Bài 3653

Question

Trong một cái tụ không khí với điện dung $C_0$ có đặt một tấm cách điện có hằng số điện môi $\varepsilon $. Chất cách điện chiếm đầy thể tích khoảng không giữa các bản tụ. Tụ điện nối với một hiệu điện thế không đổi $U$ qua một điện trở $R$ như hình. Tấm cách điện được rút nhanh ra khỏi tụ điện sao cho điện tích ban đầu trên tụ không kịp thay đổi. Sau đó quá trình phóng điện của tụ mới bắt đầu xảy ra. Bỏ qua khối lượng của tấm điện môi.
1. Tính công cần thực hiên để kéo tấm điện môi ra ngoài.
2. Xác định độ biến thiên năng lượng của tụ sau quá trình phóng điện.

nguyenhongvan29 · Answer 1 · 9/5/2012 10:00:44 AM

Khi có điện môi điện dung của tụ là $C_1=\varepsilon C_0$. Năng lượng ban đầu của tụ điện:
$W_1=\frac{1}{2}\varepsilon C_0U^2 $
Ngay sau rút tấm điện môi ra ngoài thì điện tích của tụ vẫn đang giữ nguyên bằng $\varepsilon C_0U$, nên năng lượng của tụ vào thời điểm đó là:
$W_2=\frac{(\varepsilon C_0U)^2}{2C_0}=\frac{1}{2} \varepsilon ^2C_0U^2 $
Vì vậy năng lượng của tụ tăng lên một lượng bằng :
$\Delta W_1=W_2-W_1=\frac{\varepsilon C_0U^2}{2}(\varepsilon -1) $
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì độ tăng năng lượng của tụ sẽ bằng công thực hiện để kéo tấm điện môi ra ngoài :
$A=\Delta W_1=\frac{\varepsilon C_0U^2}{2}(\varepsilon -1) $
2. Quá trình phòng điện của tụ bắt đầu xảy ra ngay sau khi tấm điện môi đã được rút ra ngoài. Vào thời điểm ban đầu của quá trình này, năng lượng của tụ bằng:
$W_2=\frac{1}{2} \varepsilon ^2C_0U^2$
Sau khi quá trình kết thúc thì năng lượng của tụ bằng :
$W_3=\frac{1}{2}C_0U^2 $
Vậy độ biến thiên năng lượng của tụ trong quá trình này là :
$\Delta W_2=W_3-W_2=\frac{1}{2}C_0U^2(1-\varepsilon ^2) $

Bài 3653

1 Đáp án

Lý thuyết liên quan

Bài 3653

1 Đáp án

Liên quan

Sóng Ánh Sáng - Tán sắc ánh sáng

Sóng cơ - Sóng cơ học:

Dao Động Cơ - Các hệ dao động

Dao Động Cơ - Dao động điều hòa

Lý thuyết liên quan