Tụ phẳng không khí có điện dung C = 400 pF được tích điện đến hiệu điện thế U = 250 V. Sau đó ngắt tụ điện khỏi nguồn, nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có hằng số điện môi ε = 2.

a. Điện tích Q của tụ điện lúc chưa nhúng vào chất điện môi là 1,5.10-7 C.

b. Điện dung C1 sau khi ngắt tụ điện khỏi nguồn và nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng là 0,8.10-9 F.

c. Hiệu điện thế U1 là 150 V.

d. Điện tích Q1 sau khi nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng là 1,5.10-8 C.

a) \({C_{23}} = {C_2} + {C_3} = 1,0\mu {\rm{F}} + 3,0\mu {\rm{F}} = 4,0\mu {\rm{F}}\)

\(\frac{1}{{{C_{123}}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_{23}}}} = \frac{1}{{4,0\mu {\rm{F}}}} + \frac{1}{{4,0\mu {\rm{F}}}} = \frac{1}{{2,0\mu {\rm{F}}}} \Rightarrow {C_{123}} = 2,0\mu {\rm{F}}\)

\({{\rm{C}}_{56}} = {{\rm{C}}_5} + {{\rm{C}}_6} = 6,0\mu {\rm{F}} + 2,0\mu {\rm{F}} = 8,0\mu {\rm{F}}\)

\(\frac{1}{{{C_{456}}}} = \frac{1}{{{C_4}}} + \frac{1}{{{C_{56}}}} = \frac{1}{{8,0\mu {\rm{F}}}} + \frac{1}{{8,0\mu {\rm{F}}}} = \frac{1}{{4,0\mu {\rm{F}}}} \Rightarrow {C_{456}} = 4,0\mu {\rm{F}}\)

\({C_{{\rm{bo}}}} = {C_{123}} + {C_{456}} = 2,0\mu {\rm{F}} + 4,0\mu {\rm{F}} = 6,0\mu {\rm{F}}\).

b) \[{Q_{123}} = {C_{123}}U = 2.12 = 24\,\mu C = {Q_1}\]

\({U_1} = \frac{{{Q_1}}}{{{C_1}}} = \frac{{24}}{4} = 6,0\;{\rm{V}}\)

Đáp án đúng là D

Lực điện ban đầu: \[{F_1} = k\frac{{\left| {2Q.\left( { - Q} \right)} \right|}}{{{r^2}}} = 2k\frac{{\left| {{Q^2}} \right|}}{{{r^2}}} = F\]

Khi nối chúng bằng dây dẫn điện sau đó bỏ dây dẫn đi thì điện tích mỗi quả cầu là:

\[q' = \frac{{2Q + \left( { - Q} \right)}}{2} = \frac{Q}{2}\]

Lực điện lúc sau: \[{F_2} = k\frac{{\left| {{{\left( {\frac{Q}{2}} \right)}^2}} \right|}}{{{r^2}}} = \frac{1}{4}k\frac{{\left| {{Q^2}} \right|}}{{{r^2}}} = \frac{{{F_1}}}{8} = \frac{F}{8}\]