Giáo án Vật lý 11 - Bài 24: Ghép tụ điện năng lượng điện trường

Tiết : _ _ _ _ _ Bài 24 : GHÉP TỤ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG I. Mục tiêu : Hiểu được thế nào là ghép tụ song song và nối tiếp, nắm công thức tính điện dung tương đương của bộ tụ trong hai trường hợp trên. Hiểu – vận dụng công thức năng lượng điện trường Hiểu điện trường có năng lượng, năng lượng tụ là năng lượng trong tụ điện đó. Mật độ năng lượng điện trường được xác định qua bình phương của cường độ điện trường. II. Phương Pháp Giảng Dạy : Phương pháp thực nghiệm . III. Thiết bị , đồ dùng dạy học . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ IV. Tiến Trình Giảng dạy Phân phối thời gian Phần làm việc của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Ghi chú Nội dung ghi bảng Tổ chức , điều khiển Kiểm tra bài cũ và kiến thức cũ liên quan với bài mới (3’) Nghiên cứu bài mới 1) HAI CÁCH GHÉP TỤ ĐIỆN CƠ BẢN Ta chỉ nói về hai cách ghép cơ bản, ghép song song và ghép nối tiếp. a) Ghép song song Hai tụ điện được ghép với nhau như hình 24.1 gọi là ghép song song. Khi nạp điện, cả hai tụ điện của bộ f9iều có cùng hiệu điện thế U. gọi điện dung của hai tụ điện đó là C1, C2 thì điện tích của các tụ điện là : Q1 = C1U, Q2 = C2U. Gọi điện tích của bộ tụ điện là Q thì Q = Q1 + Q2 = (C1 + C2)U Thương số là điện dung tương đương của bộ tụ điện. Kí hiệu điện dung tương đương là C thì : C = C1 + C2. Từ đó suy ra điện dung tương đương của bộ gồm n tụ điện ghép song song với nhau là : C = C1 + C2 + C3 + + Cn (24.1) b) Ghép nối tiếp Hai tụ điện ghép với nhau như hình 24.2 gọi là ghép nối tiếp. Khi tích điện, ta nối A và B với hai cực của nguồn điện. Gọi U là hiệu điện thế của bộ tụ điện đó thì U = U1 + U2 Gọi điện dung của bộ điện là C thì từ đẳng thức vừa viết ta suy ra : Với cách ghép nối tiếp thì điện tích của các tụ điện của nộ bằng nhau và đó cũng là điện tích của cả bộ tụ điện. Q = Q1 = Q2 Từ đó ta rút ra : Đối với trường hợp ghép số tụ điện nhiều hơn ta có thể viết : (24.2) 2) NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG a) Nhận xét Tụ điện tích điện thì có năng lượng. Ta gọi đó là năng lượng của tụ điện. b) Năng lượng của tụ điện Điện tích của tụ điện bằng Q, hiệu điện thế của tụ điện bằng U, giá trị trung bình của hiệu điện thế của tụ điện trong quá trình tích điện là . Do đó công mà nguồn điện đã thực hiện là : . Vậy năng lượng của tụ điện là : (24.3) Sử dụng công thức 23.1 thì Q có thể viết dưới dạng sau : (24.4) c) Năng lượng điện trường Công thức tính năng lượng điện trường trong tụ điện phẳng (24.5) Mật độ năng lượng của điện trường : (24.6) Mục đích : Tạo những bộ tụ điện có điện dung và hiệu điện thế giới hạn. Khi ghép song song các tụ thì được bộ tụ có điện dung lớn ; ghép nối tiếp các tụ thì được bộ tụ có hiệu điện thế giới hạn cao. * Ghép song song GV thuyết giảng phần ghép song song GV vẽ hình và yêu cầu học sinh trình bày mắc song song song và sau đó GV gợi ý để HS cm công thức. * Ghép nối tiếp GV yêu cầu HS vẽ hình và gợi ý hướng dẫn HS cm các công thức à ( Gv lập bảng tóm tắt cho HS) GV : Trong bộ đèn của máy ảnh có một tụ điện. Tụ điện này được tích điện nhờ bộ pin nhỏ và bộ đổi điện. Khi bấm máy ta thấy đèn loé sáng. Năng lượng làm cho đèn lóe sáng là do tụ điện cung cấp. Điều đó chứng tỏ tụ điện tích điện thì có năng lượng. Ta gọi đó là năng lượng của tụ điện. GV diễn giảng như trong SGK GV lập luận như trong SGK Công thức (24.6) có ý nghĩa tổng quát, nó đúng cả trong trường hợp điện trường không đều và điện trường phụ thuộc vào thời gian. HS : Q1 = C1U, Q2 = C2U. Gọi điện tích của bộ tụ điện là Q thì Q = Q1 + Q2 = (C1 + C2)U Kí hiệu điện dung tương đương là C thì : C = C1 + C2. Từ đó suy ra điện dung tương đương của bộ gồm n tụ điện ghép song song với nhau là : C = C1 + C2 + C3 + + Cn (24.1) HS thiết lập công thức : U = U1 + U2 Q = Q1 = Q2 HS lập bảng tóm tắt à Xem bảng của bài ! Củng cố bài giảng Dặn dò của học sinh (5’) Hướng dẫn và gợi ý để HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3,4 và 5 trang 126 SGK. HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3, 4 và 5 trang 126 SGK. BẢNG TÓM TẮT GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục Điện tích : QB = Q1 = Q2 = = Qn Hiệu điện thế : UB = U1 + U2 + + Un Điện Dung Tụ Điện : CB < C1, C2 Cn Hiệu điện thế tỉ lệ nghịch với C Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4 Điện tích QB = Q1 + Q2 + + Qn Hiệu điện thế : UB = U1 = U2 = = Un Điện Dung Tụ Điện : CB = C1 + C2 + + Cn CB > C1, C2, C3 Q1, Q2 tỉ lệ ới điện dung. * Mạch chỉ có hai tụ C1 và C2 nối tiếp thì Cb = C1/n * Mạch có n tụ C0 giống nhau mắc nối tiếp thì Cb = n.C1 {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{