Vật lý 11. Chương I. Bài 4: Công của lực điện

Vật lý 11. Chương I. Bài 4: Công của lực điện

11/03/2022 CÔNG TY CP ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN GIÁO DỤC STUDYCARE 0 Bình luận

I. Tóm tắt lý thuyết:

1. Công của lực điện

a) Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong một điện trường đều.

- Đặt điện tích q dương (q > 0) tại một điểm M trong điện trường đều, nó sẽ chịu tác dụng của một lực điện \[\overrightarrow F = q.\overrightarrow E \].

- Lực \[\overrightarrow F \] là không đổi, có:

  • Phương song song với các đường sức điện
  • Chiều hướng từ bản dương sang bản âm
  • Độ lớn là F = q.E.
Lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong một điện trường đều

b) Công của lực điện trong điện trường đều.

Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN, làm với các đường sức điện một góc α, với MN = s

Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN

Ta có công của lực điện:

\[{A_{MN}} = \overrightarrow F .s = F.s.\cos \alpha \]

Với F = qE và cosα = d thì:

\[{A_{MN}} = qEd\]

Trong đó α là góc giữa lực \[\overrightarrow F \] và độ dời s, d là hình chiếu của độ dời s trên một đơn vị đường sức điện.

  • Nếu α < 90° thì cosα >0, do đó d > 0 và AMN > 0.
  • Nếu α > 90° thì cosα < 0, do đó d < 0 và AMN < 0.

Điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN. Tương tự như trên, ta có:

\[{A_{MPN}} = F{s_1}.\cos {\alpha _1} + F{s_2}.\cos {\alpha _2}\]

Với \[{s_1}.\cos {\alpha _1} + {s_2}.\cos {\alpha _2} = d\], ta lại có \[{A_{MPN}} = qEd\].

Trong đó, d = MH là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối của đường đi trên một đường sức điện.

* Kết quả có thể mở rộng cho các trường hợp đường đi từ M đến N là một đường gấp khúc hoặc đường cong.

Như vậy, công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là

\[{A_{MPN}} = qEd\], không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi.

c) Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì.

Người ta cũng chứng minh được rằng công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường bất kì từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N. Đây là một đặc tính chung của trường tĩnh điện.

Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì

2. Thế năng cả một điện tích trong điện trường

a) Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường

Tương tự như thế năng của một vật trong trọng trường, thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường.

Đối với một điện tích q (dương) đặt tại điểm M trong điện trường đều thì công này bằng:

\[A = qEd = {{\rm{W}}_M}\]

Trong đó d là khoảng cách từ điểm M đến bản âm; WM là thế năng của điện tích q tại điểm M.

Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra vô cực (\[{A_{M\infty }}\]). Đó là vì ở vô cực, từ là ở rất xa các điện tích gây ra điện trường, thì điện trường bằng không và lực điện coi như hết khả năng sinh công. Do vậy:

\[{{\rm{W}}_M} = {A_{M\infty }}\]

b) Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q.

Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử q, do đó thế năng của điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q:

\[A = {{\rm{W}}_M} = {V_M}.q\]

VM­ là một hệ số tỉ lệ, không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm M trong điện trường.

c) Công của lực điện và độ giảm thế năng.

Khi một điện tích q di chuyển từ một điểm M đến một điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q đặt trong điện trường.

\[{A_{AN}} = {{\rm{W}}_M} - {{\rm{W}}_N}\]

II. Bài tập minh hoạ:

Bài 1: Điện tích q = 10−8 C di chuyển dọc theo các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 10 cm trong điện trường đều cường độ điện trường E = 300 V/m, \[\overrightarrow E \] // BC. Tính công của lực điện trường khi q di chuyển trên mỗi cạnh của tam giác.

