Cho bộ tụ điện mắc như hình vẽ.
C1=4μF;C2=C4=6μF;C3=3,6μF. Nếu hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ C1,2,3 (CAM) là 40V; hiệu điện thế giới hạn của tụ C4 là 60V. Thì hiệu điện thế tối đa đặt vào 2 đầu mạch điện là bao nhiêu để các tụ không bị đánh thủng?
Trả lời bởi giáo viên
Từ hình vẽ, ta có: Cấu tạo của mạch điện: [(C1ntC2)//C3]ntC4
+ Điện dung của bộ tụ:
C12=C1C2C1+C2=6.46+4=2,4(μF)CAM=C12+C3=2,4+3,6=6(μF)CAB=CAMC4CAM+C4=6.66+6=3(μF)
+ Điện tích của các tụ:
QAB=CAB.UAB=3.10−6.100=3.10−4(C)=QAM=Q4UAM=QAMCAM=3.10−46.10−6=50(V)=U12=U3Q3=C3.U3=3,6.10−6.50=1,8.10−4(C)Q12=C12.U12=2,4.10−6.50=1,2.10−4(C)=Q1=Q2
+ Điện tích cực đại có thể tích trên bộ tụ CAM và C4 là:
QmaxAM=CAM.UmaxAM=6.10−6.40=24.10−5(C)Qmax4=C4.Umax4=6.10−6.60=36.10−5(C)
Mà thực tế ta có vì CAM; C4 mắc nối tiếp nên để không có tụ nào bị đánh thủng thì:
QAM=Q4≤min
Điện tích tối đa của bộ:
Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 đầu mạch điện là: {U_{AB}} = \frac{{{Q_{AB}}}}{{{C_{AB}}}} = \frac{{{{24.10}^{ - 5}}}}{{{{3.10}^{ - 6}}}} = 80(V)
Hướng dẫn giải:
+ Vận dụng biểu thức tính điện dung của tụ khi ghép nối tiếp: \frac{1}{{{C_{nt}}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}} + ... + \frac{1}{{{C_n}}}
+ Vận dụng biểu thức tính điện dung của tụ khi ghép song song: {C_{//}} = {\rm{ }}{C_1} + {\rm{ }}{C_2} + {\rm{ }} \ldots + {\rm{ }}{C_n}
+ Vận dụng biểu thức tính điện tích: Q = CU
+ Điều kiện để tụ không bị đánh thủng