Định hướng giải bài tập Vật lý 1 - Chương: Điện tử - Tuần 5 - Trần Thiên Đức

Nội dung text: Định hướng giải bài tập Vật lý 1 - Chương: Điện tử - Tuần 5 - Trần Thiên Đức

1. Trần Thiên Đức – ductt111@gmail.com – ductt111.com HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH HƯỚNG TUẦN 5 Bài toán trong chương này chủ yếu liên quan tới tụ điện và chất điện môi. Các bài toán sẽ chủ yếu tập trung hỏi về những đại lượng liên quan tới tụ điện và chất điện môi như: - Hiệu điện thế giữa hai bản tụ - Hằng số điện môi - Điện trường trong chất điện môi - Mật độ điện mặt trên hai bản tụ, mật độ điện tích liên kết trên bề mặt chất điện môi. - Điện dung của tụ điện – hệ tụ điện tương đương - Năng lượng điện trường DẠNG TOÁN: BÀI TOÁN TỤ ĐIỆN PHẲNG 1. Nhận xét: - Bài toán này thường liên quan tới các công thức sau: o Mối liên hệ giữa U, E, d: U = E.d o Cường độ điện trường gây bởi mặt phẳng mang điện đều: = o Mật độ điện mặt trên hai bản tụ điện tích điện đều: = . o Mật độ điện tích liên kết: (Em Không (0) Xinh Em Ngất
   để = − 1 = ghi nhớ công thức) o Điện dung của tụ điện phẳng: = 2. Hướng giải: Bước 1: Liệt kê các đại lượng đã biết, các đại lượng cần tìm (Tóm tắt) Bước 2: Tìm hệ thức liên hệ giữa các đại lượng với nhau. Bước 3: Xác định đại lượng cần tìm 3. Bài tập minh họa: Bài 3-3: Một tụ điện phẳng chứa điện môi (ε = 6) khoảng cách giữa hai bản là 0.4 cm, hiệu điện thế giữa hai bản là 1200V. Tính: 1. Cường độ điện trường trong chất điện môi 2. Mật độ điện mặt trên hai bản tụ điện 3. Mật độ điện mặt trên chất điện môi Tóm tắt: Tụ phẳng: ε = 6; d = 0.4 cm Utụ = 1200 V Xác định E, σ, σ’ Giải: - Câu 1 yêu cầu xác định E
   đọc đề bài thấy hai đại lượng d và U đã biết
   giữa E, d, U có mối liên hệ: U = E.d
   dễ dàng xác định E = 300kV/m - Câu 2 yêu cầu xác định mật độ điện mặt trên hai bản tụ điện σ
   cần phải xác định E (câu 1) và ε (đề bài)
   từ công thức ta dễ dàng xác định σ = 1,59.10-5 C/m2 = . - Câu 3 yêu cầu xác định mật độ điện mặt trên chất điện môi (mật độ điện tích liên kết) σ’
   cần - phải xác định (chú ý En = E, χ = ε – 1)
   áp dụng công thức = 1,33.10 , , = DNK - 2014 1
2. Trần Thiên Đức – ductt111@gmail.com – ductt111.com Bước 2: Tìm h ệ th ức liên h ệ gi ữa các đại l ượng v ới nhau. Bước 3: Xác định đại l ượng c ần tìm 3. Bài t ập minh h ọa: Bài 3-7: Một t ụ điện c ầu có m ột n ửa ch ứa điện môi đồng ch ất v ới h ằng s ố điện môi ε = 7, n ửa còn l ại là không khí. Bán kính các c ầu là r = 5cm, R = 6 cm. Xác định điện dung C của t ụ điện. B ỏ qua độ cong c ủa đường s ức điện tr ường t ại m ặt gi ới h ạn ch ất điện môi. Tóm t ắt: Tụ cầu: r = 5 cm, R = 6 cm ε = 7 Xác định C Gi ải: - Đối v ới bài toán này ta có th ể coi đây là h ệ hai t ụ điện m ắc song song: t ụ bán c ầu không khí ( C1) – tụ bán c ầu điện môi ( C2). - Điện dung t ươ ng đươ ng là: Ctđ = C1 + C2
   ta có: + = + = − − − DẠNG TOÁN: BÀI TOÁN N ĂNG L ƯỢNG 1. Nh ận xét: - Bài toán này th ường liên quan t ới các công th ức tính n ăng l ượng: o Mật độ năng l ượng điện tr ường: = = o Năng lượng điện tr ường: = = - Đối v ới bài toán d ạng này ta th ường ph ải đi xác định E và vi phân dV và k ết h ợp ph ươ ng pháp tích phân để gi ải bài toán 2. H ướng gi ải: Bước 1: Xác định E (tùy theo hình d ạng v ật th ể) Bước 2: Xác định dV Bước 3: Sử dụng tích phân để tính W 3. Bài t ập minh h ọa: Bài 3-10: Một điện tích q được phân b ố đều trong kh ắp th ể tích c ủa m ột qu ả cầu bán kính R. Tính: 1. Năng l ượng điện tr ường bên trong qu ả cầu 2. Năng l ượng điện tr ường bên ngoài qu ả cầu 3. Khi chia đôi qu ả cầu thành hai n ửa qu ả cầu b ằng nhau thì n ăng l ượng điện tr ường thay đổi th ế nào? Cho h ằng s ố điện môi c ủa môi tr ường bên trong c ũng nh ư bên ngoài qu ả cầu đều b ằng ε Tóm t ắt: Qu ả cầu tích điện kh ối: R, q - Điện tr ường E bên trong qu ả cầu là: = - Điện tr ường E bên ngoài qu ả cầu là: = Xác định n ăng l ượng bên trong, bên ngoài Gi ải: Câu 1: DNK - 2014 3