Phương pháp tính nhiệt tỏa ra và cường độ dòng điện tức thời trong quá trình nối tụ với nguồn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT DTNT NGỌC LẶC

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHIỆT TỎA RA VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG
ĐIỆN TỨC THỜI TRONG QUÁ TRÌNH NỐI TỤ VỚI NGUỒN

Người thực hiện: Lê Thành Trung
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lý

THANH HÓA NĂM 2019


MỤC LỤC
Trang
1. Mở đầu ..................................................................................................................
2
1.1. Lý do chọn đề tài........................................................................................
2
1.2. Mục đích nghiên cứu..................................................................................
2
1.3. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................
2
1.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................
2
2. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................
2
2.1. Cơ sở lí thuyết liên quan tới đề tài nghiên cứu..................................................

2
2.1.1. Tụ điện.....................................................................................................
2.................................................................................................................................
2.1.2. Nguồn điện..............................................................................................
3
2.1.3. Suất điện động của nguồn điện................................................................
3
2.1.4. Công của nguồn điện...............................................................................
3
2.1.5. Cường độ dòng điện................................................................................
3
2.1.6. Định luật ôm cho đoạn mạch...................................................................
4
2.1.7. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng........................................
4
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm...........................
4
2.3. Các giải pháp thực hiện.....................................................................................
4
2.3.1. Tính cường độ dòng điện khi nối tụ chưa tích điện với nguồn ...............
4
2.3.2. Tính cường độ dòng điện khi nối tụ đã tích điện với nguồn...................
5
2.3.3. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi nối tụ chưa tích điện với nguồn...................
7

1


2.3.4. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi nối tụ đã tích điện với nguồn.......................

8
2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm...............................................................
10
3. Kết luận và kiến nghị...........................................................................................
11
Tài liệu tham khảo...................................................................................................
12
Danh mục các đề tài sáng kiến kinh nghiệm đã được hội đồng đánh giá xếp loại
cấp phòng GD&ĐT, cấp sở GD&ĐT và các cấp cao hơn xếp loại từ C trở lên......
13

2


1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, khoa học tư nhiên, gây rất nhiều hứng
thú cho học sinh khi học tập và nghiên cứu nó. Nhưng cũng gây không ít khó
khăn khi học sinh chưa hiểu kỹ và sâu các vấn đề cơ bản. Đặc biêt ở khối lớp 11
và khối lớp 12, liên quan trực tiếp đến các em khi thi học sinh giỏi các cấp và ôn
thi đại học.
Chương trình lớp 11 khi học về phần tụ điện các em chỉ được học cơ bản
các công thức của tụ điện khi tụ chưa tích điện, các tài liệu tham khảo có rất
nhiều chuyên đề đã bổ sung các dạng bài tập nâng cao thêm, tuy nhiên hầu hết
các sách đều bỏ qua khoảng thời gian nối tụ với nguồn khi nạp điện hoặc khoảng
thời gian tụ phóng điện qua nguồn trước khi thiết lập trạng thái cân bằng điện
mới. Vì vậy khi gặp các hiện tượng vật lí có liên quan đến khoảng thời gian này
các em rất lúng túng. Đối với các thầy cô khi được hỏi về vấn đề này thì nhiều
đồng nghiệp lâu nay cũng chỉ nghiên cứu các dạng cơ bản còn loại này thì chưa
nghiên cứu, chưa đưa ra được cách giải quyết phù hợp. Xuất phát từ thực tiễn

dạy và học nhiều năm ở trường THPT, đặc biệt liên quan trực tiếp đến việc dạy
bồi dưỡng học sinh giỏi, bản thân thấy việc phân loại và giải các bài tập của học
sinh gặp rất nhiều khó khăn, nhất là các bài tập về tính cường độ dòng điện tức
thời và nhiệt lượng tỏa ra khi nối tụ với nguồn.
Để giúp các em học sinh nắm vững phương pháp giải và vận dụng giải
các bài toán khó về tụ điện và các đồng nghiệp có thêm tài liệu tham khảo
trong quá trình ôn thi học sinh giỏi. Tôi chọn đề tài : Phương pháp tính nhiệt
tỏa ra và cường độ dòng điện tức thời trong quá trình nối tụ với nguồn
1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đề tài này tôi nghiên cứu để đưa ra cách nhìn nhận bản chất kiến thức vật lí
của quá trình nối tụ với nguồn từ đó đưa ra cách tính cường độ tức thời và nhiệt
lượng tỏa ra trong quá trình này, qua đó giúp các em học sinh có phương pháp
giải bài tập dạng này một cách nhanh nhất góp phần đạt kết quả cao trong các kì
thi học sinh giỏi tỉnh và thi THPT quốc gia.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Các bài tập nối tụ với nguồn trong các trường hợp tụ chưa tích điện và tụ
ban đầu đã tích điện.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết đưa ra phương pháp giải
- Tổ chức thực nghiệm dạy trên các lớp mũi nhọn và đội tuyển ôn thi học
sinh giỏi.

2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lí thuyết liên quan tới đề tài nghiên cứu
2.1.1. Tụ điện
Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn điện đặt gần nhau và cách nhau bằng
một lớp cách điện.
3

Tụ điện dùng để chứa điện tích.
Khi nối hai bản của tụ điện với hai cực của
nguồn điện thì hai bản của tụ điện sẽ tích điện trái
dấu nhau.
Nếu ta nối hai bản của tụ điện đã tích điện với
một điện trở thì sẽ có dòng điện chạy qua điện trở. Tụ
điện vừa có khả năng tích điện vừa có khả năng
phóng điện.
Khi tụ điện được nạp điện ở hiệu điện thế U thì
điện tích của tụ là: Q = CU
1
2

-

-

-

-

+

+

+

+
+

-

Ác quy

1
2

Khi tụ tích điện thì năng lượng tụ điện là: W = CU 2 = QU =

Q2
2C

2.1.2. Nguồn điện
Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng
điện trong mạch.
Nguồn điện nào cũng có hai cực, là cực dương và cực âm, giữa hai cực có
một hiệu điện thế được duy trì. Để tạo ra các điện cực như vậy, trong nguồn điện
phải có lực thực hiện công để tách các êlêctron hoặc iôn dương ra khỏi nguyên
tử trung hòa rồi chuyển các êlêctron hoặc iôn dương như thế ra khỏi mỗi điện
cực. Khi đó một cực sẽ thừa êlêctron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu
êlêctron hoặc thừa ít êlêctron hơn cực kia gọi là cực dương của nguồn điện. Vì
lực điện tác dụng giữa êlêctron và iôn dương là lực hút tĩnh điện, nên để tách
chúng ra xa nhau như thế, bên trong nguồn điện cần phải có những lực mà bản
chất không phải là lực tĩnh điện, người ta gọi đó là lực lạ.
Khi nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn tạo thành mạch kín thì
trong mạch có dòng điện. Các hạt tải điện dương từ cực dương của nguồn chạy
đến cực âm. Nếu vật dẫn làm bằng kim loại thì bên ngoài nguồn điện chỉ có có
sự dịch chuyển của các êlêctron tự do từ cực âm, qua vật dẫn đến cực dương.
Bên trong nguồn điện, dưới tác dụng của lực lạ, các hạt tải điện dương lại dịch
chuyển ngược chiều điện trường từ cực âm đến cực dương. Khi đó lực lạ thực

hiện công thắng công cản của trường tĩnh điện bên trong nguồn điện.[1]
2.1.3. Suất điện động của nguồn điện
Suất điện động ξ của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực
hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực
hiện làm dịch chuyển một điện tích dương q từ cực âm đến cực dương và độ lớn
điện tích q đó.[2]

ξ=

A
q

2.1.4. Công của nguồn điện
Công của nguồn điện là công của lực lạ làm dịch chuyển các điện tích qua
nguồn. [3]
Ang = q.ξ
2.1.5. Cường độ dòng điện

4


Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của
dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển
qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó
I=

∆q
∆t

2.1.6. Định luật ôm cho đoạn mạch

Xét đoạn mạch AB như vẽ (hình
a) ta có: UAB = -ξ- I(R+r)

A

I

R

ξ,r
B
Hình a

Xét đoạn mạch AB như hình vẽ
(hình b) ta có: UAB = -ξ+ I(R+r)

