Giáo án bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí lớp 11

Tài liệu này gồm lý thuyết hay và cơ bàn. Bài tập giải mẫu, có lời giải chi tiết, bài tập trắc nghiệm có đáp án. Bài tập tự luận có đáp án. Học sinh dùng để ôn thi Vật lí và ôn thi THPT quốc gia cho những năm tiếp theo.Giáo viên dùng làm tài liệu giảng dạy

Trang 1

I MỤC TIÊU

- Vận dụng định luật Coulomb tính lực tương tác giữa các điện tích điểm đứng yên

- Tổng hợp lực tác dụng lên một điện tích điểm, điều kiện cân bằng điện tích

II KIẾN THỨC CƠ BẢN

1 Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) và điện tích dương (+)

Vật nhiểm điện_ vật mang điện, điện tích_ là vật có khả năng hút được các vật nhẹ.

Có 3 hiện tượng nhiễm điện là nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do do tiếp xúc và nhiễm điện dohưởng ứng

2 Tương tác tĩnh điện:

+ Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau;

+ Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;

3 Định luật Cu - lông:

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F F12; 21 có:

- Điểm đặt: trên 2 điện tích

- Phương: đường nối 2 điện tích

- Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q 1 ; q 2 cùng dấu)

+ Hướng vào nhau nếu q1.q2 < 0 (q 1 ; q 2 trái dấu)

2

.

q q

F k

r



môi trường, trong chân không  = 1

- Biểu diễn:

4 Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,….,qn tác dụng lên điện tích điểm

q những lực tương tác tĩnh điện F1, Fn, , Fn thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tácdụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện

5 Thuyết electron (e) dựa vào sự cư trú và di chuyển của các e để giải thích các hiện tượng điện và

các tính chất điện của các vật Trong việc vận dụng thuyết e để giải thích các hiện tượng nhiễm điện(do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng), ta thừa nhận chỉ có e có thể di chuyển từ vật này sang vật kia hoặc từđiểm này đến điểm kia trên vật

6 Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là

không đổi

Một số hiện tượng

 Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu

 Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối

 Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa

Trang 2

MÔN : VẬT LÝ 11 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HINH III CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích và các đại lượng trong công thức định luật

Cu – lông.

Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông.

- Phương , chiều , điểm đặt của lực ( như hình vẽ)

|

|.10.9

r

q q



- Chiều của lực dựa vào dấu của hai điện tích : hai điện tích

cùng dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút

Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích.

Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện.

- Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác :

- Tính độ lớn của lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin

*Các trường hợp đăc biệt:

Bài 1: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 10 cm, lực tương tác giữa

hai điện tích là 1N Đặt hai điện tích đó vào trong dầu có  = 2 cách nhau 10 cm hỏi lực tương tácgiữa chúng là bao nhiêu?

q q F

F r q

Trang 3

MÔN : VẬT LÝ 11 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HINH

Trang 4

V BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1: Trong chân không đặt 2 electron (e) (coi như 2 điện tích điểm) cách nhau 5.10-9 cm Cho biếtđiện tích của mỗi e là qe = -1,6.10-19 C

a 2 điện tích này tương tác với nhau như thế nào?

b Tìm lực tương tác giữa chúng ? Hãy so sánh lực tĩnh điện này với lực hấp dẫn giữa 2 e ?(Biết hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11N.m2/kg2, khối lượng của e me = 9,1.10-31 kg.)

c Nếu cho 2 e này vào dầu lửa thì lực tương tác giữa chúng sẽ thay đổi như thế nào? (Biếtrằng hằng số điện môi của dầu hỏa  =2,1)

d Nếu khoảng cách giữa 2 e tăng lên 2.10-6 cm, thì lực tương tác giữa chúng tăng hay giảm ?Bài 2: Điện tích điểm q1 = 6.10-5 C, đặt cách điện tích q2 một đoạn r = 6mm, giữa 2 điện tích trên xuấthiện lực hút tĩnh điện có độ lớn F = 2.10-3 N

a Cho biết điện tích q2 là điện tích dương hay âm? Vì sao?

a Hãy xác định độ lớn của 2 điện tích điểm trên?

b Để lực tương tác giữa chúng là 2,5.10-4N thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu?

Bài 4: 2 điện tích điểm q1 = - 2.10-8 C, q2 = 2.10-6 C, đặt tại 2 điểm A,B trong chân không, cách nhau6cm, tại điểm nằm giữa 2 điện tích trên người ta đặt một điện tích q3 = 2.10-6 C, hãy tính lực tương tác

do q1, q2 tác dụng lên q3 trong các trường hợp sau:

a q3 đặt tại điểm C là trung điểm của AB

b q3 đặt tại điểm D nằm cách A 4cm

Bài 5: Trong nguyên tử H, e quay xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn với bán kính R = 5.10-11m.Hãy tính vận tốc và tần số chuyển động của e ( cho khối lượng của e bằng 9,1.10-31, điện tích củaproton qp= 1,6.10-19 C)

Bài 6: Hai điện tích điểm đặt cách nhau 1 m trong không khí thì đẩy nhau một lực F = 1,8 N Độ lớnđiện tích tổng cộng là 3.10-5 C Tính điện tích mỗi vật.?

Bài 7*: Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = -4.10-8C, q3 = 5.10-8 C đặt trong không khí tại 3 đỉnhA,B,C của 1 tam giác đều ABC, cạnh a = 2cm Hãy xác định lực tác dụng lên q3 ?

Bài 8: Tại 2 điểm A,B cách nhau 6cm trong dung dịch dầu hỏa có 2 điện tích q1 = q2 = 3.10-6C

a Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích trên ?

b Nếu tại điểm C là trung điểm của AB đặt 1 điện tích q3 = -3.10-6C, hãy tính lực điện tácdụng lên điện tích q3 ?

c Hãy xác định lực điện tác dụng lên điện tích q3 nếu đó được đặt tại D nằm ngoài AB vàcách A 3cm

Bài 9: Hai điện tích điểm q1 = 5.10-5C và q2 = 6.10-5 C đặt tại 2 điểm A,B cách nhau 10 cm trong chânkhông Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q3 = -5.10-5C trong các trường hợp sau:

a q3 nằm tại điểm C là trung điểm của AB

Trang 5

c q3 nẳm tại điểm E cách A 10cm và cách B 10cm

Bài 10: Cho 2 điện tích điểm q1 và q2 có độ lớn bằng nhau, nằm cách nhau 4cm, lực điện giữa 2 điệntích là lực hút và có độ lớn F = 2,25 10-3N

a Hãy xác định độ lớn của mỗi điện tích và cho biết chúng cùng dấu hay trái dấu ?

b Tại trung điểm của 2 điện tích nói trên người ta đặt điện tích q3 = - 2.10-6C Hãy xác địnhlực điện tổng cộng tác dụng lên q3 ?

Bài 11: Hai điện tích điểm dương q1 và q2 có cùng độ lớn điện tích là 8.10-7 C được đặt trong khôngkhí cách nhau 10 cm

a Hãy xác định lực tương tác giữa hai điện tích đó

b Đặt hai điện tích đó vào trong môi trường có hằng số điện môi là  =2 thì lực tương tác giữachúng sẽ thay đổi thế nào ? Để lực tương tác giữa chúng là không đổi (bằng lực tương tác khi đặt trongkhông khí) thì khoảng cách giữa chúng khi đặt trong môi trường có hằng số điện môi  =2 là bao nhiêu

?

