VẬT LÝ · LỚP 11 · Nguyên lý và công thức
Tụ điện dung phụ thuộc điện áp còn có năng lượng bằng CU²/2 không?
Kiến thức mở rộng — vận dụng nền tảng Vật lý 11; không phải nội dung bắt buộc cho mọi học sinh.
Trả lời trọng tâm
Chỉ khi C là hằng số tuyến tính thích hợp trên toàn khoảng nạp.
Phân tích cơ chế
Nếu quan hệ Q(U) phi tuyến, công nạp chậm phải tính từ U dQ; không lấy điện dung vi phân tại cuối quá trình rồi thế vào công thức tuyến tính.
Ví dụ có đơn vị
Mô hình Q=2U+0,1U³ μC có C_vi_phân=2+0,3U² μF. Năng lượng W=U²+0,075U⁴ μJ. Ở U=2 V, W=5,2 μJ; dùng C_vi_phân(2)U²/2 cho 6,4 μJ. Hình so hai giá trị, đây là bài mở rộng về giới hạn mô hình tụ tuyến tính.
Kết quả đối chiếu số học của ví dụ: 5.2 μJ. Đây là giá trị của bộ dữ kiện đã nêu, không phải hằng số áp dụng cho mọi thiết bị.
Đọc hình và tự kiểm tra
Đồ thị: Tụ phi tuyến có còn năng lượng CU²/2. Theo các điều kiện và đơn vị của ví dụ.
Ứng dụng và giới hạn
Phân biệt C vi phân với hệ số C của tụ tuyến tính khi tính công nạp.
Xét điện trường tĩnh, bỏ qua ảnh hưởng của đầu dò và hiệu ứng biên khi dùng mô hình đều. Điện thế, năng lượng và lực phải dùng đúng dấu điện tích.