Điện dung

Điện dung C của hai mang ±Q là tỉ số $C=Q/V_{ab}$, với $V_{ab}$ là vật dương trừ điện thế vật âm. là farad. Trong mô hình tuyến tính, C phụ thuộc hình học và , không phụ thuộc điện tích đã nạp.

Lĩnh vực: Cơ học, nhiệt, điện từ và lượng tử

Định nghĩa trên trang này được dùng trong lĩnh vực vừa nêu. Một từ giống nhau ở môn khác có thể mang nghĩa khác.

Bài giảng dùng khái niệm này

• Điện dung và điện môiVật lý 2
• Mạch điện một chiềuVật lý 2
• Cảm ứng điện từVật lý 2
• Điện cảmVật lý 2
• Dòng điện xoay chiềuVật lý 2

Giải thích kỹ thuật

Muốn tìm điện dung từ hình học, giả sử hai mang +Q và −Q. Tìm trong khe, tính giữa hai vật rồi lấy tỉ số Q/V_ab. Đại lượng Q là điện tích một bản, không phải tổng điện tích cả tụ.

Với hai bản phẳng cách nhau d, diện tích A và đồng nhất có ε:

$$C=\frac{\epsilon A}{d}.$$

Công thức cần bỏ được hiệu ứng mép. Với hai mặt cầu đồng tâm bán kính a < b trong chân không:

$$C=4\pi {\epsilon }_0\frac{ab}{b-a}.$$

Mạng song song có các tụ nối cùng hai nút nên cùng điện áp. Ba tụ cho C_p = C₁ + C₂ + C₃. Với n tụ, tổng ấy viết là:

$$C_p=\sum _{i=1}^n{C}_i.$$

Chỉ số i chạy qua từng tụ. Chuỗi nối tiếp có các nút giữa ban đầu trung hòa và cô lập giữ cùng độ lớn trên các tụ. Ba tụ cho:

$$\frac{1}{C_s}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_3}.$$

Tổng quát, 1/C_s bằng tổng các nghịch đảo 1/Cᵢ, từ i = 1 đến i = n. của một tụ tuyến tính là:

$$U=\frac{Q^2}{2C}=\frac{1}{2}C{V}^2=\frac{1}{2}QV.$$

Khi hình học hoặc vật liệu thay đổi, phải xác định tụ cô lập hay còn nối nguồn. Tụ cô lập giữ tự do, còn nguồn lý tưởng giữ điện áp và trao đổi điện tích với các bản.

Ví dụ

Tụ 100 nF ở điện áp 12 V có độ lớn mỗi bản 1,20 µC và 7,20 µJ. Tổng đại số điện tích hai bản bằng không.

Khi nào cần dùng?

Tính , điện áp, và điện dung tương đương của các cấu hình .

Câu hỏi ôn lại

Hai tụ mắc nối tiếp có luôn cùng độ lớn không?

Xem đáp án

Quy tắc ấy cần các nút trung gian trung hòa và cô lập. Nếu nút đã có dư, phải dùng bảo toàn điện tích của từng nút.

Thuật ngữ liên quan

• Điện thế
• Điện trường
• Điện môi
• Mật độ năng lượng điện trường
• Công & năng lượng

Tài liệu tham khảo

Young & Freedman, University Physics with Modern Physics, ấn bản 15, chương 24, trang 781–802.