Công của lực điện tác dụng lên điện tích q chuyển động từ M đến N trong điện trường là: AMN qEM ' N ' Trong đó M’, N’ là hình chiếu của M và N lên Ox Ox có chiều trùng với chiều của đư[r]
(1)Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Chương I: ĐIỆN TÍCH.ĐIỆN TRƯỜNG Chủ đề 1: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG I LÝ THUYẾT Điện tích *Điện tích là vật mang điện (nhiễm điện) *Điện tích điểm là điện tích có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét *Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích khác dấu thì hút * Đơn vị điện tích là Cu lông, kí hiệu là C * Điện tích êlectron là điện tích âm và có độ lớn e = 1,6 10-19C *Trong tự nhiên không có hạt nào có điện tích nhỏ e Độ lớn điện tích hạt số nguyên lần e Định luật Cu lông * Phát biểu: Độ lớn lực tương tác hai điện tích điểm đứng yên chân không tỉ lệ thuận với tích các độ lớn hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Phương lực tương tác hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó q q * Biểu thức: F k 2 r Trong đó: r là khoảng cách hai điện tích điểm N m k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị đo Trong hệ SI, k = 9.10 C2 * Chú ý: Lực tương tác các điện tích điện môi (chất cách điện) nhỏ chân không lần ( gọi là số điện môi) q q F k 22 r II BÀI TẬP Bài Tính lực tương tác điện êlectron và hạt nhân nguyên tử hiđrô Biết điện tích chúng có độ lớn 1,6.10-19C và khoảng cách chúng là 5.10-9cm So sánh với lực vạn vật hấp dẫn chúng ? Nm Cho biết G = 6,672.10-11( ), me= 9,11.10-31kg và mp= 1,67.10-27kg kg ĐS: Fđ = 0,92.10-7N và Fhd = 0,4.10-46N Bài Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách khoảng r1= 2cm thì lực đẩy chúng là F1=1,6.10-4N a) Tìm độ lớn các điện tích đó b) Tìm khoảng cách r2 chúng để lực đẩy là F2 = 2,5.10-4N ĐS: a 2,7.10-9C; b 1,6cm -6 Bài Xác định lực tương tác điện hai điện tích q1= +3.10 C và q2= -3.10-6C cách khoảng r =3cm hai trường hợp: a) Đặt chân không b) Đặt dầu hỏa ( ) ĐS: a 90N; b 45N Bài Hai điện tích điểm q1=q2=4.10-10C đặt hai điểm A và B cách khoảng a=10cm không khí Xác định lực điện mà q1 và q2 tác dụng lên q3=3.10-12C đặt C cách A và B khoảng a ĐS: 1,87.10-9N Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (2) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Bài Có hai điện tích q và –q đặt hai điểm A và B cách khoảng AB=2d Một điện tích dương q1=q đặt trên đường trung trực AB cách AB khoảng x a) Xác định lực điện tác dụng lên q1 b) Áp dụng số q =2.10-6C; d=3cm; x=4cm ĐS: 17,28N Bài Hai cầu kim loại nhỏ giống tích điện q1=4.10-7C và q2 hút lực 0,5N chân không với khoảng cách chúng là 3cm a) Tính điện tích q2 b) Cho hai cầu tiếp xúc đặt xa cách 3cm Tìm lực tương tác ĐS: a q2=-1,25.10-7C; b F=0,189N Bài Hai cầu nhỏ giống kim loại, có khối lượng 5g, treo vào cùng điểm O hai sợi dây không dãn, dài 10cm Hai cầu tiếp xúc với Tích điện cho cầu điện tích q thì thấy hai cầu đẩy hai dây treo hợp với góc 600 Lấy g=10m/s2 Tính điện tích mà ta đã truyền cho các cầu? ĐS: q 3,58.107 C Bài Hai cầu giống tích điện q1=q2=10-6C treo vào cùng điểm O hai sợi dây, không dãn, dài 10cm Khi hai điện tích cân thì hai điện tích điểm và điểm treo tạo thành tam giác Tìm lực căng dây treo ĐS: 1,8N Bài Hai cầu nhỏ kim loại treo vào điểm O hai sợi dây mảnh có chiều dài l=50cm Mỗi cầu có khối lượng m=0,1g và tích điện cùng dấu gấp đôi q và 2q Chúng đẩy và nằm cân cách r =14cm a) Tính góc nghiêng hai sợi dây so với đường thẳng đứng b) Tìm điện tích cầu ĐS: a 80; b q= 1,23.10-8C Bài 10 Cho hai điện tích q và 4q đặt trên trục xx’ cách khoảng a a) Phải đặt điện tích q3 đâu để nó cân Tìm điều kiện để q3 cân bền b) Muốn ba điện tích đó cân thì q3 phải đặt đâu và bao nhiêu? ĐS: a q3 đặt cách d khoảng x=a/3 q3 cùng dấu với q b q3 đặt cách d khoảng x=a/3 và q3 = -4/9q Bài 11 Hai cầu nhỏ nhau, mang điện tích q1 và q2 đặt không khí, cách 20cm thì hút lực F1= 5.10-7N Nối hai cầu dây dẫn, sau đó bỏ dây nối Với khoảng cách cũ thì hai cầu đẩy lực F2=4.10-7N Tính q1 và q2? 10 ĐS: q1 109 (C ) và q2 109 (C ) 3 Bài 12 Hai cầu nhỏ có khối lượng m1=m2=0,01(g) treo vào hai sợi dây dài có chiều dài l =50cm (bỏ qua khối lượng sợi dây) vào chung điểm treo O, tích điện nhau, cùng dấu đẩy và cách 6cm a) Tìm độ lớn điện tích cầu b) Nhúng hệ thống vào rượu Êtylic ( 27 ) Tìm khoảng cách hai cầu (Bỏ qua lực đẩy Ácsimét và có thể dùng công thức gần đúng) c) Nhúng hệ thống vào dầu hỏa ( ) Tìm khối lượng riêng cầu để góc lệch hai sợi dây dầu hỏa góc lệch hai sọi dây không khí Cho biết khối lượng riêng dầu hỏa là d 0,8.103 (kg / m3 ) ĐS: a q=+1,55.10-10C; b r2=2cm; c 1,6.103kg/m3 Bài 13 Một cầu có khối 10g treo vào sợi dây cách điện Quả cầu mang điện tích q1=10-7C Đưa cầu mang điện tích q2 lại gần thì cầu thứ lệch khỏi vị trí lúc đầu, dây treo hợp với Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (3) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN đường thẳng đứng góc 300 Khi đó hai cầu cùng nằm trên mặ phẳng nằm ngang và cách 3m Lấy g=10m/s2 Xác định dấu, độ lớn q2 và lực căng sợi dây? ĐS: q2=0,58.10-7C và T=0,115N Bài 14 Hai cầu nhỏ mang điện tích cùng dấu q1 và q2 treo vào điểm O chug hai dây mảnh, không dãn, Hai cầu đẩy và góc hai dây là 1 600 Cho hai tiếp xúc lại cô lập chúng thì chúng đẩy mạnh và góc hai dây treo bây là 900 q Tìm tỉ số ? ĐS: x1= 11,76 và x2=0,085 q2 Bài 15 Hai cầu nhỏ nhau, mang điện tích q1 và q2 đặt chân không, cách r1=20cm thì hút lực F1= 5.10-7N Nếu đặt thủy tinh dày d =5cm; vào hai cầu thì lực hút F2 chúng là bao nhiêu? r1 7 ĐS: F2 F1 3, 2.10 ( N ) r1 d ( 1) Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (4) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Chủ đề 2: ĐIỆN TRƯỜNG I LÝ THUYẾT Điện trường - Xung quanh điện tích có điện trường Các điện tích tương tác với là vì điện trường điện tích này tác dụng lên điện tích - Tính chất điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt nó Cường độ điện trường - Giả sử ta có số điện tích thử q1, q2, q3, Đặt các điện tích này điểm định F điện trường thì các lực tác dụng lên chúng là F1 , F2 , F3 , là khác thương số thì q F không đổi Thương số đặt trưng cho điện trường điểm xét mặt tác dụng lực và gọi là cường q F độ điện trường E q - Trong trường hợp ta đã biết véc tơ cường độ điện trường E thì ta suy F qE + Nếu q > thì F cùng chiều với E + Nếu q > thì F ngược chiều với E - Trong hệ SI, đơn vị cường độ điện trường là vôn trên mét, kí hiệu V/m Đường sức điện a) Định nghĩa: Đường sức điện là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tuyến bất kì điểm nào trên đường trùng với hướng véc tơ cường độ điện trường điểm đó b) Quy tắc vẽ đường sức - Tại điểm điện trường ta có thể vẽ đường sức điện và mà thôi - Các đường sức điện là các đường cong không kín Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng điện tích âm - Các đường sức điện không cắt - Nơi nào có cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện đó vẽ mau (dày hơn), nơi nào có cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện đó vẽ thưa c) Điện phổ: Dùng loại bột cách điện rắc vào dầu khuấy Sau đó đặt cầu nhiễm điện vào dầu Gõ nhẹ vào khay dầu thì các hạt bột xếp thành các “đường hạt bột” Ta gọi hệ các đường hạt bột đó là điện phổ cầu nhiễm điện Điện phổ cho phép ta hình dung dạng và phân bố các đường sức điện Điện trường - Một điện trường mà véctơ cường độ điện trường điểm gọi là điện trường - Các đường sức điện trường là các đường thẳng song song và cách Điện trường điện tích điểm Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây điểm cách điện tích Q khoảng r là: Q E 9.109 r - Nếu Q > thì véc tơ cường độ điện trường hướng xa điện tích Q - Nếu Q < thì véc tơ cường độ điện trường hướng phía điện tích Q Nguyên lí chồng chất điện trường Giả sử ta có hệ n điện tích điểm Q1, Q2, …, Qn Gọi E là cường độ điện trường hệ điểm nào đó E1 là cường độ điện trường điện tích Q1, E2 là cường độ điện trường điện tích Q2, … En là cường độ điện trường điện tích Qn Khi đó ta có: E E1 E2 En Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (5) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN II BÀI TẬP Bài 1: Điện tích điểm q = - 3.10-6C đặt điểm điện trường mà đó véctơ cường độ điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống và có cường độ E =12000V/m Xác định phương, chiều và độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích q ? Hướng dẫn giải Ta có: F q.E Vì q < nên F có phương thẳng đứng, có chiều từ lên trên và có độ lớn F q E 0, 036( N ) Bài tập tương tự: Một điện tích điểm q1 = 8.10-8C đặt điểm O Trong chân không a Xác định cường độ điện trường điểm M cách O đoạn 30cm b Nếu đặt điện tích q2 = - q1 M thì q2 chịu lực tác dụng nào? Hướng dẫn giải: q a Cường độ điện trường M: E M k 8000V r 3 b Lực điện tác dụng lên q2: F q E 0, 64.10 N Vì q2 <0 nên F ngược chiều với E Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = -4.10-6C và q2=10-6C đặt hai điểm A và B cách 8cm Xác định vị trí M mà đó cường độ điện trường ? Hướng dẫn giải * Điện trường tổng hợp M: E E1 E2 * Để E thì E1 E2 (Hai véctơ trực đối) +Vì E1 và E2 cùng phương nên M phải nằm trên đường thẳng AB + Vì q1 và q2 trái dấu và q1 q2 nên M nằm ngoài AB và gần B * Đặt BM=x, ta có: k q1 k q 2 x 8(cm) Vậy: M cách B 8cm và cách A 16cm ( AB x) x Bài 3: Hai điện tích +q và – q (q >0) đặt hai điểm A và B với AB = 2a M là điểm nằm trên đường trung trực AB cách AB đoạn x a Xác định vectơ cường độ điện trường M b Xác định x để cường độ điện trường M cực đại, tính giá trị đó Hướng dẫn giải: E1 M a Cường độ điện trường M: E q E1 E k 2 a x x A Giáo Án Tă Chăn 11 a H ta có: E2 a E E1 E Hình bình hành xác định E là hình thoi: B E = 2E1cos Năm hăc (2009-2010) Lop11.com 2kqa (1) 3/ a x Trang (6) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN b Từ (1) Thấy để Emax thì x = 0: 2kq Emax = E1 2 a x Bài 4: Một cầu nhỏ khối lượng m=0,1g mang điện tích q = 10-8C treo sợi dây không giãn và đặt vào điện trường E có đường sức nằm ngang Khi cầu cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 45 Lấy g = 10m/s2 Tính: a Độ lớn cường độ điện trường b Tính lực căng dây Hướng dẫn giải: a) Ta có: tan qE mg E mg.tan mg b) Lực căng dây: T R cos 10 V / m q 2.10 2 N Bài 5: Cho hai điểm A và B cùng nằm trên đường sức điện trường điện tích điểm q > gây Biết độ lớn cường độ điện trường A là 36V/m, B là 9V/m a) Xác định cường độ điện trường trung điểm M AB