Chuyên đề Vật Lý lớp 11: Cách giải bài tập Ghép tụ điện nối tiếp, song song hay, chi tiết

B. Bài tập

Bài 1: Có ba tụ điện C₁ = 3 nF, C₂ = 2 nF, C₃ = 20 nF được mắc như hình. Nối bộ tụ điện với hai cực một nguồn điện có hiệu điện thế 30 V. Tính hiệu điện thế của mỗi tụ.

Hiển thị lời giải

Bài 2: Hai tụ điện có điên dung C₁ = 2μF, C₂ = 3μF lần lượt được tích điện đến hiệu điện thế U₁ = 200 V, U₂ = 400 V. Sau đó nối hai cặp bản tích điện cùng dấu của hai tụ điện với nhau. Hiệu điện thế của bộ tụ có giá trị nào sau đây ?

Hiển thị lời giải

Vì hai cặp bản tích điện cùng dấu của hai tụ điện nối với nhau nên hai tụ này được ghép song song với nhau: C_b = C₁ + C₂ = 2 + 3 = 5 μF

Nối hai cặp bản tích điện cùng dấu thì điện tích của bộ tụ là:

Q_b = Q₁ + Q₂ = C₁U₁ + C₂U₂ = 2.200 + 3.400 = 1600 μC

Bài 3: Bốn tụ điện được mắc thành bộ theo sơ đồi dưới. C₁ = 1μF; C₂ = 3μF; C₃ = 3μF. Khi nối hai điểm M, N với nguồn điện thì tụ điện C₁ có điện tích Q₁ = 6μC và cả bộ tụ điện có điện tích Q = 15,6 μF. Tính hiệu điện thế đặt vào bộ tụ điện và điện dung của tụ điện C₄ ?

Hiển thị lời giải

Vì hai tụ C₁, C₂ ghép nối tiếp:

Q₁₂ = Q₁ = 6 μC

Hiệu điện thế trên bộ tụ điện là

Q = Q₁₂ + Q₃₄ → Q₃₄ = Q - Q₁₂ = 9,6 μC

Do C₁₂ // C₃₄ nên:

Vì C₃, C₄ ghép nối tiếp:

Bài 4: Có 3 tụ điện C₁ = 2μF, C₂ = C₃ = 1μF mắc như hình vẽ. Nối hai đầu của bộ tụ vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 4 V. Tính điện tích của các tụ điện.

Hiển thị lời giải

Ta có: C₂₃ = C₂ + C₃ = 2 μF.

Điện dung của bộ tụ điện là:

Điện tích của bộ tụ điện: Q = Q₁ = Q₂₃ = C_bU = 4.10^-6 C.

Q₂₃ = Q₂ + Q₃ = 4.10^-6 C → Q₂ = Q₃ =  = 2.10^-6 C (U₂ = U₃ = 2 V)

Bài 5: Cho 5 tụ điện C₁ = 6 μF, C₂ = 8 μF, C₃ = 4 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 2 μF được mắc như hình vẽ. Điện áp hai đầu mạch là U_AB = 12 V. Giá trị U_NM là

Hiển thị lời giải

Xét mạch AMB có U₁ + U₃ = 12 V (1)

Xét mạch ANB có U₂ + U₄ = 12 V (2)

Xét mạch AMNB có U₁ + U₅ + U₄ = 12 V (3)

Xét tại nút M có -6U₁ + 4U₃ + 2U₅ = 0 (4)

Xét tại nút N có -8U₂ + 5U₄ – 2U₅ = 0 (5)

Từ (1)(3) → U₃ = U₄ + U₅; U₁ = 12 – U₄ – U₅

Từ (2) → U₂ = 12 – U₄

→ hệ 2 phương trình: 10U₄ + 12U₄ + 12U₅ – 72 = 0 và 13U₄ – 2U₅ – 96 = 0