Câu hỏi:
2 năm trước

Cho bộ tụ điện mắc như hình vẽ. 

\({C_1} = 4\mu F;{C_2} = {C_4} = 6\mu F;{C_3} = 3,6\mu F\). 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

Đáp án đúng: d

Từ hình vẽ, ta có: Cấu tạo của mạch điện: \(\left[ {\left( {{{\rm{C}}_{\rm{1}}}{\rm{ nt }}{{\rm{C}}_{\rm{2}}}} \right){\rm{//}}{{\rm{C}}_{\rm{3}}}} \right]{\rm{ nt }}{{\rm{C}}_{\rm{4}}}\)

 + Điện dung của bộ tụ:

\(\begin{array}{l}{C_{12}} = \frac{{{C_1}{C_2}}}{{{C_1} + {C_2}}} = \frac{{6.4}}{{6 + 4}} = 2,4\left( {\mu F} \right)\\{C_{AM}} = {C_{12}} + {C_3} = 2,4 + 3,6 = 6\left( {\mu F} \right)\\{C_{AB}} = \frac{{{C_{AM}}{C_4}}}{{{C_{AM}} + {C_4}}} = \frac{{6.6}}{{6 + 6}} = 3\left( {\mu F} \right)\end{array}\)

+ Điện tích của các tụ:

 \(\begin{array}{l}{Q_{AB}} = {C_{AB}}.{U_{AB}} = {3.10^{ - 6}}.100 = {3.10^{ - 4}}(C) = {Q_{AM}} = {Q_4}\\{U_{AM}} = \frac{{{Q_{AM}}}}{{{C_{AM}}}} = \frac{{{{3.10}^{ - 4}}}}{{{{6.10}^{ - 6}}}} = 50(V) = {U_{12}} = {U_3}\\{Q_3} = {C_3}.{U_3} = 3,{6.10^{ - 6}}.50 = 1,{8.10^{ - 4}}(C)\\{Q_{12}} = {C_{12}}.{U_{12}} = 2,{4.10^{ - 6}}.50 = 1,{2.10^{ - 4}}(C) = {Q_1} = {Q_2}\end{array}\)

+ Điện tích cực đại có thể tích trên bộ tụ CAM và C4 là:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{Q_{maxAM}} = {\rm{ }}{C_{AM}}.{U_{maxAM}} = {\rm{ }}{{6.10}^{ - 6}}.40{\rm{ }} = {\rm{ }}{{24.10}^{ - 5}}\left( C \right)}\\{{Q_{max4}} = {\rm{ }}{C_4}.{U_{max4}} = {\rm{ }}{{6.10}^{ - 6}}.60{\rm{ }} = {\rm{ }}{{36.10}^{ - 5}}\left( C \right)}\end{array}\)

Mà thực tế ta có vì CAM; C4 mắc nối tiếp nên để không có tụ nào bị đánh thủng thì:

\({Q_{AM}} = {\rm{ }}{Q_4} \le \min \left( {{{\rm{Q}}_{{\rm{maxAM}}}};{{\rm{Q}}_{{\rm{max4}}}}} \right)\)

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

Câu hỏi khác