A

I

R

ξ,r
B

Hình b
Quy tắc lấy dấu: Nếu trên đoạn mạch
AB, đi từ A sang B mà gặp cực dương
của nguồn trước thì suất điện động lấy giá trị dương, nếu gặp cực âm trước thì
suất điện động lấy dấu âm, nếu đi từ A đến B mà cùng chiều dòng điện thì I lấy

dấu dương, còn nếu ngược chiều dòng điện thì I lấy dấu âm.
2.1.7. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng
Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển
hóa từ dạng này sang dạng khác hay từ vật này sang vật khác.
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
Khi nói tới bài tập về tụ điện đã có rất nhiều tài liệu cả sách tham khảo lẫn
tài liệu trên internet đều viết nhưng chủ yếu vẫn là các dạng quen thuộc như
ghép tụ, tính điện tích, hiệu điện thế... còn các bài tập tính cường độ dòng điện
và nhiệt lượng tỏa ra trong giai đoạn đầu tiên nối tụ với nguồn thì chưa có tài
liệu nào viết đến, chính vì vậy mà khi học sinh gặp các bài loại này các em
không có phương pháp giải và cảm thấy thiếu tự tin khi giải bài tập vật lí.
2.3. Các giải pháp thực hiện
Bài toán nối tụ với nguồn có thể chia thành các dạng như sau:
2.3.1. Tính cường độ dòng điện khi nối tụ chưa tích điện với nguồn
Ví dụ 1. Một tụ điện có điện dung C ban đầu chưa tích điện. Nối tụ C với nguồn
điện có suất điện động ξ điện trở trong r vào
ξ,r
mạch điện như hình vẽ. Tính cường độ dòng
i
điện trong mạch vào thời điểm hiệu điện thế
của tụ là U1. Áp dụng với
R
ξ = 5V, r = 1Ω, R = 1,5 Ω. U1= 4 V
C
B
Giải:
A
Vào thời điểm utụ = U1 trong mạch có điện
tích dịch chuyển từ nguồn đến nạp điện cho tụ, tức có dòng điện i trong mạch.
Xét đoạn mạch BCA vào thời điểm UC=U1 ta có: UBA = UC= U1

Xét đoạn mạch BRξA ta có: UBA = ξ - i ( R + r )

5


nên ta có U1 = ξ - i( R+r) ⇒ i =

ξ − U1 5 − 4
=
= 0,4( A)
R+r
2,5

Ví dụ 2. Một tụ điện có điện dung C ban đầu chưa tích điện. Nối tụ C với nguồn
điện có suất điện động ξ điện trở trong r vào
mạch điện như hình vẽ. Tính cường độ dòng
ξ,r
i
điện trong mạch vào thời điểm hiệu điện thế
của tụ là U 1 =

ξ
theo R và r
2

R

C

Giải:

Vào thời điểm utụ = U1 trong mạch có điện
tích dịch chuyển từ nguồn đến nạp cho tụ điện, dòng điện xuất hiện vào thời
điểm này là dòng một chiều như vẽ. Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch chứa
nguồn và tụ ta có
Utụ = ξ- i( R+r) ⇒ i =

ξ − U1
ξ
=
R+r
2( R + r )

Ví dụ 3.
Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện
động E và điện trở trong r. Các điện trở R1, R2 là các giá
trị đã biết. Ban đầu khóa k ở vị trí 1 sau đó người ta
chuyển sang vị trí 2. Tính cường độ dòng điện và điện
tích của tụ vào thời điểm hiệu điện thế của tụ là

E,r 2

1
K

R1

C

R2

E
.
4

Giải.
Khi K chuyển sang vị trí 2 thì tụ bắt đầu được nạp điện. Dòng điện đi cực dương
qua R1 đến nạp điện cho tụ.
Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn và tụ ta có
E
3E
4
Utụ = E- i( R1+r) ⇒ i =
=
R1 + r
4( R1 + r )
E−

* Điện tích trên tụ vào thời điểm trên là: q = CU = C

E
4

( C)

2.3.2. Tính cường độ dòng điện khi nối tụ đã tích điện với nguồn
Ví dụ 1. Một tụ điện đã tích điện có hiệu điện thế
ξ,r
u1 được nối với nguồn điện có suất điện động là ξ
i
(ξ > u1) và điện trở trong là r sao cho cực dương

nối với bản dương, cực âm nối với bản âm( như
R
C
hình vẽ). Tính cường độ dòng điện vào thời điểm
+ hiệu điện thế trên tụ là u2.
Giải:
Khi tụ có hiệu điện thế nhỏ hơn suất điện động của nguồn thì tụ tiếp tục được
nạp điện tức có dòng điện trong mạch. Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch
chứa nguồn và tụ điện ta có
6


