Ví dụ về tụ điện – mạch nối tiếp và mạch song song

11 Ví dụ về các bài toán liên quan đến tụ điện – mạch nối tiếp và mạch song song

1. Ba bộ tản nhiệt được mắc nối tiếp-song song như trong hình bên dưới. Nếu C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, vậy dung lượng thay thế là…
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tụ điện C₁ = 2 μF
Tụ điện C₂ = 4 μF
Tụ điện C₃ = 4 μF
Yêu cầu: Khả năng thay thế (C)
Hàm:
Tụ điện C₂ và C₃ được kết nối song song. Dung lượng thay thế là:
C_P = C₂ + C₃ = 4 + 4 = 8 μF
Tụ điện C₁ và C_P được mắc nối tiếp. Dung lượng thay thế là:
1/C = 1/C₁ + 1/C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8
C = 8/5 μF

μF = micro Farad (đơn vị của điện dung). 1 μF = 10^-6 Farad

2. Ba tụ điện được mắc nối tiếp và song song như hình dưới đây. Nếu C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF và C₅ = 10 μF, vậy dung lượng thay thế là…
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tụ điện C₁ = 2 μF
Tụ điện C₂ = 4 μF
Tụ điện C₃ = 6 μF
Tụ điện C₄ = 5 μF
Tụ điện C₅ = 10 μF
Yêu cầu: Khả năng thay thế (C)
Hàm:

Tụ điện C₂ và C₃ được kết nối song song. Dung lượng thay thế là:

C_P = C₂ + C₃
C_P = 4 + 6
C_P = 10 μF

Tụ điện C₁, C_P, C₄ và C₅ được mắc nối tiếp. Dung lượng thay thế là:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P + 1/C₄ + 1/C₅
1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10
1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 + 1/10
1/C = 9/10
C = 10/9 μF

3 C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF và C₃ = 3 μF. Ba tụ điện được mắc nối tiếp và song song. Hãy xác định năng lượng điện trong mạch!
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tụ điện C₁ = 3 μF
Tụ điện C₂ = 4 μF
Tụ điện C₃ = 3 μF
Yêu cầu: Khả năng thay thế (C)
Hàm:

Tụ điện C₂ và C₃ được kết nối song song. Dung lượng thay thế là:

C_P = C₂ + C₃
C_P = 4 + 3
C_P = 7 μF

Tụ điện C₁ và C_P được mắc nối tiếp. Dung lượng thay thế là:

1/C = 1/C₁ + 1/C_P
1/C = 1/3 + 1/7
1/C = 7/21 + 3/21
1/C = 10/21
C = 21/10
C = 2,1 μF
C = 2,1 x 10^-6 F

Năng lượng điện trong mạch:

E = ½ CV²
E = ½ (2,1 x 10^-6) (12²)
E = ½ (2,1 x 10^-6)(144)
E = (2,1 x 10^-6)(72)
E = 151,2 x 10^-6 Joule
E = 1,5 x 10^-4 Joule

4. Hãy nhìn vào sơ đồ mạch tụ điện ở bên cạnh! Tổng điện tích trên mạch tụ điện là… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1,50 μC

B. 2,75 μC

C. 3,50 μC

D. 4,50 μC

E. 4,75 μC

Cuộc thảo luận

Ai cũng biết rằng:

Tụ điện 1 (C)₁) = 3 μF

Tụ điện 2 (C)₂) = 3 μF

Tụ điện 3 (C)₃) = 3 μF

Tụ điện 4 (C)₄) = 2 μF

Tụ điện 5 (C)₅) = 3 μF

Điện áp (V) = 3 Vôn

Yêu cầu: Tổng điện tích trên mạch tụ điện (Q)

Hàm:

Tụ điện thay thế

Tụ điện C₁, C₂ dmột C₃ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:

1 / C₁₂₃ = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

C₁₂₃ = 3 / 3 = 1 μF

Tụ điện C₁₂₃ và C₄ Mắc song song. Tụ điện thay thế:

C₁₂₃₄ = C₁₂₃ + C₄ = 1 + 2 = 3 μF

Tụ điện C₁₂₃₄ và C₅ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:

1/C = 1/C₁₂₃₄ + 1/C₅ = 1/3 + 1/3 = 2/3

C = 3/2 μF

C = 3/2 x 10^-6 F

Tổng điện tích

Điện tích trên tụ điện thay thế = mtổng điện tích trên mạch tụ điện :

Q = VC = (3 Vôn)(3/2 x 10^-6 Farad) = 9/2 x 10^-6 Coulomb

Q = 9/2 microCoulomb = 9/2 μC

Q = 4,5 μC

Đáp án đúng là D.