b) Nếu đặt M điện tích điểm q0 = -10-2C thì độ lớnn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều lực q A M B Hướng dẫn giải: a) Ta có: EM EA k EB k q OA q OB EM k 36V / m (1) 2 9V / m (2) q OM (3) OB Lấy (1) chia (2) OB 2OA OA OA Lấy (3) chia (1) E A OM EM Với: OM Giáo Án Tă Chăn 11 OA OB 2 OA 1,5OA E M 16V E A OM 2, 25 EM Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (7) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN b) Lực từ tác dụng lên qo: F q E M vì q0 <0 nên F ngược hướng với E M và có độ lớn: F q E M 0,16N Bài 6: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10-5C đặt hai điểm A và B chất điện môi có =4, AB=9cm Xác định véc tơ cường độ điện trường điểm M nằm trên đường trung trực AB cách AB đoạn d= cm Hướng dẫn giải: E E2 a Cường độ điện trường M: E1 q E1 E k 2 a x d q1 a a Hình bình hành xác định E là hình thoi: q2 E = 2E1cos A ta có: M E E1 E H B 2kqd a d 3/ =2,8.104V/m Bài 7: Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt A và B không khí cho biết AB = 2a E2 E a) Xác định cường độ điện trường điểm M trên đường trung trực AB cách Ab đoạn h b) Định h để EM cực đại Tính giá trị cực đại này Hướng dẫn giải: a) Cường độ điện trường M: E1 M h q1 a A E E1 E a q Ta có: E1 E k 2 a x q2 H B Hình bình hành xác định E là hình thoi: E = 2E1cos 2kqh a h 3/ b) Định h để EM đạt cực đại: a h a h h 2 27 3/ 3 2 2 2 a h a h a h a h 2 Giáo Án Tă Chăn 11 a a 2 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (8) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN 2kqh 4kq Do đó: E M 3 3a a h 2 a 4kq a EM đạt cực đại khi: h h EM max 3a 2 Bài 8: Bốn điểm A, B, C, D không khí tạo thành hình chưc nhật ABCD cạnh AD = a = 3cm, AB = b = 4cm Các điện tích q1, q2, q3 đặt A, B, C Biết q2=-12,5.10-8C và cường độ điện trường tổng hợp D Tính q1, q2 Aq1 q2 E3 B E2 q3 C E13 D E1 Hướng dẫn giải: Vectơ cường độ điện trường D: E D E1 E3 E E13 E Vì q2 < nên q1, q3 phải là điện tích dương Ta có: q1 q AD k 2 AD BD BD 3 a AD 8 q 2, 7.10 C q q1 2 2 a h AD AB E1 E13cos E 2cos k q1 AD BD 2 q2 Tương tự: E3 E13 sin E sin q3 b a b q 6, 4.10 8 C BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài Cho hai điện tích +q và –q đặt hai điểm A và B cách khoảng a=3cm chân không Cho q=2.10-6C a) Xác định cường độ điện trường C là trung điểm AB b) Xác định cường độ điện trường D nằm trên đường trung trực AB và cách A khoảng a c) Xác định lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích +q đặt C và D ĐS: a.EC=16.107V/m; b ED=2.107V/m; c FC=320N, FD=40N Bài Có ba điện tích điểm, cùng độ lớn q đặt ba đỉnh tam giác cạnh a Xác định cường độ điện trường điểm đặt điện tích hai điện tích gây hai trường hợp a) Ba điện tích cùng dấu b) Một điện tích trái dấu với hai điện tích còn lại Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (9) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN q , có phương là đường trung trực tam giác a2 q b k , có phương song song với cạnh tam giác a Bài Có điện tích điểm cùng độ lớn q đặt đỉnh hình vuông cạnh a Xác định cường độ điện trường gây điện tích đó tâm O hình vuông các trường hợp sau: a) Bốn điện tích cùng dấu b) Hai điện tích có dấu + và hai điện tích có dấu – 4q ĐS: a E=0; b k 2 a -9 -9 Bài Có hai điện tích q1= 5.10 C và q2=-5.10 C đặt cách 10cm chân không Xác định cường độ điện trường M các trường hợp sau: a) Cách hai điện tích b) Cách q1 5cm và q2 15cm ĐS: a 36000V/m, hướng phía q2; b 16000V/m, hướng xa q1 Bài Có hai điện