Bài 12: Hai điện tích điểm như nhau đặt trong chân không cách nhau một đoạn 4 cm, lực đẩy tĩnh điệngiữa chúng là 10-5 N

a Tìm độ lớn mỗi điện tích

b Tìm khoảng cách giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là 2,5 10-6 N

Bài 13: Hai vật nhỏ đặt trong không khí cách nhau một đoạn 1m, đẩy nhau một lực F= 1,8 N Điệntích tổng cộng của hai vật là 3.10-5 C Tìm điện tích của mỗi vật

Bài 14 : Hai điện tích q1 = -4.10-8 C, q2 = 4 10-8 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 4 cmtrong không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C khi:

a q đặt tại trung điểm O của AB

b q đặt tại M sao cho AM = 4 cm, BM = 8 cm

Bài 15: Mỗi prôtôn có khối lượng m= 1,67.10-27 kg, điện tích q= 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy giữa haiprôtôn lớn hơn lực hấp dẫn giữa chúng bao nhiêu lần ? (Cho biết hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11N.m2/

Trang 6

- Vận dụng được nguyên lí chồng chất điện trường

1 Khái niệm điện trường: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích

khác đặt trong nó

2 Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.

E q F q

q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E

q < 0 : F cùng phương, ngược chiều vớiE

3 Đường sức điện - Điện trường đều.

a Khái niệm đường sức điện:

*Khái niệm đường sức điện: Là đường cong do ta vạch ra trongđiện trường sao cho tại mọi điểm trên

đường cong, vector cường độ điện trường có phương trùng với tiếp tuyến của đường cong tại điểm đó,chiều của đường sức là chiều của vector cường độ điện trường

*Đường sức điện do điện tích điểm gây ra:

+ Xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm;

+ Điện tích dương ra xa vô cực;

+ Từ vô cực kết thúc ở điện tích âm

b Điện trường đều

Định nghĩa: Điện trường đều là điện trường có vector

cường độ điện trường tại mọi điểm bằng nhau cả về

phương, chiều và độ lớn

* Đặc điểm: Các đường sức của điện trường đều là những

đường thẳng song song cách đều

4 Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r

có: - Điểm đặt: Tại M

- Phương: đường nối M và Q

- Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0

Hướng vào Q nếu Q <0

Trang 7

Dạng 1: Xác định cường độ điện trường do điện tích gây ra tại một điểm

Phương pháp:

Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra có:

+ Điểm đặt: Tại điểm đang xét;

+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích Q và điểm đang xét;

+ Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 và hướng về Q nếu Q < 0;

Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường: F  q E

Fcó: + Điểm đặt: tại điểm đặt điện tích q;

+ Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường E;+Chiều: Cùng chiều với E nếu q > 0 và ngược chiều với Enếu q <0;

Dạng 3: Xác định cường độ điện trường tổng hợp do nhiều điện tích gây ra tại một điểm.

Phương pháp: sử dụng nguyên lý chồng chất điện trường.

- Áp dụng nguyên lí chồng chất điện trường : E E E En

- Vẽ vecto hợp lực E bằng theo quy tắc hình bình hành

- Tính độ lớn hợp lực dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin

1 Tính lực tương tác giữa 2 điện tích

2 Tính cường độ điện trường tại:

a điểm M là trung điểm của AB

4.10 ( 4.10 )

2 Cường độ điện trường tại M:

a Vectơ cđđt E1M;E2Mdo điện tích q1; q2 gây ra tại M có:

Trang 8

4.109.10 25.10 ( / )

Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: E E1J E2J

Trang 9

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm AB

b) Tìm vị trí cường độ điện trường gây bởi hai điện tích bằng 0 ?

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại M

b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C đặt tại M

E1 = E2 , Vậy E = 2.E1.cos

E2

/ 1



E

/ 2

Trang 10

a) Cường độ điện trường tại đỉnh thứ tư của hình vuông?

b) Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-6 C đặt tại đỉnh thứ tư này?

Hướng dẫn:

a) Gọi E E E 1, 2, 3 là vecto cường độ điện trường do q1, q2, q3 gây ra tại đỉnh thứ tư hình vuông

Và E là vecto cường độ điện trường tại đó

Bài 7 : Một điện tích điểm q = 2.106 C đặt cố định trong chân không

a) Xác định cường độ điện trường tại điểm cách nó 30 cm ?

b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích 1C đặt tại điểm đó ?

c) Trong điện trường gây bởi q, tại một điểm nếu đặt điện tích q1 = 10-4 C thì chịu tác dụng lực là 0,1

N Hỏi nếu đặt điện tích q2 = 4.10-5 C thì lực điện tác dụng là bao nhiêu ?

ĐS : a) 2.105 V/m, b) 0,2 N, c) 0,25 N

D BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1: Một điện tích điểm q = 4.10-8C được đặt trong môi trường là dầu hỏa

a Hãy xác định cường độ điện trường do điện tích trên gây ra tại điểm M cách điện tích 1đoạn 5cm

Trang 11

b Nếu tại M đặt điện tích q’ = -2.10-8 C thì q’ có bị tác dụng bởi lực tĩnh điện hay không? Nếu

có, hãy tính độ lớn của lực này ?

Bài 2: Tại một điểm N nằm cách điện tích q1 một khoảng 2 cm tồn tại một điện trường E = 2V/m

a Hãy xác định điện tích q1 ?

b Nếu tại điểm M nằm cách q1 1 khoảng 5cm có điện tích q2 = 4.10-8C hãy tính lực điện do q1

tác dụng lên q2 ? Điện tích q2 có tác dụng lực lên q1 hay không ?

Bài 3: 2 điện tích điểm q1 = 3.10-7 C, q2 = 3.10-8C lần lượt đặt tại 2 điểm A,B trong chân không

AB = 9cm

a Tìm cường độ điện trường do q1, q2 gây ra tại điểm C nằm giữa AB cách B 3cm ? Vẽ hình

b Giả sử tại C có điện tích q3 = 3.10-5C, lực điện tác dụng lên q3 sẽ có độ lớn như thế nào?Bài 4: Trong chân không có 1 điện tích điểm q1= +4.10-8C đặt tại điểm O

a Tính cường độ điện trường tại điểm M cách O 1 khoảng 2cm

b Vectơ cường độ điện trường tại M hướng ra xa hay lại gần O ? Vẽ hình ?

Bài 5: Cho 2 điện tích điểm q1 = 3.10-5 C và điện tích q2 = -3.10-6 C được đặt trong chân không lần lượttại 2 điểm A,B cách nhau 9cm

a Tính lực điện giữa 2 điện tích và cho biết nó là lực hút hay lực đẩy ?

b Tìm cường độ điện trường do 2 điện tích gây ra tại điểm C nằm giữa AB và cách A 3cm ?

Vẽ hình minh họa

Bài 6: Hai điện tích q1 = 5.10-5C và q2 = -5.10-5 C đặt tại 2 điểm A,B cách nhau 10cm trong chânkhông Hãy xác định:

a Cường độ điện trường do q1 , q2 gây ra tại điểm C là trung điểm của AB ?

b Cường độ điện trường do q1 , q2 gây ra tại điểm D nằm cách A 15cm, cách B 5cm bằng baonhiêu ? Vẽ hình?

Bài 7*: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-8 C và q2 = 5.10-8 C được đặt cách nhau 20 cm trong chân không

a Hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không ? Tại các điểm đó có điệntrường hay không ?

b Nếu đặt điện tích q3 = -4.10-8C tại điểm vừa tìm được thì điện tích này có ở trạngthái cân bằng hay không ? Vì sao?

Bài 8: Tại 2 điểm A, B cách nhau 5 cm trong chân không có 2 điện tích q1 = 16.10-5 C và q2 = -9.10-5

C Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm C nằm cách A mộtkhoảng 4cm, cách B một khoảng 3cm

Bài 9: Hai điện tích q1= q2 = 5.10-16 C, đặt tại 2 đỉnh B và C của một tam giác đều ABC có cạnh bằng8cm,trong không khí Hãy tính cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ?

Bài 10 : Một điện tích q = 10-7 C đặt tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tácdụng của lực F = 3.10-3 N

a Hãy tính cường độ điện trường do Q gây ra tại điểm M

b Nếu điểm M cách Q 5cm, hãy xác định độ lớn của Q ?

Bài 11: Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q =2.10-8 C một khoảng 3 cm

Trang 12

Bài 12: Một điện tích điểm dương Q trong chân không gây ra một điện trường có cường độ E = 3 104

V/m tại điểm M cách điện tích một khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ?

Bài 13: Một điện tích điểm q = 10-7 C đặt tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịutác dụng của một lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại M có độ lớn làbao nhiêu ?

Bài 14: Cho hai điện tích q1 = 4 10-10 C, q2 = -4 10-10 C, đặt tại A và B trong không khí biết AB = 2

cm Xác định vectơ cường độ điện trường E tại:

a H, là trung điểm của AB

b M, MA = 1 cm, MB = 3 cm

Bài 15: Một điện tích điểm Q = 10-6C đặt trong không khí

a Xác định cường độ điện trường tại điểm cách điện tích 30cm

b Đặt điện tích trong chất lỏng có hằng số điện môi  = 16 Điểm có cường độ điện trườngnhư câu a cách điện tích bao nhiêu ?

Bài 16: Hai điện tích q1 = -10-6 C, q2 = 10-6 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau 40cm trong chân không.Xác định vectơ cường độ điện trường tại

a M là trung điểm của AB

b N có AN = 20cm; BN = 60cm

BUỔI 3: CHỦ ĐỀ 3 : ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU

I MỤC TIÊU

- Liệt kê được các đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích trong điện trường

- Làm được một số bài toán liên quan đến điện tích chuyển động trong điện trường đều, điện trường không đều

1 Công của lực điện trường:

* Đặc điểm: Công của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích không 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)

Trang 13

MƠN : VẬT LÝ 11 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HINH

- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức

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

A MN = W M - W N

3 Điện thế Hiệu điện thế

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

- Điện thế, hiệu điện thế là một đại lượng vơ hướng cĩ giá trị dương hoặc âm;

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường cĩ giá trị xác định cịn điện thế tại mộtđiểm 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 nósẽ có xu hướng di chuyển về nơi có điện thế thấp (chuyển động cùng chiều điệntrường) Ngược lại, lực điện có tác dụng làm cho điện tích âm di chuyển về nơi có điệnthế 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 cĩđiện thế thấp;

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

E =

d U

III 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 = Wt M - Wt N = Wđ N - Wđ M

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

A V

Chú ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường cĩ hướng từ nơi cĩ điện thế cao sang nơi cĩ

điện thế thấp;

Dạng 2: CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

PP Chung:

Trang 14

 Khi hạt mang điện được thả tự do không vận tốc đầu trong một điện trường đều thì dưới tác dụng

của lực điện , hạt mang điện chuyển động theo một đường thẳng song song với đưởng sức điện

Nếu điện tích dương (q >0) thì hạt mang điện (q) sẽ chuyển động cùng chiều điệntrường

Nếu điện tích âm (q <0) thì hạt mang điện (q ) sẽ chuyển động ngược chiều điệntrường

Khi đó chuyển động của hạt mang điện là chuyển động thẳng biến đổi đều

IV 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 thì lực điện sinh công 9,6.10-18J

1 Tính cường độ điện trường E

2 Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương vàchiều nói trên?

9,6.10

10 ( / )

MN A

-18 NP

9,6.10

-1,6.106,4.10

-1,6.10

A

V q

A

V q

5,9.10 ( / )9,1.10

dP W

Bài 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là UMN = 100V

a) Tính công điện trường làm dịch chuyển proton từ M đến N

b) Tính công điện trường làm dịch chuyển electron từ M đến N

c) Nêu ý nghĩa sự khác nhau trong kết quả tính được theo câu a và câu b

Trang 15

c A1 > 0, có nghĩa là điện trường thực sự làm việc dịch chuyển proton từ M đến N

A2 < 0, điện trường chống lại sự dịch chuyển đó, muốn đưa electron từ M đến N thì ngoại lực phảithực hiện công đúng bằng 1,6.10-17 J

Bài 3: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông 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 có độ lớn E = 5000V/m Hãy tính:

a) UAC, UCB,UAB

b) Công của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trên

đường gãy ACB

Công của lực điện trường khi di chuyển e- theo đường ACB

AACB = AAC + ACB = AAC = -1,6.10-19.200 = -3,2.10-17 J  công không phụ thuộc đường đi

Bài 4: Một electron bay với vận tốc v = 1,5.107m/s từ một điểm có điện thế V1 = 800V theo hướng củađường sức điện trường đều Hãy xác định điện thế V2 của điểm mà tại đó electron dừng lại Biết me =9,1.10-31 kg,

Hướng dẫn:

Áp dụng định lý động năng

0 – ½.m.v2 = e.(V1 – V2)Nên : V2 = V1 -

2 0

Bài 6: 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 dương, ta đặt một hạt mang điện dương cókhối 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

Trang 16

Bài 7: Một điện tích có khối lượng m = 6,4.10-15 kg nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằmngang và nhiễm điện trái dấu Điện tích của quả cầu là 1,6.10-17C Hai tấm cách nhau 3cm Hãy tínhhiệu điện thế đặt vào hai tấm đó Lấy g = 10m/s2

Công của lực điện

Bài 1: a Khi một điện tích q = -2 C di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường thì lực điệnsinh công - 6J Hỏi khoảng cách từ điểm M đến N bằng bao nhiêu? Biết rằng điện trường giữa 2 bản làđều và có giá trị E = 200 V/m

b Một electron di chuyển được đoạn đường 1cm, dọc theo một đường sức dưới tác dụng củalực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 V/m Hỏi công của lực điện trường

là bao nhiêu?

Bài 2: Cho 2 tấm kim loại đặt song song, cách nhau 2cm, được nhiễm điện trái dấu Người ta cần dùngmột công A = 2.10-9 J để di chuyển điện tích q = 5.10-10 C từ tấm kim loại này sang bên tấm kim loạikia Coi điện trường giữa 2 tấm kim loại là đều.Hãy tính điện trường giữa 2 bản kim loại ?

Bài 3: Một e chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều Cường độ điện trường

E = 100 V/m Vận tốc ban đầu của e bằng 300 km/s Khối lượng của e là 9,1.10-31 Kg Từ lúc bắt đầuchuyển động đến lúc vận tốc của e bằng không thì:

a Tính công mà điện trường đã thực hiện ?

b Tính quãng đường mà e đã di chuyển ?

