Một tụ điện A có điện dung  được gắn vào hai đầu một nguồn điện không đổi có hiệu điện

Bài 15.6 (VD) trang 59 Sách bài tập Vật Lí 11: Một tụ điện A có điện dung  được gắn vào hai đầu một nguồn điện không đổi có hiệu điện thế 50 V. Sau đó, tụ được ngắt tụ ra khỏi nguồn và ghép song song với với một tụ điện B có điện dung  chưa tích điện. Trong quá trình nối có một tia lửa điện nhỏ được phát ra. Hãy tính năng lượng của tia lửa điện phát ra khi nối hai tụ điện với nhau nếu giả sử toàn bộ lượng năng lượng mất mát trong quá trình ghép tụ được chuyển hoá thành năng lượng của tia lửa điện.

Trả lời

Năng lượng của tụ điện A trước khi được nối là: $W=\frac{1}{2}{C}_1{U}^2=\frac{1}{2}\cdot 0,6\cdot {10}^{-6}\cdot {50}^2=7,5\cdot {10}^{-4}\text{ J}$

Theo định luật bảo toàn điện tích, ta có: $Q=Q_1+Q_2\Rightarrow C_{1}U=C_1{U}^{\text{'}}+C_2{U}^{\text{'}}\Rightarrow U^{\text{'}}=\frac{C_{1}U}{C_1+C_2}=\frac{0,6\cdot {10}^{-6}\cdot 50}{0,6\cdot {10}^{-6}+0,4\cdot {10}^{-6}}=30\text{ V}$

Năng lượng của tụ điện A và B sau khi được nối là: $W^{\text{'}}=\frac{1}{2}{C}_1{U}^{\text{'}2}+\frac{1}{2}{C}_2{U}^{\text{'}2}=\frac{1}{2}\cdot 0,6\cdot {10}^{-6}\cdot {30}^2+\frac{1}{2}\cdot 0,4\cdot {10}^{-6}\cdot {30}^2=4,5\cdot {10}^{-4}\text{ J}$

Năng lượng của tia lửa điện phát ra khi nối hai tụ điện với nhau là:

$\text{Δ}W=W-W^{\text{'}}=7,5\cdot {10}^{-4}-4,5\cdot {10}^{-4}=3\cdot {10}^{-4}\text{ J}$

Xem thêm các bài giải SBT Vật lí lớp 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: