CHỦ ĐỀ : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN - ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ.
I. KIẾN THỨC
1. Khi một điện tích dương q dịch chuyển trong điện trường đều có cường độ E (từ M đến N) thì công mà lực điện tác dụng lên q có biểu thức:
A = q.E.d (J)
.png?enablejsapi=1)
Với: d là khoảng cách từ điểm đầu à điểm cuối (theo phương của ).
Vì thế d có thể dương (d> 0) và cũng có thể âm (d< 0)
Cụ thể như hình vẽ: khi điện tích q di chuyển từ Mà N thì d = MH.
Vì cùng chiều với nên trong trường hợp trên d>0.
Nếu A > 0 thì lực điện sinh công dương, A< 0 thì lực điện sinh công âm.
2. Công A chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường mà không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Tính chất này cũng đúng cho điện trường bất kì (không đều). Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, với một đường cong kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên công của lực điện trong trường hợp này bằng không.
Điện trường là một trường thế.
3. Thế năng của điện tích q tại một điểm M trong điện trường tỉ lệ với độ lớn của điện tích q:
WM = AM¥ = q.VM. (J)
AM¥ là công của điện trường trong sự dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến vô cực. (mốc để tính thế năng.)
4. Điện thế tại điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng của điện trường trong việc tạo ra thế năng của điện tích q đặt tại M.
5. Hiệu điện thế UMN giữa hai điểm M và N là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích q từ M đến N.
Đơn vị đo điện thế, hiệu điện thế là Vôn (V)
Chú ý:
- Chỉ có hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường mới có giá trị xác định còn điện thế tại mỗi điểm trong điện trường thì phụ thuộc vào cách chọn mốc của điện thế.
- Có thể áp dụng định lý động năng cho chuyển động của điện tích. Nếu ngoài lực điện còn có các lực khác tác dụng lên điện tích thì công tổng cộng của tất cả các lực tác dụng lên điện tích bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích.
- Nếu vật mang điện chuyển động đều thì công tổng cộng bằng không. Công của lực điện và công của các lực khác sẽ có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu.
- Nếu chỉ có lực điện tác dụng lên điện tích thì công của lực điện bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích. Với m là khối lượng của vật mang điện tích q.
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
BÀI TOÁN 1: TÌM CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN
BÀI TOÁN 2: TÌM ĐIỆN THẾ- HIỆU ĐIỆN THẾ - THẾ NĂNG TĨNH ĐIỆN
BÀI TOÁN 3: VẬN DỤNG MỐI LIÊN HỆ A-U-E-V-d
BÀI TOÁN 4: CHUYỂN ĐỘNG CỦA e TRONG ĐIỆN TRƯỜNG
VÍ DỤ MINH HỌA
VD1. Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 (cm) và được nhiễm điện trái dấu nhau. Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 (C) di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công A = 2.10-9 (J). Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và có các đường sức điện vuông góc với các tấm. Cường độ điện trường bên trong tấm kim loại đó là:
A. E = 2 (V/m). B. E = 40 (V/m). C. E = 200 (V/m). D. E = 400 (V/m).
HD. Áp dụng công thức A = qEd với d = 2 (cm) = 0,02 (m), q = 5.10-10 (C) và A = 2.10-9 (J). => E = 200 (V/m).
VD2. Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường E = 100 (V/m). Vận tốc ban đầu của êlectron bằng 300 (km/s). Khối lượng của êlectron là m = 9,1.10-31 (kg). Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của êlectron bằng không thì êlectron chuyển động được quãng đường là:
A. S = 5,12 (mm). B. S = 2,56 (mm). C. S = 5,12.10-3 (mm). D. S = 2,56.10-3 (mm).
HD.
- Lực điện trường tác dụng lên êlectron là F = .E trong đó E = 100 (V/m)và e = - 1,6.10-19 (C).
- Chuyển động của êlectron là chuyển động chậm dần đều với gia tốc là a = - F/m, m = 9,1.10-31 (kg).
Vận tốc ban đầu của êlectron là v0 = 300 (km/s) = 3.105 (m/s). Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của êlectron bằng không (v = 0) thì êlectron chuyển động được quãng đường là S có v2 –v02 = 2aS, từ đó tính được S = 2,56.10-3 (m) = 2,56 (mm).
VD3. Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là UMN = 1 (V). Công của điện trường làm dịch chuyển điện tích q = - 1 (μC) từ M đến N là:
A. A = - 1 (μJ). B. A = + 1 (μJ). C. A = - 1 (J). D. A = + 1 (J).
HD. Áp dụng công thức AMN = qUMN với UMN = 1 (V), q = - 1 (μC) từ đó tính được AMN = - 1 (μJ). Dấu (-) chứng tỏ công của điện trường là công cản, làm điện tích chuyển động chậm dần.
VD4. Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế U = 2000 (V) là A = 1 (J). Độ lớn của điện tích đó là
A. q = 2.10-4 (C). B. q = 2.10-4 (μC). C. q = 5.10-4 (C). D. q = 5.10-4 (μC).
HD. Áp dụng công thức A = qU với U = 2000 (V) là A = 1 (J). Độ lớn của điện tích đó là q = 5.10-4 (C).
VD5. Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15 (kg), mang điện tích 4,8.10-18 (C), nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, cách nhau một khoảng 2 (cm). Lấy g = 10 (m/s2). Hiệu điện thế đặt vào hai tấm kim loại đó là:
A. U = 255,0 (V). B. U = 127,5 (V). C. U = 63,75 (V). D. U = 734,4 (V).
HD. Khi quả cầu nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, thì quả cầu chịu tác dụng của 2 lực: Trọng lực P = mg hướng xuống dưới, lực điện F = qE hướng lên trên. Hai lực này cân bằng nhau, chúng có cùng độ lớn P = F ↔ mg = qE, với m = 3,06.10-15 (kg),q = 4,8.10-18 (C) và g = 10 (m/s2) ta tính được E. áp dụng công thức U = Ed với E tính được ở trên và d = 2 (cm) = 0,20 (m) ta tính được U = 127,5 (V).
{-- xem đầy đủ nội dung ở phần xem online hoặc tải về --}
Trên đây là phần trích đoạn một phần nội dung trong tài liệu Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Công của lực điện và HĐT Vật lý 11. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt ,nâng cao kỹ năng giải bài tập và đạt thành tích cao hơn trong học tập .