Bài 4: Một proton được thả không vận tốc đầu ở sát bản dương, trong điện trường đều giữa 2 bản kimloại phẳng, tích điện trái dấu Cường độ điện trường giữa 2 bản là 2000 V/m Khoảng cách giữa 2 bản

là 2cm Hãy tính động năng của proton khi nó va chạm bản âm ? (Bỏ qua lực hút của TĐ )

Bài 5: Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 1,53.10-10 kg, mang điện tích 2,4.10-15 C, nằm lơ lửng giữa

2 tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu Cách nhau 1 khoảng 4cm Lấy g = 10m/

s2.Hãy tính cường độ điện trường giữa 2 bản kim loại ( coi điện trường là đều)

Bài 6: Cho 2 điện tích điểm q1 = 3.10-5 C và điện tích q2 = -3.10-6 C được đặt trong chân không lầnlượt tại 2 điểm A,B cách nhau 9cm

a Tính lực điện giữa 2 điện tích và cho biết nó là lực hút hay lực đẩy ?

b Tìm cường độ điện trường do 2 điện tích gây ra tại điểm C nằm giữa AB và cách A 3cm ?

c Nếu tại C đặt điện tích q3 = 5.10-5 C, hãy cho biết q3 sẽ dịch chuyển về phía điện tích nào?Bài 7: Một điện tích q = 4.10-8 C di chuyển trong một điện trường đều có cường độ E = 100V/m theo

Đoạn BC dài 40cm và vectơ độ dời BC làm với các đường sức điện một góc 1200 Hãy tính công củalưc điện di chuyển điện tích trên

a Khi điện tích di chuyển từ A  B

b Khi điện tích di chuyển từ B  C

c Khi điện tích di chuyển trên đoạn ABC

Bài 8: Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm , từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện thì lựcđiện sinh công 9,6.10-18 J

a Tính công mà lực điện sinh ra khi di chuyển tiếp 0,4cm từ điểm N đến điểm P theo phương

và chiều nói trên

Trang 17

b Tính vận tốc của e khi nó đến điểm P Biết rằng tại M, e di chuyển không vận tốc đầu Biếtrằng khối lượng của e là 9,1.10-31 Kg

Bài 9: 2 điện tích điểm q1= 4.10-8C q2= -4.10-8C,đặt tại 2 điểm A,B cách nhau 4cm trong không khí.Hãy tính lực tác dụng lên điện tích q3 = 2.10-9 C nằm tại điểm C nằm ngoài AB, cách A 3cm và cách B

5 cm

Bài 10: Một điện tích dương, có khối lượng m = 5.10-30 kg di chuyển không vận tốc đầu từ bản dươngsang bản âm, khoảng cách giữa 2 bản là 5cm Điện trường giữa 2 bản là điện trường đều và có độ lớn

E = 1000V/m Vận tốc của điện tích trên khi đến bản âm là 2.105m/s

a Tính động năng của hạt điện tích trên?

b Tính độ lớn của điện tích trên?

c Vận tốc của hạt điện tích khi điện tích trên đi được nửa quãng đường là bao nhiêu?

Bài 11: Một điện trường đều có cường độ E = 2500 V/m Hai điểm A , B cách nhau 10 cm khi tính dọctheo đường sức Tính công của lực điện trường thực hiện một điện tích q khi nó di chuyển từ A  Bngược chiều đường sức Giải bài toán khi:

Điện thế - Hiệu điện thế.

a.Hiệu điện thế giữa 2 điểm AB có giá trị bằng bao nhiêu?

b Nếu có một điện tích q’ = 2.10-5C , có khối lượng m = 5,2.10-30 kg ,ban đầu không có vậntốc,di chuyển giữa 2 điểm AB, hãy tính vận tốc cực đại mà điện tích đó có thể đạt được ?Bài 3: Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1mg, nằm lơ lửng trong điện trường giữa 2 bản kim loạiphẳng Các đường sức điện có phương thẳng đứng và có chiều hướng từ dưới lên trên.Hiệu điện thếgiữa 2 bản là 120V Khoảng cách giữa 2 bản là 1cm Xác định điện tích của hạt bụi? ( lấy g = 10m/s2)Bài 4: Một điện tích q = 4.10-9 C, bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường có hiệu điện thế

UMN = 200V

a.Tính công mà lực điện sinh ra

b Nếu 2 điểm M,N nằm cách nhau 5cm, và điện trường giữa 2 điểm là điện trường đều, hãytính cường độ điện trường giữa 2 điểm M,N

Bài 4: Ở sát bề mặt Trái đất, vectơ cường độ điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới và có

độ lớn khoảng 150V/m Tính hiệu điện thế giữa một điểm có độ cao 5m với mặt đất?

Bài 5: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa 2 điểm có hiệu điện thế U = 2000V

là A = 1mJ Hãy tính độ lớn của điện tích đó?

Trang 18

Bài 6*: Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 3,06.10-15 kg, mang điện tích 4,8.10-18 C, nằm lơ lửng giữa

2 tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu Cách nhau 1 khoảng 2cm Lấy g = 10m/s2.a.Tính công của lực điện sinh ra để giữ quả cầu trên nằm lơ lửng giữa 2 bản kim loại?

b Hãy tính hiệu điện thế đặt vào 2 tấm kim loại ?

Bài 7: Có 2 bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 2 cm, hiệu điện thế giữa bảndương và bản âm là 200V Biết rằng điện thế của bản âm bằng 0

a.Hãy tìm điện thế tại điểm M nằm cách bản âm 1,4cm ?

b Điện thế tại điểm N cách bản dương 1,4 cm là bao nhiêu?

Bài 8: Hãy tính công mà lực điện tác dụng để dịch chuyển các hạt mang điện sau từ 2 điểm M đếnđiểm N,biết hiệu điện thế giữa 2 điểm UMN = 100V

a.Hạt mang điện là hạt electron

b Hạt mang điện có điện tích q = 3,2.10-20C

c.Hạt mang điện có điện tích q = -5,4 10-14C

BUỔI 4: CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN GHÉP TỤ ĐIỆN

I MỤC TIÊU

- Liệt kê được các công thức tụ điện, tính được điện dung của tụ phẳng

- Đọc được sơ đồ mạch tụ, tính được điện tích và hiệu điện thế của tụ - bộ tụ

1 Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và cách điện với nhau Tụ điện dùng để tích điện vàphóng điện trong mạch điện Tụ điện thường dùng là tụ điện phằng

Kí hiệu của tụ điện:

2 Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện thì tụ điện sẽ bị tích điện Độ lớn điệntích hai bản tụ bao giờ cũng bằng nhau nhưng trái dấu Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tíchcủa bản dương

3 Đại lượng đặc trưng của tụ điện là điện dung của tụ Điện dung C của tụ điện là đại lượngđặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định Nó được đo bằng thương

số của điện tích Q của tụ với hiệu điện thế U giữa hai bản của nó

S

C o

4.10.9

1

2

2 9

Trang 19

Lưu ý: Trong cơng thức

U

Q

Q, phụ thuộc vào U Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q và U.

4* Ghép tụ điện (xem kĩ):

2 Q

Q



- Điện trường trong tụ điện là điện trường đều

- Cơng thức liên hệ giữa cường độ điện trường E bên trong tụ điện, hiệu điện thế U và khoảngcách d giữa hai bản là:

Dạng 1: Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện

1

C

1 C

2 1

CC

1 1 1

2 1





Trang 20

+ C1ntC2ntC3 => Cb =

3 1 3 2 2 1

3 2 1

CCCCCC

CCC

Bài 1: Một tụ điện phẳng có điện môi không khí; khoảng cách giữa 2 bản là d = 0,5 cm; diện tích một

bản là 36 cm2 Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện thế U=100 V

1 Tính điện dung của tụ điện và điện tích tích trên tụ

2 Tính năng lượng điện trường trong tụ điện

3 Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi ε = 2 Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ

4 Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như ở phần 3 Tính điện tích

1 Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi tụ

2 Nếu hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ C1,2,3 (CAM) là 40V; hiệu điện thế giới hạn của tụ C4 là 60V.Thì hiệu điện thế tối đa đặt vào 2 đầu mạch điện là bao nhiêu để các tụ không bị đánh thủng?