5. Hãy xem sơ đồ mạch tụ điện ở bên cạnh! Nếu giá trị của mỗi tụ điện C₁ = C₂ = 2 μF, C₃ = C₄ = 1 μF và C₅ = 4 μF, vậy tổng giá trị điện tích trong mạch là… (1 μF = 10^-6 F)

A. 1/7 μC

B. 2/7 μC

C. 4/7 μC

D. 6/7 μC

E. 1 μC

Cuộc thảo luận

Ai cũng biết rằng:

Tụ điện 1 (C)₁) = 2 μF

Tụ điện 2 (C)₂) = 2 μF

Tụ điện 3 (C)₃) = 1 μF

Tụ điện 4 (C)₄) = 1 μF

Tụ điện 5 (C)₅) = 4 μF

Điện áp (V) = 1,5 Vôn

Yêu cầu: Tổng điện tích trên mạch (Q)

Hàm:

Tụ điện thay thế

Tụ điện C₃ và C₄ Mắc song song. Tụ điện thay thế:

C₃₄ = C₃ + C₄ = 1 + 1 = 2 μF

Tụ điện C₅, C₁, C₂ và C₃₄ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:

1/C = 1/C₅ + 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃₄

1/C = 1/4 + 1/2 + 1/2 + 1/2

1/C = 1/4 + 2/4 + 2/4 + 2/4

1/C = 7/4

C = 4/7 μF

C = 4/7 x 10^-6 F

Tổng điện tích

Điện tích trên tụ điện thay thế = mtổng công suất trong mạch :

Q = VC = (1,5 Vôn)(4/7 x 10^-6 Farad) = 6/7 x 10^-6 Coulomb

Q = 6/7 microCoulomb

Q = 6/7 μC

Đáp án đúng là D.

6. Hãy xem xét mạch tụ điện sau! Tổng điện tích trong mạch là…

A. XUẤT KHẨU μC

B. 40 μC

C. XUẤT KHẨU μC

D. 80 μC

E. 160 μC

Cuộc thảo luận

Ai cũng biết rằng:

Tụ điện 1 (C)₁) = 3 μF

Tụ điện 2 (C)₂) = 3 μF

Tụ điện 3 (C)₃) = 4 μF

Tụ điện 4 (C)₄) = 4 μF

Tụ điện 5 (C)₅) = 8 μF

Điện áp (V) = 10 Vôn

Yêu cầu: Tổng điện tích trên mạch (Q)

Hàm:

Tụ điện thay thế

Tụ điện C₁ và C₂ Mắc song song. Tụ điện thay thế:

C₁₂ = C₁ + C₂ = 3 + 3 = 6 μF

Tụ điện C₃ dmột C₄ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:

1 / C₃₄ = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/4 + 1/4 = 2/4

C₃₄ = 4 / 2 = 2 μF

Bình chứa nước C₁₂, tụ điện C₃₄ và tụ điện C₅ Mắc song song. Tụ điện thay thế:

C = C₁₂ + C₃₄ + C₅ = 6 + 2 + 8 = 16 μF = 16 x 10^-6 Farad

Tổng điện tích

Điện tích trên tụ điện thay thế = mtổng điện tích trên mạch tụ điện :

Q = VC = (10 Vôn)(16 x 10^-6 Farad) = 160 x 10^-6 Coulomb

Q= 160 microCoulomb = 160 μC

Đáp án đúng là E.

7. Hãy nhìn vào sơ đồ mạch tụ điện ở bên cạnh! Lượng năng lượng điện trong mạch là… (1 µF = 10^-6 F)

A. 65 x 10^-6 Joule
B. 52 x 10^-6 Joule
C. 39 x 10^-6 Joule
D. 26 x 10^-6 Joule
E. 13 x 10^-6 Joule

Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Tụ điện 1 (C)₁) = 3 µF
Tụ điện 2 (C)₂) = 1 µF
Tụ điện 3 (C)₃) = 2 µF
Tụ điện 4 (C)₄) = 6 µF
Tụ điện 5 (C)₅) = 4 µF
Điện áp (V) = 5 vôn
Yêu cầu Năng lượng điện trong mạch điện
Jawab :

Tụ điện thay thế cho mạch tụ điện mắc nối tiếp-song song
Tụ điện số 2 và số 3 được mắc song song. Tụ điện thay thế:
C_A = C₂ + C₃ = 1 + 2 = 3 µF
Tụ điện 1, tụ điện A và tụ điện 4 được mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_B = 1/C₁ + 1/C_A + 1/C₄ = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C_B = 6/5 µF
Tụ điện B và tụ điện B được mắc song song. Tụ điện thay thế:
C=C_B + C₅ = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µF
C = 5,2 x 10^-6 Farad
Năng lượng điện trong mạch điện
E = ½ CV² = ½ (5,2 x 10^-6) (5²) = (2,6 x 10^-6)(25)
E = 65 x 10^-6 Joule
Đáp án đúng là A.

8. Hãy xem sơ đồ mạch tụ điện sau đây! Lượng năng lượng điện trong mạch tụ điện kết hợp này là… (1 µF = 10^-6 F)

A. 0,6 x 10^-3 Joule
B. 1,2 x 10^-3 Joule
C. 1,8 x 10^-3 Joule
D. 2,4 x 10^-3 Joule
E. 3,0 x 10^-3 Joule

Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Tụ điện 1 (C)₁) = 4 µF
Tụ điện 2 (C)₂) = 6 µF
Tụ điện 3 (C)₃) = 12 µF
Tụ điện 4 (C)₄) = 2 µF
Tụ điện 5 (C)₅) = 2 µF
Điện áp (V) = 40 vôn
Yêu cầu Năng lượng điện trong mạch điện
Jawab :
Tụ điện thay thế cho mạch tụ điện mắc nối tiếp-song song
Tụ điện 1, tụ điện 2 và tụ điện 3 được mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_A = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
C_A = 12/6 = 2 µF
Tụ điện số 4 và 5 được mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/2 + 1/2 = 2/2
C_B = 2/2 = 1 µF
Tụ điện A và tụ điện B được mắc song song. Tụ điện thay thế:
C=C_A + C_B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10^-6 Farad
Năng lượng điện trong mạch điện
E = ½ CV² = ½ (3 x 10^-6) (40²) = (1,5 x 10^-6)(1600)
E = 2400 x 10^-6 = 2,4 x 10^-3 Joule
Đáp án đúng là D.

9. Hãy xem sơ đồ mạch điện tích trữ sau đây. Năng lượng được lưu trữ trong mạch điện trên là…
A. 576 Joule
B. 288 Joule
C. 144 Joule
D. 72 Joule
E. 48 Joule
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Tụ điện 1 (C)₁) = 4 F
Tụ điện 2 (C)₂) = 4 F
Tụ điện 3 (C)₃) = 4 F
Tụ điện 4 (C)₄) = 4 F
Tụ điện 5 (C)₅) = 2 F
Điện áp (V) = 12 vôn
Yêu cầu Năng lượng điện trong mạch điện
Jawab :
Jawab :
Tụ điện thay thế cho mạch tụ điện mắc nối tiếp-song song
Tụ điện 1, tụ điện 2 và tụ điện 3 được mắc song song. Tụ điện thay thế:
C_A = C₁ + C₂ + C₃ = 4 + 4 + 4 = 12 F
Tụ điện số 4 và số 5 được mắc song song. Tụ điện thay thế:
C_B = C₄ + C₅ = 4 + 2 = 6 F
Tụ điện A và tụ điện B được mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1/C = 1/C_A + 1/C_B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farad
Năng lượng điện trong mạch điện
E = ½ CV² = ½ (4)(12²) = (2)(144)
E = 288 Joule
Đáp án đúng là B.

