lý thuyết và bài tập công của lực điện điện thế hiệu điện thế

Cơng của lực điện trường: * Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích khơng phụ thuộc vào dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo

A TĨM TẮT LÝ THUYẾT

1 Cơng của lực điện trường:

* Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích khơng phụ

thuộc vào dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế)

* Biểu thức: A MN = qEd

Trong đĩ, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương của đường sức điện

Chú ý:

- d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức

- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức

2 Liên hệ giữa cơng của lực điện và hiệu thế năng của điện tích

AMN = WM - WN

3 Điện thế Hiệu điện thế

- Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q

Cơng thức: VM =

q

A M

- Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện cơng của điện trường khi cĩ 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đĩ

UMN = VM – VN =

q

A MN

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường cĩ giá trị xác định cịn điện thế tại một điểm trong điện trường cĩ giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện thế

- Nếu một điện tích dương ban đầu đứng yên, chỉ chịu tác dụng của lực điện thì nó sẽ có xu hướng di chuyển về nơi có điện thế thấp (chuyển động cùng chiều điện trường) Ngược lại, lực điện có tác dụng làm cho điện tích âm di chuyển về nơi có điện thế cao (chuyển động ngược chiều điện trường)

- Trong điện trường, vector cường độ điện trường cĩ hướng từ nơi cĩ điện thế cao sang nơi cĩ điện thế thấp;

4 Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

E =

d U

B CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính cơng của các lực khi điện tích di chuyển

Phương pháp: sử dụng các cơng thức sau

1 A MN = qEd

Chú ý:

- d >0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức

- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức

2 A MN = WtM - WtN = WđN - WđM

3 A MN = UMN q = (VM – VN ).q

Chú ý: Dấu của cơng phụ thuộc vào dấu của q và U và gĩc hợp bởi chiều chuyển

dời và chiều đường sức

Dạng 2: Tìm điện thế và hiệu điện thế

Phương pháp: sử dụng các cơng thức sau

1 Cụng thức tớnh điện thế : M

M

A V

q





Chỳ ý : Người ta luụn chọn mốc điện thế tại mặt đất và ở vụ cựng ( bằng 0 )

2 Công thức hiệu điện thế:

q

A

MN  = VM – VN

3 Công thức liên hệ giữa c-ờng độ điện tr-ờng và hiệu điện thế trong điện tr-ờng

đều E =

d U

Chỳ ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường cú hướng từ nơi cú điện

thế cao sang nơi cú điện thế thấp;

C BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1: Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một

đường sức điện của 1 điện trường đều thỡ lực điện sinh cụng 9,6.10-18

J

a Tớnh cường độ điện trường E

b Tớnh cụng mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều núi trờn?

c Tớnh hiệu điện thế UMN; UNP

d Tớnh vận tốc của e khi nú tới P Biết vận tốc của e tại M bằng khụng

ĐS: a) 10 4

V/m; b) 6,4.10-18 J ; c) UMN = -60V, UNP = -40V ; d) 5,9.10 6 m/s

Bài 2: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giỏc vuụng tại C;

AC = 4cm, BC = 3cm và nằm trong một điện trường đều

Vecto cường độ điện E trường song song AC,

hướng từ A đến C và cú độ lớn E = 5000V/m Hóy tớnh:

a) UAC, UCB,UAB

b) Cụng của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trờn

đường góy ACB So sỏnh và giải thớch kết quả

ĐS: a) UAC = 200V; UBC = 0; UAB = 200V b) A AB A ACB   3,2.1017J

Bài 3: ABC là một tam giác vuông góc tại A được đặt trong điện trường đều E

.Biết  ABC 60 0, AB E BC = 6cm,UBC = 120V

a) Tìm UAC,UBA và độ lớn E

b) Đặt thêm ở C một điện tích q = 9.10-10 C.Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A

GIẢI

a ABC là ½ tam giác đều, vậy nếu BC = 6cm

Suy ra: BA = 3cm và AC = 6 3 3 3

2 

UBA = UBC = 120V, UAC = 0

E = U U BA 4000 /V m

b E A E C E E A  E2CE2 = 5000V/m

Bài 4: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau

2cm Cường độ điện trường giữa hai bản là E = 3000V/m Sát bản mang điện

E

C



E

B



dương, ta đặt một hạt mang điện dương có khối lượng m = 4,5.10-6

g và có điện tích q = 1,5.10-2 C.tính

a) Công của lực điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm

b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản âm

ĐS: a) A = 0,9J; b) v2 = 2.10 4

m/s