tích điểm q1 =q2=5.10-16C đặt cố định hai điểm B,C tam giác cạnh a=8cm Các điện tích đặt không khí a) Xác định cường độ điện trường đỉnh A tam giác nói trên b) Câu trả lời thay đổi nào q1 = 5.10-16C và q2 = - 5.10-16C ĐS: E=1,2.10-3V/m, phương vuông góc BC và hướng phía xa trung điểm BC b E=0,7.10-3C, phương song song với BC Bài Ba điện tích có cùng độ lớn q đặt ba đỉnh tam giác cạnh a Xác định cường độ điện trường trọng tâm G tam giác các trường hợp: a) Ba điện tích cùng dấu b) Một điện tích trái dấu với hai điện tích còn lại 6k q ĐS: a E=0, b E a -8 Bài Tại hai điểm A và B cách 5cm chân không có hai điện tích q1=+16.10 C và q2 = -910-8 C Xác định cường độ điện trường C cách A khoảng 4cm và cách B khoảng 3cm ĐS: 12,7.105V/m Bài Một cầu sắt có bán kính R=1cm mang điện tích q nằm lơ lửng dầu, có điện trường đều, hướng thẳng đứng từ trên xuống và có cường độ E=20000V/m Tính điện tích cầu? Cho biết khối lượng riêng sắt là 7800kg/m3, dầu là 800kg/m3 Lấy g=10m/s2 ĐS: 14,7.10-6C -8 -8 Bài Trong chân không có hai điện tích điểm q1= 2.10 C và q2= -32.10 C đặt hai điểm A và B cách 30cm Xác định vị trí M để cường độ điện trường đó không? ĐS:M cách A 10cm, cách B 40cm Bài 10 Một lắc đơn gồm cầu có trọng lượng P=0,5N và sợi dây mảnh, không dãn Con lắc đặt điện trường có đường sức điện nằm ngang Tích cho cầu điện tích q thì dây treo lệch khỏi phương thẳng đứng góc 450 Tính lực điện tác dụng lên điện tích q và lực căng dây? ĐS: F=0,5N; T=0,707N Bài 11: Một điện tích đặt điểm có cường độ điện trường 0,16 (V/m) Lực tác dụng lên điện tích đó 2.10-4 (N) Tính độ lớn điện tích đó ĐS: q = ( C) ĐS:a k Bài 12: Cường độ điện trường gây điện tích Q = 5.10-9 (C), Tính cường độ điện trường điểm chân không cách điện tích khoảng 10 (cm) ĐS: E = 4500 (V/m) Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang (10) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Bài 13: Ba điện tích q giống hệt đặt cố định ba đỉnh tam giác có cạnh a Tính độ lớn cường độ điện trường tâm tam giác đó ĐS: E = Bài 14: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân không Tính độ lớn cường độ điện trường điểm nằm trên đường thẳng qua hai điện tích và cách hai điện tích đó ĐS: E = 36000 (V/m) -16 Bài 15: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10 (C), đặt hai đỉnh B và C tam giác ABC cạnh (cm) không khí Tính cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC ĐS: E = 1,2178.10-3 (V/m) Bài 16: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân không Tính độ lớn cường độ điện trường điểm nằm trên đường thẳng qua hai điện tích và cách q1 (cm), cách q2 15 (cm) ĐS: E = 16000 (V/m) -16 Bài 17: Hai điện tích q1 = 5.10 (C), q2 = - 5.10-16 (C), đặt hai đỉnh B và C tam giác ABC cạnh (cm) không khí Xác định cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC ĐS: E = 0,7031.10-3 (V/m) Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang 10 (11) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Chủ đề 3: ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ I LÝ THUYẾT Công lực điện trường Công lực điện tác dụng lên điện tích q chuyển động từ M đến N điện trường là: AMN qEM ' N ' Trong đó M’, N’ là hình chiếu M và N lên Ox (Ox có chiều trùng với chiều đường sức) Nhận xét: Công lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường điện trường Do đó, người ta nói điện trường tĩnh là trường (tương tự trường hấp dẫn) Hiệu điện - Hiệu điện hai điểm điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả thực công điện trường điện trường hai điểm đó A - Công thức: U MN VM VN MN (V) q - Hiệu điện không phụ thuộc vào cách chọn mốc để tính điện Liên hệ điện trường và hiệu điện U - Liên hệ điện trường và hiệu điện thế: E MN M 'N ' - Trong trường hợp không chú ý đến dấu các đại lượng thì ta có thể viết: U E (d là khoảng cách hai điểm M’ và N’) d II BÀI TẬP Bài Hãy tính công lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q =10-8C theo các cạnh tam giác ABC cạnh a=20cm điện trường đều, có véc tơ cường độ điện trường E // BC và có cường độ E= 3000V/m ĐS: AAB= -3.10-6J, ABC= 6.10-6J ACA= -3.10-6J Bài Trong vật lý người ta thường dùng đơn vị lượng là electron vôn, kí hiệu là eV Electron vôn là lượng mà electron thu nó qua đoạn đường có hiệu điện 1V a) Tính lượng eV J b) Tính vận tốc electron có lượng 0,01MeV (1MeV=106eV) ĐS: a 1eV=1,6.10-19-J; b.5,9.107m/s Bài Một Electron bay điện trường Khi qua M có điện VM=240V thì có vận tốc vM=107(m/s) Khi qua điểm N nó có vận tốc vN=6.106(m/s) Tính điện điểm N ĐS: VM=422V Bài Một electron bay với vận tốc v =8.106m/s từ điểm có điện V1=600V theo hướng đường sức điện Hãy xác định điện V2 điểm mà đó electron dừng lại ĐS: V2=418V -8 Bài Một hạt bụi có khối lượng m=1mg tích điện dương q =5.10 C lơ lửng chình hai kim loại phẳng nằm ngang, tích điện trái dấu và cách khoảng d = 20cm Cho g=10m/s2 a) Xác định hiệu điện U hai kim loại phẳng b) Hạt bụi chuyển động nào ta đổi dấu hai kim loại Tìm thời gian để hạt bụi chạm vào kim loại ĐS: U=40V, t =0,1s Bài Hai kim loại phẳng nằm ngang, song song và cách d=10cm Hiệu điện giãu hai là U=910V Một electron có vận tốc ban đầu v0= 64.105m/s chuyển động dọc theo đường sức phía tích điện âm a) Tính gia tốc electron Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang 11 (12) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN b) Electron chuyển động nào Biết điện trường hai là và bỏ qua tác dụng trọng lực ĐS: a a=16.1014m/s2; b Chuyển động chậm dần, 1,28cm thì dừng lại, dổi chiều và chuyển động NDĐ với cùng gia tốc Bài Hai kin loại phẳng cách d=5cm tích điện trái dấu hiệu điện hai là U=157V Ở tụ tích điện dương có lỗ nhỏ, ta bắn qua lỗ nhỏ đó electron theo chiều đường sức điện trường vào hai a) Tìm điều kiện vận tốc ban đầu v0 electron bắn vào để nó có thể tới âm Bỏ qua tác dụng trọng lực b) Giả sử có electron bắn và vừa dừng lại đến sát âm quay trở lại Tìm động electron lúc khỏi hai kim loại và thời gian chuyển động electron hai kim loại ĐS:a v0 7,43.106m/s; b.Wđ=2,512.10-17J, t=2,7.10-8s Bài Cho hai kim loại phẳng có độ dài l=5cm đặt nằm ngang, song song, cách khoảng d =2cm Giữa hai kim loại có hiệu điện U=910V Một electron bay theo phương nằm ngang vào hai với vận tốc ban đầu v0= 5.104km/s Tính độ lệch electron khỏi phương ban đầu nó vừa khỏi hai kim loại Coi điện trường hai kim loại là và bỏ qua tác dụng trọng lực ĐS: h = 0,4cm Bài Hai kim loại phẳng có chiều dài l =16cm, đặt song song cách khoảng d=10cm, tích điện hiệu điện chúng là U=9kV Một electron bay vào điểm cách hai kim loại và theo phương vuông góc với đường sức điện trường với động là W0đ = 18keV Khối lượng êlectron là m = 9.1.10-31kg Bỏ qua tác dụng trọng lực a) Viết phương trình quỹ đạo electron theo m, d, U và v0 b) Tìm độ lệch ngang h êlectron khỏi hai kim loại c) Xác định véctơ vận tốc êlectron khỏi hai kim loại (độ lớn và góc lệch) d) Tìm điều kiện hiệu điện U để êlectron thoát khỏi tụ eU x ; b h=0,032m, t=2.10-9s; c 