\( Q=(C_1+C_2)U'\)
Với Q = 4.10-3 C
C1 + C2 = 30 μF
Thì hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện sau khi nối với nhau:
\(\eqalign{
& U' = \dfrac{Q}{C_1 + C_2} = \dfrac{4.{10}^{ - 3}}{30.{10}^{ - 6}} = \dfrac{400}{3}V \approx 133V \cr & {Q_1} = {20.10^{ - 6}}.{\dfrac{400}{3}} \approx {2,67.10^{ - 3}}C \cr& {Q_2} = {10.10^{ - 6}}.{\dfrac{400}{3}} \approx {1,33.10^{ - 3}}C \cr}\)