Giải:

1 Cấu tạo của mạch điện: C nt C1 2C nt C3 4

Điện dung của bộ tụ

6.4

2, 4

6 4

2, 4 3,6 66.6

Trang 21

4 4

12 3 6

AM AM AM

Mà thực tế ta có vì CAM; C4 mắc nối tiếp nên để không có tụ nào bị đánh thủng thì:

QAM = Q4 min Q maxAM;Qmax4

Điện tích tối đa của bộ:

QAB = QAM = Q4 = QmaxAM = 24.10-5(C)Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 đầu mạch điện là:

5 6

24.10

80( )3.10

AB AB AB

Bài 3: Cho bộ tụ như hình vẽ, biết C1 = 8F; C2 = 6F; C3 =3F

a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ

b) Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế U = 8V

Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ

- Điện tích trên mỗi tụ C2 và C3: Q2 = Q3 = C23.U = 1,6.10-5 C

- Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C2: 2 2

- Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C3 là: U3 = U – U2 = 5,33 V

Bài 4: Một tụ điện phẳng có điện môi là không khí, điện dung C = 10Fgồm hai bản cách nhau 2 cm a) Để tụ tích một điện lượng 0,2 mC thì phải đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế bao nhiêu? b) Biết không khí chịu được cường độ điện trường tối đa là 20.105 V/m Tính điện lượng cực đại mà

a) Điện dung của bộ tụ

b) Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ

Trang 22

6,25 18,75

q

C q

50 16,7 3

50 8,3 6

q

C q

Bài 1: Một tụ điện có ghi 40F – 220V

a.Hãy giải thích các số ghi trên tụ điện nói trên ?

b Nếu nối tụ điện trên vào một nguồn điện có hiệu điện thế 150V, hãy tính điện tích mà tụ điệntrên tích được ?

c.Tính điện tích tối đa mà tụ điện có thể tích được ?

d Năng lượng tối đa của tụ điện trên bằng bao nhiêu ?

Bài 2: Tích điện cho một tụ điện có điện dung 40pF dưới hiệu điện thế 100V, sau đó người ta ngắt tụđiện ra khỏi nguồn

a.Hãy tính điện tích của tụ điện ?

b Tính công của điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích q = 1.10-4q từ bảndương sang bản âm ?

c.Xét thời điểm khi điện tích của tụ điện còn lại là q q

8

1 '  , hãy tính công của điện trường trongtrường hợp như ở câu b ?

Bài 3: Một tụ điện không khí có điện dung 1000pF, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1mm Tích điện cho

tụ điện dưới hiệu điện thế 120V

a.Tính điện tích của tụ và cường độ điện trường trong tụ điện, năng lượng của điện trường giữa 2bản tụ bằng bao nhiêu ?

b Sau khi ngắt điện, nếu ta thay đổi khoảng cách giữa 2 bản tụ Hỏi ta sẽ tốn công khi tăng haygiảm d ?

Vậy:

UMN = UMA +UAN

= - U3 +U1

= - 16,7 + 6,25 = - 10,5V

Trang 23

Bài 4*: Một tụ điện không khí có điện dung 50 pF, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 5mm Hãy tính điệntích tối đa mà tụ có thể tích được biết rằng khi cường độ điện trường trong không khí lên đến 3.106 V/

m thì không khí có thể dẫn điện ?

Bài 5 : Một tụ điện phẳng có điện dung 400 pF được tích điện dưới hiệu điện thế 60V, khoảng cáchgiữa 2 bản tụ là 0,5 mm

a Tính điện tích của tụ điện

b Tính cường độ điện trường giữa 2 bản

c Năng lượng giữa 2 bản tụ điện lúc này là bao nhiêu ?

Bài 6 : Một tụ điện phẳng có điện dung = 2 F được tích điện với nguốn có hiệu điện thế = 24V,khoảng cách giữa 2 bản là 1cm

a Điện trường giữa 2 bản tụ là bao nhiêu ?

b Sau khi tích điện thì 2 bản trên được ngắt khỏi nguồn điện và được nối bằng một dây dẫn,dòng điện trung hòa 2 bản tạo ra một tia lửa điện, năng lượng tỏa ra bởi tia lửa điện có giátrị bằng bao nhiêu ?

Bài 7: Nối một tụ điện với một nguồn điện có hiệu điện thế U = 50V, thì xác định được năng lượnggiữa 2 bản tụ là 100J

a Xác định điện dung và lượng điện tích tối đa mà tụ điện trên đã tích được ?

b Nếu khoảng cách giữa 2 bản tụ là 1mm, hãy tính cường độ điện trường giữa 2 bản tụ ?

c Nếu thay đổi hiệu điện thế giữa 2 bản tụ thì điện dung của tụ điện có thay đổi hay không ?Bài 8: Một tụ điện có điện dung C = 4F, có khả năng chịu được điện áp tối đa là 220V, đem tụ điệnnói trên nối vào bộ nguồn có hiệu điện thế U = 150V

a Tính điện tích mà tụ tích được ?

b Điện tích tối đa mà tụ tích được là bao nhiêu ?

c Nếu nối vào điện áp 220V thì điện trường ở giữa 2 bản tụ có cường độ E bằng bao nhiêu ?Cho biết khoảng cách giữa 2 bản tụ là 0,2 mm

d Năng lượng điện trường của tụ điện khi được nối vào điện áp 150V ?

Bài 9: Dùng nguồn điện có HĐT U= 110V để nối vào một tụ điện và tích điện cho tụ Sau một thờigian tách tụ điện ra khỏi nguồn thì xác định được tụ điện có điện tích q = 0,00011C

a Hãy xác định điện dung của tụ điện nói trên ?

b Năng lượng của điện trường giữa 2 bản tụ là bao nhiêu ?

BUỔI 5 : VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

I MỤC TIÊU

- Nêu được hệ cô lập, nút cô lập

- Giải được một số bài tập thông qua việc áp dụng định luật bảo toàn điện tích

1 Vật nhiểm điện_ vật mang điện, điện tích_ là vật có khả năng hút được các vật nhẹ.

Có 3 hiện tượng nhiễm điện là nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do do tiếp xúc và nhiễm điện

do hưởng ứng

2 Một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét được gọi là điệntích điểm

3 Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái (ngược) dấu thì hút nhau

4 Định luật Cu_Lông (Coulomb): Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đạt trong chânkhông có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớncủa hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

r

q q k

0 10 9 4

C

m N

)

q1, q2 : hai điện tích điểm (C )

r : Khoảng cách giữa hai điện tích (m)5.Lực tương tác của các điện tích trong điện môi (môi trường đồng tính)

Điện môi là môi trường cách điện

Trang 24

F

E 

Các thí nghiệm đã chứng tỏ rằng, lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong một điện môiđồng chất, chiếm đầy không gian xung quanh điện tích, giãm đi  lần khi chúng được đặt trong chânkhông:

7 Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích làkhông đổi

8 Xung quanh mỗi điện tích tồn tại một điện trường, điện trường này tác dụng lực điện lên cácđiện tích khác đặt trong nó

9 Cường độ điện trường (cđđt) đặc trưng cho tác dụng lực điện của điện trường E  F q

Cường độ điện trường là đại lượng vectơ được biểu diễn bằng vectơ CĐĐT:

10 Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại điểm cách nó một khoảng r trong chân

r

Q k

E 

.r

Q k E

 Đối với dạng bài tập này, Hs cần vận dụng định luật bảo toàn điện tích: “ Trong một hệ cô lập về

điện, tổng đại số các điện tích luôn luôn là một hằng số”

1 Hai quả cầu kim loại nhỏ như nhau mang các điện tích q1 và q2 đặt trong không khí cách nhau 2 cm,đẩy nhau bằng một lực 2,7.10-4 N Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về vị trí cũ, chú đẩy nhaubằng một lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ?

Đ s: 6.10-9 C , 2 10-9 C -6 10-9 C, -2 10-9 C

2 Hai quả cầu nhỏ, giống nhau, bằng kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; quả cầu B mang

điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc nhau rồi đưa chúng ra cách nhau 1,56 cm Tính lực tương tácđiện giữa chúng

Đ s: 40,8 N

3 Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau, mang điện tích như nhau q đặt cách nhau một

khoảng R, chúng đẩy nhau một lực có độ lớn 6,4 N Sau khi cho chúng tiếp xúc nhau rồi tách ra mộtkhoảng 2R thì chúng đẩy nhau một lực bao nhiêu ?

Đ s: 1,6 N

4 Hai hòn bi bằng kim loại giống nhau, hòn bi này có độ lớn điện tích bằng 5 lần hòn bi kia Cho xê

dịch hai hòn bi chạm nhau rồi đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn của lực tương tác biến đổi thế nào nếuđiện tích của chúng :

a cùng dấu

b trái dấu

Đs: Tăng 1,8 lần Giãm 0,8 lần

5 Hai hòn bi bằng kim loại giống nhau có điện tích cùng dấu q và 4q ở cách nhau một khoảng r Sau

khi cho hai hòn bi tiếp xúc nhau, để cho lực tương tác giữa chúng không thay đổi, ta phải đặt chúngcách một khoảng r’ Tìm r’?

Đ s: r’ = 1,25 r

Trang 25

6 Hai quả cầu kim loại giống nhau, được tích điện 3.10-5 C và 2.10-5 C Cho hai quả cầu tiếp xúcnhau rồi đặt cách nhau một khoảng 1m Lực điện tác dụng lên mỗi quả cầu có độ lớn là bao nhiêu?

Đ s: 5,625 N

CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

BUỔI 6 : CHỦ ĐỀ 1 : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI BÀI TOÁN CHUYỂN MẠCH

I MỤC TIÊU

- Nêu được khái niệm dòng điện khồng đổi, điện trở,…

- Hiểu và vận dụng một số qui tắc vẽ lại mạch: Chập điểm, tách nút, bỏ điện trở, chuyển sao – tam giác và ngược lại

1 Dòng điện không đổi

a Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện

- Quy ước chiều dòng điện: Là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương

Lưu ý: + Trong điện trường, các hạt mang điện chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện

thế thấp, nghĩa là chiều của dòng điện là chiều giảm của điện thế trong vật dẫn

+ Trong kim loại, hạt tham gia tải điện là electron mang điện tích âm nên chuyển động từ nơi

có điện thế thấp sang nơi có điện thế cao, nghĩa là chuyển động ngược với chiều của dòng điện theoquy ước

, cường độ dòng điện I có đơn vị là ampère (A)

Trong đó : q là điện lượng, t là thời gian

+ nếu  t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình;

Trang 26

+ nếu  t là vơ cùng bé, thì i là cường độ dịng điện tức thời

c Dịng điện khơng đổi:







đổi không điện

dòng độ cường

đổi không điện

dòng của chiều

=> I =

t

q

, Chú ý : số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : n I t

o là điện trở suất của vật dẫn ở to (oC) thường lấy ở giá trị 20oC

 được gọi là hệ số nhiệt điện trở

c.Ghép điện trở

Đại lượng Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song Hiệu điện thế U = U 1 + U 2 + …+ U n U = U 1 = U 2 = ….= U n Cường độ dịng điện I = I 1 = I 2 = …= I n I = I 1 + I 2 +….+ I n Điện trở tương đương R tđ = R 1 + R 2 +…+ R n `

n 2

1

R

1 R

3 Nguồn điện – suất điện động nguồn điện

a Nguồn điện

+ Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dịng điện gọi là nguồn điện

+ Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi nguyên tử trung hịa rồi chuyểnelectron hay Ion dương ra khỏi mỗi cực

b Suất điện động nguồn điện

- Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện cơng của nguồn điện

q

- Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong cảu nĩ

- Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r)

Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dịng điện theo cơng thức định nghĩa và tính số elcetron

chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn.

Dạng 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

+ Nếu đoạn mạch đơn giản ( chỉ gồm các điện trở mắc nối tiếp, hoặc song song) thì áp dụng :

 Nếu các điện trở mắc nối tiếp: Rtđ = R1 + R2 +…+ Rn

Nếu cĩ n điện trở giống nhau thì: Rtđ = n.Ri

n 2

1

R

1 R

Trang 27

* Đồng nhất các điểm có cùng điện thế (chập mạch) các điểm có điện thế bằng nhau là nhữngđiểm nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể

*Vẽ lại sơ đồ mạch điện và tính toán theo sơ đồ

Bài 1: Một đoạn dây dẫn có đường kính 0,4mm và điện trở 200

a) Tính chiều dài đoạn dây, biết dây có điện trở suất 1,1.106m

b) Trong thời gian 30 giây có một điện lượng 60C chuyển qua tiết diện của dây Tính cường độ dòngđiện qua dây và số electron chuyển qua tiết điện trong thời gian 2 giây

Vì Ra =0 nên hai điểm M và N có cùng điện thế

Vậy ta chập 2 điểm này thành một, sơ đồ được vễ lại như

Sau:

Dựa vào sơ đồ ta tính được: Rtđ = 4

Bài 4: Tính điện trở tương đương của mạch có sơ đồ sau:

Cho biết: : R1 =1,R2 = 2, R3 = 3,

R4 = 5, R5 =0,5 Rv = 

Hướng dẫn:

- Vì dòng điện không đổi không qua

tụ và Rv = nên dòng điện không qua

vôn kế Vậy mạch điện được vẽ lại

theo sơ đồ sau:

Trang 28

- Dựa vào sơ đồ mạch điện ta tính được : Rtđ = 4

Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:

* Khi K đóng mạch điện có sơ đồ như hình sau:

Từ sơ đồ mạch điện ta tính được: Rtđ = 4

b.Khi K đóng dòng điện qua R2 là I2:

- Dòng điện qua R4 là:I 4

234

24 212

AB U

CD U

A

Cho biết: R1 =3,R2 = 6, R3 = 6, UAB = 3V Tìm:

a Điện trở tương đương của đoạn mạch AC

b Cường độ dòng điện qua R3

c Hiệu điện thế giữa hai điếm A và C

d Cường độ dòng điện qua R1 và R2

Hướng dẫn:

ĐS: a) Rtđ = 8 b) I3 = 1,5A c) UAC = 12V d) I1 = 1A I2 = 0,5A

V BÀI TẬP LUYỆN TẬP

1 Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là I = 0,5 A.

a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong 10 phút ?

b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian trên ?

Đ s: 300 C, 18,75 1020 hạt e

2 Suất điện động của một nguồn điện là 12 V Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện

tích là 0,5 C bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nó ?

Đ s: 6 J

3 Tính suất điện động của nguồn điện Biết rằng khi dịch chuyển một lượng điện tích 3 10-3 C giữa hai cực bên trong nguồn điện thì lực lạ thực hiện một công là 9 mJ

Đ s: 3 V

4 Suất điện động của một acquy là 6 V Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện tích là

0,16 C bên trong acquy từ cực âm đến cực dương của nó ?

Đ s: 0,96 J

5 Tính điện lượng và số electron dịch chuyển qua tiết diện ngang của một dây dẫn trong một phút

Biết dòng điện có cường độ là 0,2 A

R4

AC

Trang 29

6 Một bộ pin của một thiết bị điện có thể cung cấp một dòng điện 2 A liên tục trong 1 giờ thì phải nạp

7 Trong 5 giây lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng của một dây dẫn là 4,5 C Cường độ

dòng điện chạy qua dây dẫn là bao nhiêu ?

Đ s: 0,9 A

BUỔI 6: BÀI TOÁN VỀ MẠCH CẦU ĐIỆN TRỞ

I MỤC TIÊU

- Hiểu mạch cầu điện trở, mạch cầu cân bằng điện trở, mạch cầu không cân bằng

- Biết vận dụng các phương pháp: chuyển mạch, thế nút, lập phương trình dòng để giải một số bài toán

về mạch cầu không cân bằng điện trở

II KIẾN THỨC CƠ BẢN

- Mạch cầu là loại mạch được dùng phổ biến trong các phép đo điện như

( Vôn kế, am pe kế, ôm kế)

1 Hình dạng

- Mạch cầu được vẽ:

Trong đó : Các điện trở R1, R2, R3, R4

gọi là điện trở cạnh R5 gọi là điện trở gánh

2 Phân loại mạch cầu.

Mạch cầu cân bằng

Mach cầu không cân bằng

Mạch cầu khuyết

3 Dấu hiệu để nhận biết các loaị mạch cầu

a/ Mạch cầu cân bằng.

- Khi đặt một hiệu điện thế UAB khác 0 thì ta nhận thấy I5 = 0

- Đặc điểm của mạch cầu cân bằng

+ Về điện trở

4

2 3

1 4

3 2

1

R

R R

Trang 30

+ Về dòng điện: I1 = I2 ; I3 = I4 Hoặc

2

4 4

2 1

3 3

R

R I

I R

R I

3 2

1 2

R

R U

U R

R U

U



b/ Mạch cầu không cân bằng.

- Khi đặt một hiệu điện thế UAB khác 0 thì ta nhận thấy I5 khác 0

- Khi mạch cầu không đủ 5 điện trở thì gọi là mạch cầu khuyết

III BÀI TẬP VẬN DỤNG

1 Mạch cầu cân bằng.

* Bài toán cơ bản

Cho mạch điện như HV

3 2

R

=> Mạch AB là mạch cầu cân bằng

=> I5 = 0 (Bỏ qua R5) Mạch điện tương đương: (R1 nt R2) // (R3 nt R4)

- Cường độ dòng điện qua các điện trở

R R

U AB

221

62 1

U AB

67.063

64 3









2 Mạch cầu không cân bằng.

a Mach cầu đủ hay còn gọi là mạch cầu tổng quát.

* Bài toán cơ bản Cho mạch điện như HV

+ Sau đó qui các hiệu điện thế còn lại theo 2 ẩn đã chọn

+ Giải hệ phương trình theo 2 ẩn đó

VD ta chọn 2 ẩn là U1 và U3.-Ta có: UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = U5

- Xét tại nút M,N ta có

I1 + I5 = I2 <=>

2

1 5

1 3 1

1

R

U U R

3 3

3

R

U U R

1 3 1

1

R

U U R

U U

1

1 1

3 3

3

R

U U R

U U

3

1 3 3

+ Sau đó qui các dòng còn lại theo ẩn đã chọn

+ Giải phương trình theo ẩn đó

Trang 31

5.7153

<= > 3

3

5.6

+ Chú ý: Nếu dòng đi qua MN theo chiều ngược lại thì sẽ có kết quả khác

Cách 3 Dùng phương pháp chuyển mạch:

-Phương pháp chung:

+Chuyển mạch sao thành mạch tam giác và ngược lại.(   )

+Vẽ lại mạch điện tương đương, rồi dụng định luật Oâm, tính điện trở toàn mạch, tính các dòng qua các điện trở

a/ Phương pháp chuyển mạch : => .

- Lồng hai mạch vào nhau, sau đó tính x,y, z theo R1, R2, R3

Y X R R R

R R R

3 2 1

(1)

Z Y R R R

R R R

3 1 2

(2)

Z X R R R

R R R

2 1 3

(3)Cộng 3 phương trình theo vế rồi chia cho 2 ta được

Z Y X R

R R

R R R R R R

1 3 3 2 2 1

(4)Trừ (4) cho (1), (2), (3) ta được:

Z =

3 2 1

3

2

R R R

R R



 ; X =

3 2 1

3

1

R R R

R R



 ; Y =

3 2 1

2

1

R R R

R R

y

xzA

Trang 32

2

X

Z R R

R Z

1

R

R R R R

R

R R R R R R

Y    ;

1

1 3 3 2 2 1

R

R R R R R R

Z   

X,Y,Z =

Điện trở vuông góc

c/ Áp dụng giải bài toán trên.

* Theo cách chuyển tam giác thành sao

- Mạch điện tương đương lúc này là: [(R1nt X) // (R3 nt Y)] nt Y

- Tính được điện trở toàn mạch

YX

3 N R4

Trang 33

Ta cĩ mạch tương đương: Gồm {(Y// R3) nt (Z // R4)}// X

- Ta tính được điện trở tương đương của mạch AB

Thường dùng để rèn luyện tính tốn về dịng điện khơng đổi

a Khuyết 1 điện trở ( Cĩ 1 điện trở bằng khơng vd R1= 0)

b Khuyết 2 điện trở (cĩ 2 điện trở bằng 0)

- Khuyết R1 và R3: chập AMN ta cĩ mạch tương đương gồm : R2 // R4

- Khuyết R2 và R4 tương tự như trên

- Khuyết R1 và R5 : chập AM lúc này R3 bị nối tắt (I3 = 0), ta cĩ mạch tương đương gồm : R2 // R4 Aùpdụng tính được I2, I4, trở về sơ đồ gốc tính được I1, I5

- Khuyết R2 và R5 ; R3 và R5 ; R4 và R5 tương tự như khuyết R1 và R5

c Khuyết 3 điện trở (cĩ 3 điện trở bằng 0)

Trang 34

MễN : VẬT Lí 11 GIÁO VIấN: NGUYỄN VĂN HINH

- Khuyết R1, R2, R3 ta chập AMN Ta cú mạch tương đương gồm R2 // R4 Thỡ cỏch giải vẫn như khuyết 2 điện trở

- Khuyết R1, R5, R4 ta chập A với M và N với B Ta thấy R2, R3 bị nối tắt

IV LUYỆN TẬP

Bài 1;

Cho mạch cầu điện trở nh (H - 1.1)

1 - Chứng minh rằng, nếu qua R5 có dòng

1

R

R R

của đoạn mạch AB (H 2.3a)

b- Đặt vào hai đầu đoạn AB một hiệu điện thế không đổi U = 3 (V) Hãy tính cờng độ dòng điện qua các điện trở và hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở

BUỔI 8: CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT ễM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

I MỤC TIấU

- Viết và vận dụng được biểu thức của định luật ụm cho toàn mạch

1 Định luật ễm đối với toàn mạch

a Toàn mạch: là mạch điện kớn cú sơ đồ như sau:

trong đú: nguồn cú E và điện trở trong r, RN là điện

trở tương đương của mạch ngoài

b Định luật ễm đối với toàn mạch

- Độ giảm thế trờn đoạn mạch: UN = I.RN = E - I.r

- Suất điện động của nguồn: E = I.(RN + r)

2 Trường hợp cú mỏy thu điện (ăcquy nạp điện)

-RNI

Ep,rp

E, r

Trang 35

MÔN : VẬT LÝ 11 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HINH Chú ý: + Nguồn điện nếu dòng điện đi ra từ cực dương.

+ Máy thu điện nếu dòng điện đi vào cực dương

3 Định luật Ôm tổng quát đối với mạch kín

- Dựa vào chiều dòng điện đề cho (hay chọn) để phân biệt nguồn điện và máy thu điện

- Tính điện trở tương đương của mạch ngoài bằng các phương pháp đã biết

Chú ý: + Nếu tìm được I > 0 thì đó là chiều thực của dòng điện trong mạch.