85,67.106m/s, 210 46 ' ; d U<14kV ĐS: a y 2mdv0 Bài 10 Một êlectron bắn vào điện trường lòng hai kim loại phẳng với vận tốc ban đầu v0=4.106m/s, hợp góc 300 so với trục song song với hai kim loại Biết chiều dài các kim loại là 50cm, đặt cách 30cm Tìm hiệu điện U hai kim loại để êlectron bay khỏi hai kim loại theo phương song song với các Bỏ qua tác dụng trọng lực ĐS: U=23,7V Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang 12 (13) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN I LÝ THUYẾT Định nghĩa - Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần Mỗi vật dẫn là tụ - Tụ điện phẳng: Hai tụ là hai kim loại phẳng có kích thước lớn, đặt đối diện và song song với - Độ lớn điện tích trên tụ gọi là điện tích tụ điện Điện dung tụ điện - Điện dung tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện cho tụ điện Q - Công thức tính điện dung tụ điện: C U - Đơn vị điện dung : Fara, kí hiệu F Người ta còn dùng các đơn vị khác: milifara (mF), micrôfara( F ), nanôfara (nF) picôfara (pF) 1F 103 mF 106 F 109 nF 1012 pF S - Điện dung tụ điện phẳng: C 9.109.4 d Trong đó S là phần diện tích đối diện hai bản, d là khoảng cách hai và là hẳng số điện môi chất điện môi chiếm đầy hai Ghép tụ điện - Ghép song song: U U1 U U n Q Q1 Q2 Qn C C1 C2 Cn - Ghép nối tiếp: Q Q1 Q2 Qn U U1 U U n 1 1 C C1 C2 Cn II BÀI TẬP Bài Hai tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 60cm, khoảng cách hai là d=2mm Giữa hai là không khí a) Tính điện dung tụ điện b) Có thể tích điện cho tụ điện điện tích lớn bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng Cho biết điện trường đánh thủng không khí là 106V/m Hiệu điện lớn hai là bao nhiêu? ĐS: a 5.10-9F; b 2000V, 10-5C Bài Một tụ điện không khí có điện dung C=2000pF mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện U=5000V a) Tính điện tích tụ điện b) Người ta ngắt tụ khỏi nguồn nhúng nó chìm hẳn vào điện môi lỏng có số điện môi Tìm điện dung tụ điện và hiệu điện tụ điện đó ĐS:a 10-5C; b.2.10-5C, 2500V Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang 13 (14) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN CHỦ ĐỀ 5: ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA MỘT ĐOẠN MẠCH Công: Công dòng điện là công lực điện thực làm di chuyển các điện tích tự đoạn mạch Công này chính là điện mà đoạn mạch tiêu thụ và tính bởi: A = U.q = U.I.t (J) U : hiệu điện (V) I : cường độ dòng điện (A) I q : điện lượng (C) A B U t : thời gian (s) Công suất Công suất dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực công nó Đây chính là công suất điện tiêu thụ đoạn mạch Ta có : P A U I t (W) Định luật Jun - Len-xơ: Nếu đoạn mạch có điện trở R, công lực điện làm tăng nội vật dẫn Kết là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt Kết hợp với định luật ôm ta có: U2 A Q R.I t t R (J) Đo công suất điện và điện tiêu thụ đoạn mạch Ta dùng ampe - kế để đo cường độ dòng điện và vôn - kế để đo hiệu điện Công suất tiêu thụ tính hởi: P = U.I (W) - Người ta chế tạo oát-kế cho biết P nhờ độ lệch kim thị - Trong thực tế ta có công tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết công dòng điện tức điện tiêu thụ tính kwh (1kwh = 3,6.106J) II CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Công Công nguồn điện là công lực lạ làm di chuyển các điện tích hai cực để trì hiệu điện nguồn Đây là điện sản toàn mạch Ta có : A = q.E = E I.t (J) E: suất điện động (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích (C) Công suất Ta có : P A = E I t III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Công và công suất dụng cụ toả nhiệt: - Công (điện tiêu thụ): - Công suất : U2 A R.I t t (định luật Jun - Len-xơ) R U2 P R.I R 2 Công và công suất máy thu điện Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com Trang 14 (15) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN a) Suất phản điện - Máy thu điện có công dụng chuyển hoá điện thành các dạng lượng khác không phải là nội (cơ năng; hoá ; ) Lượng điện này (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện A’ = Ep.q = Ep.I.t Ep: đặc trưng cho khả biến đổi điện thành năng, hoá năng, máy thu điện và gọi là suất phản điện - Ngoài có phần điện mà máy thu điện nhận từ dòng điện chuyển thành nhiệt vì máy có điện trở rp Q’ = rp.I2.t - Vậy công mà dòng điện thực cho máy thu điện tức là điện tiêu thụ máy thu điện là: A = A' + Q' = Ep.I.t + rp.I2.t - Suy công suất máy thu điện: P A = Ep.I + rp.I2 t Ep.I: công suất có ích; rp.I2: công suất hao phí (toả nhiệt) b) Hiệu suất máy thu điện Điện có = ích Với máy thu điện ta có: Điện tiêu Ep I t Ep r H (%) thụ 1 p I Tổng quát : H(%) = U I t U U công suất có ích công suất tiêu thụ Ghi chú : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V) * Pđ: công suất định mức * Uđ: hiệu điện định mức ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH, CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH I ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH Cường độ dòng điện mạch kín: - tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện - tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch E,r I E I rR Ghi chú: * Có thể viết : E = (R + r).I = R.I + r.I = UAB + r.I Nếu I = (mạch hở) r << R thì E = U * Ngược lại R = thì I E,r I E - Ep R r rp * Hiệu suất nguồn điện: B U r.I H (%) E E II ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Định luật Ohm chứa nguồn (máy phát): I Giáo Án Tă Chăn 11 A E : dòng điện có cường độ lớn; nguồn điện bị đoản mạch r * Nếu mạch ngoài có máy thu điện (Ep;rP) thì định luật ôm trở thành: I R B U AB E rR A Năm hăc (2009-2010) Lop11.com I E,r Ep,rp R R A B Trang 15 (16) Trăăng THPT LÊ QUÝ ăÔN GV: NGUYăN HăU TUYÊN Đối với nguồn điện E: dòng điện vào cực âm và từ cực dương UAB: tính theo chiều dòng điện từ A đến B qua mạch (UAB = - UBA) Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: U AB Ep I A rp R E p,rp I R B Đối với máy thu E p: dòng điện vào cực dương và từ cực âm UAB: tính theo chiều dòng điện từ A đến B qua mạch Công thức tổng quát định luật Ohm cho đoạn mạch gồm máy phát và thu ghép nối tiếp: U AB E Ep I E p,rp A R r rp Chú ý: I E ,r R B UAB: Dòng điện từ A đến B (Nếu dòng điện ngược lại là: -UAB) E : nguồn điện (máy phát) E p: máy thu I > 0: Chiều dòng điện cùng chiều đã chọn I < 0: Chiều dòng điện ngược chiều đã chọn R: Tổng điện trở các mạch ngoài r: Tổng điện trở các nguồn máy phát rp: Tổng điện trở các nguồn máy thu Mắc nguồn điện thành bộ: a Mắc nối tiếp: E1,r E2,r E3,r E b E1 E2 E3 En rb r1 r2 r3 rn En,r Eb,rb chú ý: Nếu có n nguồn giống Eb nE rb nr b Mắc xung đối: Eb E1 E2 rb r1 r2 E1,r1 E2,r2 E1,r1 E2,r2 E,r c Mắc song song ( các nguồn giống nhau) Eb E E,r r rb n d Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau) Gọi: m: là số nguồn dãy (hàng ngang) n: là số dãy (hàng dọc) Eb mE rb mr n Tổng số nguồn nguồn: N = n.m Giáo Án Tă Chăn 11 Năm hăc (2009-2010) Lop11.com E,r E,r E,r E,r E,r E,r E,r Trang 16 (17)