Một tụ điện có hai bản cực có diện tích mỗi bản là S = 100 mm^2, khoảng cách giữa
hai bản là d = 3 mm, điện môi giữa hai bản cực của tụ có hằng số điện môi tỷ đối ε = 12.
a) Tìm điện dung của tụ.
b) Tụ được nối với nguồn điện 1 chiều có hiệu thế 6V. Xác định cường độ điện trường E, cảm
ứng điện D, điện tích Q trên các bản cực của tụ và năng lượng điện trường tích trữ trong tụ
điện.
c) Tụ vẫn được nối với nguồn nhưng điện môi giữa hai bản cực của tụ được lấy đi. Xác định
E, D, Q và năng lượng điện trường trong tụ điện.
d) Sau khi lấy đi điện môi giữa hai bản cực của tụ thì năng lượng điện trường tăng hay giảm?
Giải thích tại sao.
\(S=100mm^2=10^{-4}m^2\)
\(d=3mm=3\cdot10^{-3}m\)
Điện dung của tụ điện:
\(C=\dfrac{\varepsilon\cdot S}{9\cdot10^9\cdot4\pi d}=\dfrac{12\cdot10^{-4}}{9\cdot10^9\cdot4\pi\cdot3\cdot10^{-3}}=3,54\cdot10^{-12}F\)
\(Q=C\cdot U=3,54\cdot10^{-12}\cdot6=2,12\cdot10^{-11}C\)
\(E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{6}{3\cdot10^{-3}}=2000\)V/m
Năng lượng điện trường:
\(W=\dfrac{\varepsilon E^2}{9\cdot10^9\cdot8\pi}V=\dfrac{12\cdot2000^2}{9\cdot10^9\cdot8\pi}\cdot S\cdot d=2,122\cdot10^{-4}\cdot100\cdot10^{-6}\cdot3\cdot10^{-3}=6,37\cdot10^{-11}J\)