Utụ = ξ- i( R+r) ⇒ i =

ξ − u2
R+r

Ví dụ 2. Một tụ điện đã tích điện có hiệu điện thế u 1 được nối với nguồn điện có
suất điện động là ξ (ξ > u1) và điện trở trong là r sao cho cực dương nối với bản
âm, cực âm nối với bản dương ( như hình vẽ). Tính cường độ dòng điện vào thời
điểm hiệu điện thế trên tụ là u 2 và các bản tụ
ξ,r
chưa bị đổi dấu.
i
Giải.
Vì cực dương nối với bản âm, cực âm nối
R
với bản dương nên trong trường hợp này
C
- +

điện tích của tụ sẽ phóng điện qua nguồn
N
đến 0 rồi sau đó tụ sẽ nạp điện cho tụ làm M
các bản cực tụ đổi dấu. Khi các bản tụ chưa
đổi dấu vào thời điểm hiệu điện thế của tụ là u2, xét đoạn mạch MCN ta có:
UMN = - u2
(1)
Xét đoạn mạch M ξN ta có UMN = ξ - i(R+r) (2)
Từ (1) và (2) suy ra i =

ξ + u2
R+r

Ví dụ 3. Cho mạch điện như hình vẽ.. Các giá trị E 1,E2, r1,r2, R1,R2, C đã biết.
Ban đầu khóa K ở vị trí 1. Cho khóa K chuyển từ vị trí 1
E1 ,r1
1
sang 2, tính cường độ dòng điện cực đại trong mạch.
2 K
E2 ,r2
Giải:
A
Khi khóa K ở vị trí 1 thì nguồn E 2 nạp điện cho tụ tới hiệu
C
điện thế E2, khi khóa K chuyển sang vị trí 2 thì tụ bắt đầu R1
R2
phóng điện qua nguồn, lúc này cường độ dòng điện đạt
cực đại.
Xét đoạn mạch ACB vào thời điểm tụ bắt đầu phóng điện
B

ta có: UAB = UC = E2
(1)
Xét đoạn mạch AE2R1B ta có: UAB = - E1 + i ( R1+r1) (2)
E +E

1
2
Từ (1) và (2) suy ra: imax = i = R + r
1
1
Ví dụ 4. Một tụ điện đã tích điện có hiệu điện thế u 1 được nối với nguồn điện có
suất điện động là ξ (ξ dương, cực âm nối với bản âm( như hình vẽ). Tính cường độ dòng điện vào thời
điểm hiệu điện thế trên tụ là u2 ( u2 > ξ )
ξ,r
Giải:
i
Vì cực dương nối với bản dương, cực âm
nối với bản âm nên trong trường hợp này
R
điện tích của tụ sẽ phóng điện qua nguồn
C
+ đến khi hiệu điện thế của tụ bằng suất điện
N
động của nguồn sẽ dừng lại. Khi tụ đang M
phóng điện thì nguồn điện đóng vai trò như
máy thu, xét đoạn mạch MCN ta có: UMN = u2
(1)

7

Xét đoạn mạch M ξN ta có UMN = ξ + i(R+r)
u −ξ
Từ (1) và (2) suy ra i = 2
R+r

(2)

2.3.3. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi nối tụ chưa tích điện với nguồn
Ví dụ 1. Một tụ điện có điện dung C = 5µF ban
ξ,r
đầu chưa tích điện được nối với nguồn điện có suất
điện động ξ = 12 V qua điện trở R. Tính nhiệt
lượng tỏa ra trong mạch kể từ khi nối đến khi hiệu
R
C
điện thế của tụ là u =10 V.
Giải:
Khi hiệu điện thế của tụ là 10V thì điện tích của tụ là q = Cu = 5.10-6. 10
= 5.10-5 C
Như vậy nguồn điện đã sinh ra một công để đẩy điện tích q đi qua nguồn đến
nạp điện cho tụ. Theo định luật bảo toàn năng lượng thì công của nguồn sinh ra
đúng bằng năng lượng của tụ cộng với nhiệt lượng tỏa ra trong mạch.
1
2