10. Hãy nhìn vào mạch điện bên dưới! Độ lớn của điện tích trên tụ điện C là bao nhiêu?₅ là….

A. 36 Coulomb
B. 24 Coulomb
C. 12 Coulomb
D. 6 Coulomb
E. 4 Coulomb

Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tụ điện 1 (C)₁) = 6 F
Tụ điện 2 (C)₂) = 6 F
Tụ điện 3 (C)₃) = 3 F
Tụ điện 4 (C)₄) = 12 F
Tụ điện 5 (C)₅) = 6 F
Điện áp (V) = 12 Vôn
Câu hỏi: Điện tích trên tụ điện (C)₅)
Hàm:

Bình chứa nước
Tụ điện C₂ và tụ điện C₃ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_A = 1/C₂ + 1/C₃ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6
C_A = 6/3 = 2 Farad
Tụ điện C₄ và tụ điện C₅ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_B = 1/C₄ + 1/C₅ = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C_B = 12/3 = 4 Farad

Tụ điện C_A và tụ điện C_B Mắc song song. Tụ điện thay thế:
C_C = C_A + C_B = 2 + 4 = 6 Farad
Tụ điện C₁ và tụ điện C_C được kết nối nối tiếp:
1/C = 1/C₁ + 1/C_C = 1/6 F + 1/6 F = 2/6
C = 6/2 = 3 Farad

Điện tích
Điện tích trên tụ điện thay thế C:
q = VC = (12 Vôn)(3 Farad) = 36 Coulomb
Tụ điện 1 và tụ điện CC được mắc nối tiếp sao cho điện tích trên tụ điện thay thế C bằng điện tích trên tụ điện C.₁ = điện tích trên tụ điện C_C = 36 Coulomb.
Tụ điện C_C Tụ điện C có dung lượng 6 Farad và điện tích 36 Coulomb. Hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện C là bao nhiêu?_C là: V = q/C_C = 36 Coulomb / 6 Farad = 6 Volt
Tụ điện C_C Đây là tụ điện thay thế cho tụ điện C._A và tụ điện C_B chúng được mắc song song. Do đó, hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện C là..._C (V_C) = hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện C_A (V_A) = hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện C_B (V_B) = 6 Vôn.

Điện tích trên tụ điện C_B :
q_B = V_B C_B = (6 Vôn)(4 Farad) = 24 Coulomb
Tụ điện CB là tụ điện thay thế cho tụ điện C.₄ và C₅ chúng được mắc nối tiếp. Vì chúng được mắc nối tiếp nên điện tích trên tụ điện C_B (q_B) = điện tích trên tụ điện C₄ (q₄) = điện tích trên tụ điện C₅ (q₅) = 24 Coulomb.
Đáp án đúng là B.

11. Năm tụ điện giống hệt nhau, mỗi tụ có dung lượng 20 µF, được mắc nối tiếp với nguồn điện 6 volt. Tổng điện tích tích trữ trên các tụ điện là C.₅ là….

A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC

Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Tụ điện C₁ = C₂ = C₃ = C₄ = C₅ = 20 µF
Hiệu điện thế (V) = 6 Vôn
Câu hỏi: Tổng điện tích tích trữ trên tụ điện C5
Hàm:
Bình chứa nước
Tụ điện C₁ và tụ điện C₂ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_A = 1/C₁ + 1/C₂ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_A = 20/2 = 10 µF
Tụ điện C₃ và tụ điện C₄ Mắc nối tiếp. Tụ điện thay thế:
1 / C_B = 1/C₃ + 1/C₄ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C_B = 20/2 = 10 µF
Tụ điện C_A và tụ điện C_B Mắc song song. Tụ điện thay thế:
C_C = C_A + C_B = 10 + 10 = 20 µF
Tụ điện C_C và tụ điện C₅ được kết nối nối tiếp:
1/C = 1/C_C + 1/C₅ = 1/20 + 1/20 = 2/20
C = 20/2 = 10 µF

Điện tích
Điện tích trên tụ điện thay thế C:
q = VC = (6 Vôn)(10 x 10^-6 Farad) = 60 x 10^-6 Coulomb = 60 µC
Tụ điện C_C và tụ điện 5 được mắc nối tiếp sao cho điện tích trên tụ điện thay thế C bằng điện tích trên tụ điện C_C = điện tích trên tụ điện C₅ = 60 µC.
Đáp án đúng là C.

Nguồn câu hỏi:

Các câu hỏi Vật lý cho kỳ thi quốc gia dành cho học sinh trung học phổ thông/trung học nghề