Một tụ điện phẳng điện dung `C = 0,12\muF` có lớp điện môi dày `0,2mm` có hằng số điện môi `\epsilon = 5`. Tụ được đặt dưới một hiệu điện thế `U = 100 V`. a. Tính diện tích các bản của tụ điện, điện tích và năng lượng của tụ. b. Sau khi được tích điện, ngắt tụ khỏi nguồn rồi mắc vào hai bản của tụ điện `C_1 = 0,15\muF` chưa được tích điện. Tính điện tích của bộ tụ điện, hiệu điện thế của bộ tụ.

Đáp án:

$a)$ `S = 0,1728 (m^2)`

        `Q = C.U = 0,12.100 = 12 (muC)`

        `W = 6.10^[-4] (J)`

$b)$ `Q_b = 12 (muC), U_b = 400/9 (V)`

Giải thích các bước giải:

      `C = 0,12 (muF) = 1,2.10^[-7] (F)`

      `d = 0,2 (mm) = 2.10^[-4] (m)`

$a)$

Công thức tính điện dung của một tụ điện:

      `C = [\epsilon S]/[4kpid]`

`to` Diện tích các bản của tụ điện là:

      `S = [4kpidC]/\epsilon = [4.9.10^9 .pi.2.10^[-4].1,2.10^[-7]]/5`

         `= 0,1728 (m^2)`

Điện tích của tụ là:
      `Q = C.U = 0,12.100 = 12 (muC)`

Năng lượng của tụ là:

      `W = 1/2 C.U^2 = 1/2 .1,2.10^[-7].100^2`

          `= 6.10^[-4] (J)`

$b)$

Điện tích của bộ tụ là:

      `Q_b = Q = 12 (muC)`

Điện dung của bộ tụ sau khi ghép là:

      `C_b = C + C_1 = 0,12 + 0,15 = 0,27 (muF)`

Hiệu điện thế của bộ tụ là:

      `U_b = [Q_b]/C_b = [12]/[0,27] = 400/9 (V)`