Bài 3746

Question

Có hai tụ điện phẳng điện dung $C_1$ và $C_2$, tích điện $Q_1$ và $Q_2$.
a) Dùng hai dây để nối hai bản dương lại với nhau và hai bản âm với nhau. Tìm tổng năng lượng của hai tụ
b) Tìm năng lượng mới của hệ tụ điện. So sánh năng lượng này với năng lượng của hệ tìm được ở câu a. Lý giải sự khác nhau đó.
c) So sánh năng lượng của hai tụ điện không có điện môi và điện môi là nước, nếu chúng cùng tích điện như nhau.

phuongna · Answer 1 · 9/6/2012 11:26:56 AM

a) Năng lượng của hai tụ điện (riêng rẽ) là:
          $W_1=\frac{Q_1^2}{2C_1} =\frac{Q_2^2}{2C_2}$
b) Khi nối lại với nhau, theo định luật bảo toàn điện tích:
          $q_1+q_2=Q_1+Q_2$ hoặc $(-q_1)+(-q_2)=(-Q_1)+(-Q_2).$
Điện dung tương đương và điện tích của tụ điện tương đương là:
          $C=C_1+C_2$
          $Q=Q_1+Q_2$.
Năng lượng mới của hệ tụ điện:
           $W_2=\frac{Q^2}{2C}=\frac{(Q_1+Q_2)^2}{2(C_1+C_2)}$
Hiệu năng lượng:
         $W_1-W_2=\frac{Q_1^2}{2C_1}+\frac{Q_2^2}{2C_2}-\frac{(Q_1+Q_2)^2}{2(C_1+C_2)}$
                         $=\frac{(C_2Q_1-C_1Q_2)^2}{2C_1C_2(C_1+C_2)}>0$
Vậy, sau khi nối tụ điện với nhau, năng lượng của hệ bị giảm đi. giả sử giữa hai bản tụ có điện trở, trong quá trình sắp xếp lại các điệnt ích xuất hiện dòng điện qua điện trở. Vậy năng lượng của hệ bị "mất" đã chuyển thành nhiệt năng.
Trường hợp nếu không có điện trở thì năng lượng bị "mất" chuyển thành sóng điện từ.
c) Tụ điện có điện môi là nước có điện dung gấp $\epsilon $ lần so với tụ không khí, $\epsilon$ là hằng số điện môi là nước.
Gọi: $W_{kk}, C_{kk}$ là năng lượng và điện dung tụ điện điện môi là không khí.
       $W_n, C_n$ là năng lượng và điẹn dung tụ điện điện môi là nước.
             $W_{kk}=\frac{Q^2}{2C_{kk}}$, $W_n=\frac{Q^2}{2C_n}=\frac{Q^2}{2 \epsilon C_{kk} }$
Độ chênh lệch năng lượng: $\Delta W=W_{kk}-W_n=\frac{Q^2}{C_{kk}}(1-\frac{1}{\epsilon })$.

Bài 3746

1 Đáp án

Lý thuyết liên quan

Bài 3746

1 Đáp án

Liên quan

Lý thuyết liên quan