Hình vẽ bài 1

Giải

Công của lực điện trường khi di chuyển trên các cạnh là

\[{A_{AB}} = qE.AB.cos120^\circ = {10^{ - 8}}.300.0,1.\left( { - 0,5} \right) = - 1,{5.10^{ - 7}}\left( J \right)\]

\[{A_{BC}} = qE.BC.cos0^\circ = {10^{ - 8}}.300.0,1 = {3.10^{ - 7}}\left( J \right)\]

\[{A_{CA}} = qE.AC.cos60^\circ = {10^{ - 8}}.300.0,1.0,5 = 1,{5.10^{ - 7}}\left( J \right)\]

Bài 2: Cho ba bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song như hình vẽ, cho d1 = 5 cm và d2 = 8 cm. Các bản được tích điện và điện tường giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ với độ lớn: E1 = 4.104 V/m,E2 = 5.104 V/m. Chọn gốc điện thế tại bản A, tìm điện thế VB, VC của hai bản B, C.

Hình vẽ bài 2

Bài 3: Khi bay qua 2 điểm M và N trong điện trường, êlectrôn tăng tốc, động năng tăng thêm 250eV (1eV = 1,6.10-19 J). Tính hiệu điện thế giữa M và N.

Bài 4: A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ \[\overrightarrow E \] song song với AB. Cho α = 60°; BC = 10 cm và UBC = 400 V.

Hình vẽ bài 4
  1. Tính UAC, UBA và E.
  2. Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q = 10-9 C từ A → B, từ B → C và từ A → C.
  3. Đặt thêm ở C một điện tích điểm q = 9.10-10 C. Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A.

Bài 5: Một electron bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai điểm có hiệu điện thế UMN = 100V. Công mà lực điện trường sinh ra bằng?

Bài 6: Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều với cường độ 3000 V/m thì công của lực điện trường là 90 mJ. Nếu cường độ điện trường là 4000 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là?

Bài 7: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách nhau 4 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 6 cm có hiệu điện thế là?

Bài 8: Có hai điện tích điểm q1 = 10-8 C và q2 = 4.10-8 đặt cách nhau r = 12cm. Tính điện thế của điện trường gây ra bởi hai điện tích trên tại điểm có cường độ điện trường bằng không.

 

⭐⭐⭐⭐⭐

StudyCare Education

The more we care - The more you succeed

⭐⭐⭐⭐⭐

  • 🔹 Bồi dưỡng Toán - Lý - Hóa - Sinh - Văn - Anh theo chương trình phổ thông Quốc Gia và chương trình học các cấp của các trường Quốc Tế.
  • 🔹 Luyện thi chuyển cấp lớp 9 lên lớp 10, luyện thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia, Luyện thi Đại Học.
  • 🔹 Giảng dạy và luyện thi IELTS - TOEIC - TOEFL - PTE - SAT - ACT - GMAT - GRE và các chứng chỉ Quốc Tế.
  • 🔹 Hỗ trợ các loại hồ sơ, thủ tục cấp VISA Du học - Du lịch - Định cư các Quốc gia Châu Âu, Châu Úc, Châu Mỹ.
  • 🔹 Các dịch vụ dịch thuật chuyên nghiệp: dịch thuật chuyên ngành; dịch thuật công chứng; dịch thuật các loại sách, giáo trình.
  • 🔹 Hoạt động hỗ trợ học thuật chuyên môn cao: cung cấp số liệu, dữ liệu khoa học; xử lý các mô hình Toán bằng phần mềm chuyên dụng; cung cấp các tài liệu điện tử có bản quyền: sách chuyên ngành, các bài báo khoa học.

⭐⭐⭐⭐⭐

Công ty CP Đầu tư Phát triển Giáo dục StudyCare

MST 0313301968

⭐⭐⭐⭐⭐

📌 72/53 Nguyễn Văn Thương, Phường 25, Quận Bình Thạnh, TP.HCM

☎ Điện thoại: (028).353.66566

📱 Zalo: 098.353.1175

📋 Brochure: https://goo.gl/brochure

📧 Email: hotro@studycare.edu.vn

🏡 Location: https://goo.gl/maps/studycare

🌐 Visit us online: https://qrco.de/studycare

popup

Số lượng:

Tổng tiền: