LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 11·10 / 2026

TU · 0340 phút

Năng lượng của tụ điện

W = QU/2, nối hai tụ đã tích điện

01Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1 (năng lượng và công suất)

Tụ C=100 μFC=100\,\mu\text{F} nạp đến U=200 VU=200\,\text{V}. Tính năng lượng. Nếu tụ phóng hết năng lượng qua đèn flash trong 1 ms1\,\text{ms}, công suất trung bình bằng bao nhiêu?

Giải. W=12CU2=12⋅100⋅10−6⋅2002=2 JW=\tfrac12CU^2=\tfrac12\cdot100\cdot10^{-6}\cdot200^2=2\,\text{J}. P=Wt=210−3=2000 W\mathcal P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{2}{10^{-3}}=2000\,\text{W}.

Ví dụ 2 (tìm điện dung từ năng lượng)

Tụ ở hiệu điện thế 60 V60\,\text{V} chứa năng lượng 0,18 J0{,}18\,\text{J}. Tìm điện dung.

Giải. C=2WU2=2⋅0,18602=1⋅10−4 F=100 μFC=\dfrac{2W}{U^2}=\dfrac{2\cdot0{,}18}{60^2}=1\cdot10^{-4}\,\text{F}=100\,\mu\text{F}.

Ví dụ 3 (cho QQ và CC)

Tụ 20 μF20\,\mu\text{F} mang điện tích 2,4⋅10−4 C2{,}4\cdot10^{-4}\,\text{C}. Tính năng lượng.

Giải. W=Q22C=(2,4⋅10−4)22⋅20⋅10−6=1,44⋅10−3 JW=\dfrac{Q^2}{2C}=\dfrac{(2{,}4\cdot10^{-4})^2}{2\cdot20\cdot10^{-6}}=1{,}44\cdot10^{-3}\,\text{J}. Kiểm lại: U=QC=12 VU=\dfrac{Q}{C}=12\,\text{V}, 12QU=12⋅2,4⋅10−4⋅12=1,44⋅10−3 J\tfrac12QU=\tfrac12\cdot2{,}4\cdot10^{-4}\cdot12=1{,}44\cdot10^{-3}\,\text{J}.

Ví dụ 4 (năng lượng giải phóng)

Tụ 100 μF100\,\mu\text{F} phóng điện làm hiệu điện thế giảm từ 200 V200\,\text{V} xuống 100 V100\,\text{V}. Năng lượng giải phóng?

Giải. ΔW=12C(U12−U22)=12⋅10−4⋅(2002−1002)=1,5 J\Delta W=\tfrac12C(U_1^2-U_2^2)=\tfrac12\cdot10^{-4}\cdot(200^2-100^2)=1{,}5\,\text{J}. (Không phải 12CU2\tfrac12CU^2 của hiệu 100 V100\,\text{V}, sẽ chỉ ra 0,5 J0{,}5\,\text{J}.)

Ví dụ 5 (nối hai tụ cùng dấu)

Tụ C1=2 μFC_1=2\,\mu\text{F} tích điện ở U1=100 VU_1=100\,\text{V}, tụ C2=3 μFC_2=3\,\mu\text{F} ở U2=50 VU_2=50\,\text{V}. Nối hai bản cùng dấu với nhau. Tính UU chung, năng lượng mất đi và điện lượng chạy qua dây.

Giải. Q1=200 μCQ_1=200\,\mu\text{C}, Q2=150 μCQ_2=150\,\mu\text{C}, Q=350 μCQ=350\,\mu\text{C}, U=3505=70 VU=\dfrac{350}{5}=70\,\text{V}. Wtrước=12⋅2⋅1002+12⋅3⋅502=13 750 μJ=13,75 mJW_{\text{trước}}=\tfrac12\cdot2\cdot100^2+\tfrac12\cdot3\cdot50^2=13\,750\ \mu\text{J}=13{,}75\,\text{mJ}. Wsau=12⋅5⋅702=12 250 μJ=12,25 mJW_{\text{sau}}=\tfrac12\cdot5\cdot70^2=12\,250\ \mu\text{J}=12{,}25\,\text{mJ}. Mất ΔW=1,5 mJ\Delta W=1{,}5\,\text{mJ} (kiểm bằng công thức: 12⋅2⋅35⋅502=1500 μJ\tfrac12\cdot\dfrac{2\cdot3}{5}\cdot50^2=1500\ \mu\text{J}). Điện lượng: Q2′=3⋅70=210 μCQ_2'=3\cdot70=210\,\mu\text{C} nên ΔQ=210−150=60 μC\Delta Q=210-150=60\,\mu\text{C} (tụ C1C_1 mất 200−140=60 μC200-140=60\,\mu\text{C}, khớp).

trước

Bước 1 / 5

Hai tụ ở và ở . Nối hai bản cùng dấu. Điện tích ban đầu: , .

Ví dụ 6 (nối trái dấu)

Cũng hai tụ đó, nối hai bản trái dấu với nhau. Tính UU chung và năng lượng mất đi.

Giải. Q=∣200−150∣=50 μCQ=\lvert200-150\rvert=50\,\mu\text{C}, U=505=10 VU=\dfrac{50}{5}=10\,\text{V}, Wsau=12⋅5⋅102=250 μJW_{\text{sau}}=\tfrac12\cdot5\cdot10^2=250\,\mu\text{J}, mất 13 750−250=13 500 μJ=13,5 mJ13\,750-250=13\,500\,\mu\text{J}=13{,}5\,\text{mJ}. Điện tích gần như trung hoà nhau nên mất gần hết năng lượng.

Ví dụ 7 (nối với tụ chưa tích điện)

Tụ C1=6 μFC_1=6\,\mu\text{F} tích điện ở 90 V90\,\text{V} được nối với tụ C2=3 μFC_2=3\,\mu\text{F} chưa tích điện. Tính UU chung, và phần trăm năng lượng mất đi.

Giải. Q=6⋅90=540 μCQ=6\cdot90=540\,\mu\text{C}, U=5409=60 VU=\dfrac{540}{9}=60\,\text{V}. Wtrước=12⋅6⋅902=24 300 μJW_{\text{trước}}=\tfrac12\cdot6\cdot90^2=24\,300\,\mu\text{J}, Wsau=12⋅9⋅602=16 200 μJW_{\text{sau}}=\tfrac12\cdot9\cdot60^2=16\,200\,\mu\text{J}, mất 8100 μJ8100\,\mu\text{J}, bằng 13\dfrac13 năng lượng ban đầu (đúng bằng C2C1+C2\dfrac{C_2}{C_1+C_2}).

Tiếp theoLuyện tập →