+ Nếu I < 0 chì chiều dòng điện trong mạch là chiều ngược lại

+ Nếu mạch có tụ điện thì không có dòng điện chạy qua tụ điện

E = 6V, r = 1, R1 = 0,8, R2 = 2, R3 = 3

Tính hiệu điện thế hai cực của nguồn điện và cường độ

dòng điện chạy qua các điện trở

Hướng dẫn:

- Điện trở tương đương mạch ngoài: Rtđ = 2

- Cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1:

- Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = I1.R1 = 1,6 V

- Hiệu điện thế hai đầu R1 và R3: U2 = U3 = U – U1 = 4 – 1,6 = 2,4 V

- Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = 2

- Hiệu điện thế giữa M, N : UMN = I.RMN = 0,3A

- Cường độ dòng điện qua R2: I2 =

1 2

0,05

MN U

A

R R 

- Hiệu điện thế giữa A,N: UAN = I2.R2 = 0,2V

- Hiệu điện thế giữa N và B: UNB = I.R4 = 0,88V

- Hiệu điện thế giữa A và B : UAB = UAN + UNB = 1,08 V

Trang 36

Hướng dẫn:

- Điện trở tương đương của mạch: Rtđ = 3,6

- Cường độ dòng điện qua mạch chính:

- Hiệu điện thế hai dầu A và B: UAB = I.RAB = 7,02 V

- Cường độ dòng điện qua R1và R3: I13 =

N

R r

E.r  UN(RN+r) = E RN

- Khi RN = 14  10,5(14+r) = 14E (1),

- Khi RN = 18  10,8 (18+r) = 18E (2)

Giải hệ phương trình ta được r = 2, thế vào ta được E = 12V

Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ,

bỏ qua các đoạn dây nối, cho biết E = 3V;

R1 = 5, Ra = 0, ampe kế chỉ 0,3A, vôn kế chỉ 1,2V

Tính điện trở trong của nguồn điện

Hướng dẫn:

- Ta có: U1 = I.R1 = 1,5 V

- Hiệu điện thế mạh ngoài: UN = U1 + U2 = 2,7V

- Có: UN = E - I.r  r = 1

Biết R2 = 2,R3 = 3 Khi K mở, vôn kế chỉ 6V,

Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A

a Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

b Tính R1 và cường độ dòng điện qua R2 và R3

2

1,2 0,8

A

V

R3E,r

Trang 37

2 Nếu mắc điện trở 16  với một bộ pin thì cường độ dòng điện trong mạch bằng 1 A Nếu mắc điện

trở 8  vào bộ pin đó thì cường độ bằng 1,8 A Tính suất điện động và điện trở trong của bộ pin

Đ s: 18 V, 2 

3 Một nguồn điện có suất điện động là 6 V, điện trở trong r = 2 , mạch ngoài có điện trở R.

a Tính R để công suất tiêu thụ mạch ngoài là 4 W

b Với giá trị nào của R để công suất mạch ngoài có giá trị cực đại? Tính giá trị đó?

Đ s: 4  (1 ); 2 , 4,5 W

4 Mắc một bóng đèn nhỏ với bộ pin có suất điện động 4,5 v thì vônkế cho biết hiệu điện thế giữa hai

đầu bóng đèn là 4 V và ampe kế chỉ 0,25 A Tính điện trở trong của bộ pin

Đ s: 2 

5 Mắc một dây có điện trở 2  với một pin có suất điện động 1,1 V thì có dòng điện 0,5 A chạy qua

dây Tính cường độ dòng điện nếu đoản mạch ?

Đ s: 5,5 A

6 Dùng một nguồn điện để thắp sáng lần lượt 2 bóng đèn có điện trở R1 = 2  và R2 = 8 , khi đócông suất tiêu thụ của hai bóng đèn là như nhau Tìm điện trở trong của nguồn điện ?

Đ s: 4 

7* Vôn kế chỉ 6 V khi mắc vào hai cực của một nguồn điện Mắc thêm vào hai cực ấy một đèn A thì

vôn kế chỉ 3 V Hãy tìm số chỉ của Vôn kế khi mắc thêm đèn B giống như đèn A:

a Nối tiếp với đèn A

b Song song với đèn A

8 Điện trở của bóng đèn (1) và (2) lần lượt là 3  và 12  Khi lần lượt mắc từng cái vào nguồn điện

thì công suất tiêu thụ của chúng bằng nhau Tính:

a Điện trở trong của nguồn điện

b Hiệu suất của mỗi đèn

Đ s: 6 , 33,3 %, 66,7 %

9 Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, biết  = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1  +

-a Muốn cho công suất mạch ngoài lớn nhất, R phải có giá trị bằng bao  r nhiêu ?

a phải chọn R bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ trên R là lớn nhất?

tính công suất lớn nhất đó ?

Đ s: 1 ; 2, 4 

10 Cho mạch điện như hình trong đó 1 = 8 V, r1= r2 = 2  Đèn có ghi 12 V – 6 W 1, r1

Xác định giá trị của 2 biết rằng đèn sáng bình thường

b Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ trên R đạt giá trị cực đại ?

Tính giá trị cực đại này ?

Trang 38

12 Cho mạch điện như hình vẽ, 1 = 10 V, 2 = 2 V, r1 = r2 = 1  R là biến trở

a Điều chỉnh R = 10 , tìm hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn 2.

Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R trong 5 phút ?

b Điều chỉnh R sao cho hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn 1 bằng không RTính R ?

c Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ trên R đạt giá trị cực đại?

Tính giá trị cực đại này?

a Tính suất điện động của nguồn?

b Đổi chổ nguồn và Vôn kế, tìm số chỉ của V ?

Đ s: 18 V, 13,5 V

15 Cho mạch điện như hình trong đó 2 = 6 V, r1 = 2 

Đèn ghi 12 V- 6 W Xác định giá trị của 1 và r2 biết đèn sáng thường 1

Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn 2 là 5 V

Đ s: 8 V, 2  Đ

2

Trang 39

BUỔI 9: CHỦ ĐỀ 3: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN

I MỤC TIÊU

- Viết và vận dụng được biểu thức của định luật ôm đối với các loại đoạn mạch giải một số bài tập liênquan

- Nêu được khái niệm nguồn phát, máy thu và giải một số bài tập liên quan

1 Định luật Ohm chứa nguồn

UAB = -E + I (R +r)

Đối với nguồn điện, dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương.

2 Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện

UAB = E + I (R +r)

Đối với máy thu, dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm.

3 Công thức định luật Ôm tổng quát cho đoạn mạch chứa nguồn và mày thu.

UAB = E I.(RAB+r)

Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B

+ Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A

+ Lấy (+ E) khi A nối với cực dương

+ Lấy (- E) khi A nối với cực âm

III PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

1 Phương pháp giải bài tập định luật Ôm đối với đoạn mạch

- Xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch (hay chọn chiều )

- Xác định điện trở tương đương của đoạn mạch RAB

- Vận dụng định luật Ôm tổng quát đối với đoạn mạch:

UAB = E I.(RAB+r)

Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B

+ Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A

+ Lấy (+ E) khi A nối với cực dương

+ Lấy (- E) khi A nối với cực âm

Trang 40

- Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán

2 Phương pháp giải bài tập về định luật Ôm toàn mạch

- Xác định bộ nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm Eb, rb theo các phương pháp đã biết

- Xác định mạch ngoài gồm các điện trở được mắc nối tiếp hay song song để tìm Rtđ theo các phương pháp đã biết

- Vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch: I =

a Giả sử dòng điện trong mạch có chiều từ A đến B

- Áp dụng định luật Ôm ta được: UAB = - E1 + E2 + I.(R + r1 + r2) hay I = 1

E U E U U

Giải phương trình này ta được U = 11,58V

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	4,56 MB
File đính kèm	GIAO AN DAY THEM 11.rar (2 MB)