1
2

Tức là ta có: q.ξ = Q + Cu 2 ⇒ Q = q.ξ − Cu 2 = 3,5.10 − 4 J
Ví dụ 2. Một tụ điện có điện dung C = 5µF ban đầu chưa tích điện được nối với
nguồn điện có suất điện động ξ = 20 V qua điện trở
ξ,r
R. Tính nhiệt lượng tỏa ra trong mạch kể từ khi nối
đến khi hiệu điện thế của tụ nạp đầy điện.
Giải:
R
C
Khi tụ đã nạp đầy thì hiệu điện thế của tụ là u = ξ
và điện tích của tụ là q = C.u = C. ξ = 5.10-6. 20
= 5 .10-4 C
Ta có theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
1
1
1
q.ξ = Q + Cu 2 ⇒ Q = q.ξ − Cu 2 = 5.10 −4.20 − .5.10 −6.20 2 = 9.10 −3 J
2
2
2

Ví dụ 3. Một tụ điện C ban đầu chưa tích điện được nối vào mạch điện như
hình vẽ, các giá trị ξ, r, R1, R2,C đã biết. Tính nhiệt
lượng tỏa ra trên R1 sau khi tụ đã nạp đầy điện.
ξ ,r
Giải:
Khi tụ nạp đầy điện thì ta có điện tích của tụ là q = C.ξ
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì công do nguồn
R2
R

điện sinh ra khi nạp điện cho tụ đúng bằng tổng nhiệt
1
C
lượng tỏa ra trong mạch và năng lượng của tụ điện.
Vậy
ta
có:
1
1
1
1
q.ξ = Q + Cu 2 ⇒ Q = q.ξ − Cu 2 = Cξ 2 − Cξ 2 = Cξ 2
2
2
2
2

8


Ví dụ 4. Cho mạch điện như hình vẽ. Một tụ điện có điện dung C = 4µF được
nối với nguồn điện có suất điện động ξ = 12V, r
ξ,r
= 0 qua hai điện trở R 1, R2. Biết R1 = 3 Ω, R2 =
i
5 Ω.
a. Tính nhiệt lượng tỏa ra trong mạch kể từ khi
R2
R1
nối đến khi hiệu điện thế của tụ là 8V.

C
+ b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R 1 kể từ khi nối
M
N
đến khi hiệu điện thế của tụ là 8V.
Giải:
a. Khi hiệu điện thế của tụ là u = 8V và điện tích của tụ là q = C.u = 4.10 -6. 12 =
48.10-6C.
Ta có theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
1
1
1
q.ξ = Q + Cu 2 ⇒ Q = q.ξ − Cu 2 = 48.10 −6.12 − .4.10 −6.8 2 = 4,48.10 −4 C
2
2
2

b. Vì R1 mắc song song với R2 nên nhiệt lượng tỏa ra trên hai điện trở này tỉ lệ
nghịch nhau.
Ta có :
Q1 R2
Q1 + Q2 R1 + R2
(Q1 + Q2 ) R2
Q.R2
4,48.10 −4.5
=
⇒
=
⇒ Q1 =
=

=
= 2,8.10 − 4 J
Q2 R1
Q1
R2
( R1 + R2 )
( R1 + R2 )
8

2.3.4. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi nối tụ đã tích điện với nguồn
Ví dụ 1. Một tụ điện có điện dung C được tích
E,r
điện ban đầu với hiệu điện thế U1. Nối tụ với
i
nguồn điện có suất điện động E điện trở trong r
như hình vẽ ( bản dương ban đầu của tụ nối với
R
cực dương của nguồn). Biết E > U1 và các giá
C
+ trị E,r,R,C đã biết.
N
a. Hãy tính nhiệt lượng tỏa ra trong mạch kể từ M
khi nối tụ đến khi tụ tích đầy điện.
b. Hãy tính nhiệt lượng tỏa ra trên R trong thời gian nạp điện.
Giải:
a. Khi chưa nối tụ với nguồn điện thì tụ có điện tích là q1 = CU1
Khi nối vào mạch điện thì tụ tiếp tục được nạp điện đến khi tụ có hiệu điện thế
là E và điện tích q2 = CE thì nguồn không nạp điện cho tụ nữa. Vậy điện tích đã
dịch chuyển qua nguồn trong thời gian nạp điện là ∆q = q2 - q1 = CE- CU1
Năng lượng của tụ đã tăng thêm là ∆W =

1
1
CE 2 − CU 12
2
2

Theo định luật bảo toàn năng lượng thì năng lượng của tụ tăng thêm và nhiệt
lượng tỏa ra trong mạch đúng bằng công của nguồn điện làm dịch chuyển lượng
điện tích ∆q. Vậy ta có:
1
2

1
2

∆q. E = ∆W+ Q ⇒ Q = ∆q. E - ∆W= CE 2 − CU 1 E + CU 12
b. Gọi Q1, Q2 là nhiệt lượng tỏa ra trên R và r ta có

9


1
1
R.( CE 2 − CU 1 E + CU 12 )
Q1 Q2 Q1 + Q2
R.(Q1 + Q2 )
R.Q
( J)
2

2
=
=
⇒ Q1 =
=
=
R
r
R+r
R+r
R+r
R+r

Ví dụ 2. Một tụ điện có điện dung C được tích điện ban đầu với hiệu điện thế U 1.

Nối tụ với nguồn điện có suất điện động E điện
E,r
trở trong r như hình vẽ ( bản âm ban đầu của tụ
i
nối với cực dương của nguồn),các giá trị
E,r,R,C đã biết. Hãy tính nhiệt lượng tỏa ra
R
trong mạch kể từ khi nối tụ đến khi tụ tích đầy
C
- +
điện.
M
N
Giải:
Trước khi nối thì tụ có điện tích q 1 = CU1. Khi

nối tụ vào mạch như hình vẽ thì tụ điện sẽ phóng điện từ điện tích q 1 về giá trị 0
rồi lại nạp điện từ giá trị 0 đến giá trị điện tích q 2 =CE và lúc này các bản của tụ
điện đã đổi dấu tích điện.
Như vậy kể từ khi nối đến khi tụ đã nạp đầy điện thì đã có một lượng điện tích là
∆q = q2 + q1 = CE + CU1 đi qua nguồn. Công của nguồn trong quá trình này là
Ang = ∆q.E = CE2 + CEU1
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
1
1
1
1
CU 12 = Q + CU 22 ⇒ Q = Ang + CU 12 − CU 22
2
2
2
2
1
1
= CE2 + CEU1+ CU 12 − CU 22 (J)
2
2

Ang +

Ví dụ 3. Cho mạch điện như hình vẽ, các giá trị: E 1, E2, r1 = r2 = r, R, R1, R2, C
đã biết và E1>E2, ban đầu tụ điện chưa tích điện.
1. Đóng K về 1:
a. Thời điểm hiệu điện thế của tụ điện là

E1

2

thì cường độ dòng điện qua R là bao nhiêu?
b. Tìm nhiệt lượng tỏa ra trên R sau khi tụ
điện đã nạp đầy điện?
2. Khi K đang ở 1, người ta chuyển sang 2:
a. Tìm cường độ dòng điện cực đại qua nguồn
E2?
b. Tìm nhiệt lượng tỏa ra trên mạch từ khi K
bắt đầu chuyển sang 2 đến khi điện tích của tụ điện
là

1 K 2
E1,r
R1

1

E2,r
2

R

R2

C

CE 2
lần thứ nhất.
2

Giải:
K đóng ở 1 :

10


E1
, áp dụng định luật
2

a. Xét thời điểm tụ điện đã nạp điện đến hiệu điện thế u =
E
E1 − u
E1
E1 − 1
2 =
ôm cho mạch ta có : i = R + R + r =
2( R1 + R + r )
1
R1 + R + r

b. Tụ điện nạp đầy điện thì điện tích của tụ là q = CE1
CE12
Năng lượng của tụ là WC =
2

Nguồn đã thực hiện công là W = q.E1 = CE 12
Theo định luật bảo toàn năng lượng W = WC+ Q => Q = W - WC
CE12 CE12

=
= CE −
.
2
2
2
1

Gọi Q1, Q2, Q3 lần lượt là nhiệt lượng tỏa ra trên R1, R, r.
Q

Q

Q

Q +Q +Q

Q

3
1
2
3
1
2
Vì các điện trở nối tiếp nhau nên ta có : R = R = r = R + R + r = R + R + r
1
1
1

⇒ Q2 =

RCE12
2( R + R1 + r )

(J )

* K chuyển sang 2 :
a. Cường độ dòng điện trong mạch cực đại khi tụ điện bắt đầu phóng điện do
E1 + E 2

