Trợ lý học tập AI - Câu trả lời này chỉ mang tính tham khảo
Để giải bài toán này, chúng ta cần tính điện dung của bộ tụ điện và hiệu điện thế trên tụ \(C_2\).
### Bước 1: Tính điện dung của bộ tụ điện
Ba tụ điện \(C_1 = 3nF\), \(C_2 = 2nF\), và \(C_3 = 20nF\) được mắc như hình vẽ. Giả sử \(C_1\) và \(C_2\) mắc nối tiếp, và sau đó mắc song song với \(C_3\).
Điện dung của hai tụ mắc nối tiếp được tính bằng công thức:
\[
\frac{1}{C_{12}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}
\]
Thay giá trị vào:
\[
\frac{1}{C_{12}} = \frac{1}{3nF} + \frac{1}{2nF} = \frac{2 + 3}{6} = \frac{5}{6} \Rightarrow C_{12} = \frac{6}{5} nF = 1.2nF
\]
Bây giờ, điện dung của bộ tụ \(C_{total}\) sẽ là:
\[
C_{total} = C_{12} + C_3 = 1.2nF + 20nF = 21.2nF
\]
### Bước 2: Tính hiệu điện thế trên tụ \(C_2\)
Khi nối bộ tụ với hiệu điện thế \(U = 30V\), điện tích \(Q\) trên bộ tụ được tính bằng:
\[
Q = C_{total} \cdot U = 21.2nF \cdot 30V = 636nC
\]
Vì \(C_1\) và \(C_2\) mắc nối tiếp, điện tích trên chúng là như nhau:
\[
Q_{C1} = Q_{C2} = Q = 636nC
\]
Hiệu điện thế trên tụ \(C_2\) được tính bằng:
\[
U_2 = \frac{Q}{C_2} = \frac{636nC}{2nF} = 318V
\]
### Kết luận
Tuy nhiên, có vẻ như có sự nhầm lẫn trong việc tính toán, vì hiệu điện thế trên tụ \(C_2\) không thể lớn hơn tổng hiệu điện thế. Chúng ta cần xem lại cách mắc của các tụ điện.
Nếu \(C_1\) và \(C_2\) mắc nối tiếp, thì hiệu điện thế trên mỗi tụ sẽ được phân chia theo tỉ lệ điện dung.
Tính lại:
\[
U_1 = \frac{C_2}{C_1 + C_2} \cdot U = \frac{2nF}{3nF + 2nF} \cdot 30V = \frac{2}{5} \cdot 30V = 12V
\]
\[
U_2 = \frac{C_1}{C_1 + C_2} \cdot U = \frac{3nF}{3nF + 2nF} \cdot 30V = \frac{3}{5} \cdot 30V = 18V
\]
### Đáp án
- Điện dung của bộ tụ: \(C_{total} = 21.2nF\)
- Hiệu điện thế trên tụ \(C_2\): \(U_2 = 18V\)
Vậy đáp án đúng là:
**B. \(C = 3nF; U_2 = 18V\)**
FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019
Email: info@fqa.vn
Địa chỉ: Số 21 Ngõ Giếng, Phố Đông Các, Phường Ô Chợ Dừa, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.