đó : Imax = R + R + r
2
b. Khi chuyển K từ 1 sang 2 trên tụ điện xảy ra hai giai đoạn: giai đoạn đầu tụ
điện phóng điện từ điện tích CE 1 qua giá trị

CE 2
về 0, giai đoạn sau tụ điện tích
2

CE 2
đến CE2 (tụ điện đã đổi dấu) điện
2
CE 2
CE 2
Tại thời điểm q =
lần thứ nhất thì điện lượng qua nguồn là ∆ q = CE1 2
2

điện từ 0 qua giá trị

Gọi Q’ là nhiệt lượng tỏa ra trên mạch trong thời gian kể từ khi K chuyển sang 2
đến khi tụ điện có q =

CE 2
lần thứ nhất.
2

CE12
CE 22
Áp dụng định luật bảo toàn năng ta có : ∆ q.E2 +
=
+Q’
2
8
5CE 22
CE 2
=> Q’ = CE1E2 + 1 (J )
8
2

2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.
Với đề tài nghiên cứu tôi đã đem giảng dạy ở các lớp mũi nhọn và ở đội
tuyển học sinh giỏi lí của trường, các em rất hào hứng. Các em đã chủ động tìm
thêm các bại tập loại này trên các trang mạng để luyện tập, đây là dấu hiệu đáng
mừng vì điều đó cho thấy các em đã tự tin hơn khi giả bài tập về tụ điện. Các
đồng nghiệp trong nhà trường cũng có cơ sở để ôn luyện thêm cho sinh các dạng

11

bài tập khó về nối tụ với nguồn tạo tiền đề tốt cho các em bước vào kì thi học
sinh giỏi và kì thi THPT quốc gia những năm tiếp theo.
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
Qua việc giảng dạy ở các lớp mũi nhọn của trường, bản thân đã áp dụng
thành công ở các khối lớp 11, các em học sinh vận dụng tốt trong quá trình học
tập, trong các kì thi HSG cấp tỉnh và đây cũng là kiến thức nền tảng để các em
có thể giải quyết các bài tập khó trong kì thi THPT Quốc gia.
3.2. Kiến nghị
Với thực tế kết quả đã đạt được của đề tài vì vậy tôi đề xuất áp dụng đề tài
này làm chuyên đề trong việc giảng dạy ở các trường phổ thông đặc biệt là trong
lĩnh vực ôn thi ĐH và ôn thi học sinh giỏi từ đó góp phần nâng cao chất lượng
giáo dục của tỉnh nhà được tốt hơn. Trong quá trình nghiên cứu không tránh
khỏi những thiếu sót vì vậy tôi cũng mong nhận được sự đóng góp ý kiến của
các thầy cô giáo để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm
ơn!

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày 20 tháng 5 năm 2019
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người
khác.

Lê Thành Trung

12

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lương Duyên Bình –Vũ Quang. Vật lí lớp 11 NXB Giáo dục – 2017.
2. Nguyễn Thế Khôi –Nguyễn Phúc Thuần. Vật lí lớp 11 nâng cao NXB
Giáo dục – 2017
[1]. SGK vật lí 11 nâng cao trang 50
[2]. SGK vật lí 11 nâng cao trang 51
[3]. SGK vật lí 11 cơ bản trang 40

13


DANH MỤC
CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG
ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC
CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN
Họ và tên tác giả: LÊ THÀNH TRUNG
Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT DTNT Ngọc Lặc.

TT

Tên đề tài SKKN

Kết quả
Cấp đánh
đánh giá
giá xếp loại
xếp loại
(Phòng, Sở,
(A, B,

Tỉnh...)
hoặc C)

Năm học
đánh giá xếp
loại

1.
Ứng dụng “quy tắc đếm” tính
số vân giao thoa với nguồn
sáng phức tạp
2.

3.

4

Khai thác sự tương tự giữa
dao động điện và dao động cơ
để giải nhanh các bài tập về
mạch dao động điện từ
Hướng dẫn học sinh chế tạo
dụng cụ thí nghiệm phần
tổng hợp ánh sáng trắng và
sự lưu ảnh của mắt bằng
những vật liệu đơn giản
Hướng dẫn học sinh chế tạo
dụng cụ thí nghiệm minh
họa định luật bôi-lơ – ma-riôt

Sở

B

2011-2012

Sở

C

2012-2013

Sở

C

2016-2017

Sở

C

2017-2018

14