3. Neáu ñoaïn maïch laø vaät daãn coù ñieän trôû thuaàn R thì ñieän naêng tieâu thuï cuûa ñoaïn maïch ñöôïc bieán ñoåi hoaøn toaøn thaønh nhieät naêng. Coâng cuûa nguoàn ñieän baèng tích[r]
(1)q F E
CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG.
Gồm ba chủ đề
- Chủ đề 1: Điện tích Lực điện Điện trường. - Chủ đề 2: Điện Hiệu điện thế.
- Chủ đề 3: Tụ điện.
Chủ đề 1: ĐIỆN TÍCH LỰC ĐIỆN ĐIỆN TRƯỜNG.
I Kiến thức:
1 Vật nhiểm điện_ vật mang điện, điện tích_ vật có khả hút vật nhẹ.
Có tượng nhiễm điện nhiễm điện cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc nhiễm điện hưởng ứng
2 Một vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét gọi điện tích điểm
3 Các điện tích dấu đẩy nhau, trái (ngược) dấu hút
4 Định luật Cu_Lơng (Coulomb): Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đạt chân khơng có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng
Công thức: 1.22
r q q k
F Với k =
0 10
(
2
C m
N )
q1, q2 : hai điện tích ñieåm (C )
r : Khoảng cách hai điện tích (m) 5.Lực tương tác điện tích điện mơi (mơi trường đồng tính)
Điện mơi mơi trường cách điện
Các thí nghiệm chứng tỏ rằng, lực tương tác điện tích điểm đặt điện mơi đồng chất, chiếm đầy khơng gian xung quanh điện tích, giãm lần chúng đặt chân không:
22
r q q k F
: số điện mơi mơi trường (chân khơng = 1)
6 Thuyết electron (e) dựa vào cư trú di chuyển e để giải thích tượng điện tính chất điện vật Trong việc vận dụng thuyết e để giải thích tượng nhiễm điện (do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng), ta thừa nhận có e di chuyển từ vật sang vật từ điểm đến điểm vật
7 Định luật bảo tồn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi
8 Xung quanh điện tích tồn điện trường, điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt
9 Cường độ điện trường (cđđt) đặc trưng cho tác dụng lực điện điện trường E Fq
Cường độ điện trường đại lượng vectơ biểu diễn vectơ CĐĐT:
10 Cường độ điện trường điện tích điểm Q điểm cách khoảng r chân khơng (hoặc khơng khí) : 2
(2)Nếu đặt điện tích mơi trường điện môi đồng chất: .r2 Q k E
Với số điện môi
của môi trường
11 Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vectơ cđđt điểm Đường sức điện từ điện tích dương vào (kết thúc) điện tích âm Qua điểm điện trường có đường sức
Quy ước vẽ số đường sức: số đường sức qua điện tích định, đặt vng góc với đường sức điểm mà ta xét tỉ lệ với cđđt điểm
12 Ngun lí chồng chất điện trường: E E1E2 II Hướng dẫn giải tập:
- Trong SGK VL 11, công thức định luật CouLomb dùng để tính độ lớn lực tác dụng hai điện tích điểm Vì vậy, ta đưa độ lớn (chứ không đưa dấu) điện tích vào cơng thức
- Để xác định lực tương tác hai điện tích điểm, ta dùng định luật CouLomb Để xác định lực điện trường hợp tổng quát, ta dùng công thức: F q.E
- Ngồi lực điện, điện tích cịn có lực khác tác dụng trọng lực, lực đàn hồi, … Hợp lực lực gây gia tốc cho điện tích
- Thuật ngữ “cường độ điện trường” vừa dùng để đại lượng cường độ điện trường với tư cách đại lượng vectơ, vừa để độ lớn đại lượng
III Bài tập:
Dạng 1: XÁC ĐỊNH LỰC TƯƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM. PP chung:
TH có hai (2) điện tích điểm q 1 q 2
- Aùp dụng công thức định luật Cu_Lông : 22
r
q q k F
(Lưu ý đơn vị đại lượng)
- Trong chân không hay không khí = Trong mơi trường khác > TH có nhiều điện tích điểm
- Lực tác dụng lên điện tích hợp lực cùa lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích cịn lại
- Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực
- Xác định hợp lực từ hình vẽ
Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam gaic1 vuông, cân, đều, … Nếu không xảy trường hợp đặc biệt tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA.
1 Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt khơng khí cách
nhau 10 cm
a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích
b Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi =2 lực tương tác chúng thay đổi ? Để lực tương tác chúng không đổi (bằng lực tương tác đặt khơng khí) khoảng cách chúng đặt mơi trường có số điện mơi =2 ?
(3)2. Hai điện tích điểm đặt chân khơng cách đoạn cm, lực đẩy tĩnh điện
chúng 10-5 N.
a Tìm độ lớn điện tích
b Tìm khoảng cách chúng để lực đẩy tĩnh điện chúng 2,5 10-6 N.
Ñs: 1,3 10-9 C.
cm
3 Mỗi prơtơn có khối lượng m= 1,67.10-27 kg, điện tích q= 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy hai prôtôn lớn hơn
lực hấp dẫn chúng lần ?
Ñ s: 1,35 1036
4 Hai vật nhỏ giống nhau, vật thừa electron Tìm khối lượng vật để lực tĩnh điện lực hấp
dẫn
Đ s: 1,86 10-9 kg.
5 Hai vật nhỏ đặt khơng khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng
cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật.
Đ s: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C (hoặc ngược lại)
6 Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B khơng khí (AB = cm) Xác định lực tác
dụng lên q3 = 8.10-8 C , neáu:
a CA = cm, CB = cm b CA = cm, CB = 10 cm c CA = CB = cm
Ñ s: 0,18 N; 30,24.10-3 N; 27,65.10-3 N.
7 Người ta đặt điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm
trong khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác
Ñ s: 72.10-5 N.
8 Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-7 C, q3 = 4.10-7 C đặt A, B, C không khí, AB =
5 cm AC = cm BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích
Đ s: 4,05 10-2 N.
16,2 10-2 N.
20,25 10-2 N.
9 Ba điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = -4 10-8 C, q3 = 10-8 C đặt không khí ba đỉnh
tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ?
Ñ s: 45 10-3 N.
10 Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6 10-19 C đặt chân không ba đỉnh tam giác
cạnh 16 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ?
Ñ s: 15,6 10-27N.
11 Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C, q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-7 C đặt khơng khí ba đỉnh
của tam giác vuông (vng góc C) Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm.Xác định vectơ lực tác dụng
leân q3 Đ s: 45.10-4 N
12 Hai điện tích q1 = -4.10-8 C, q2 = 10-8 C đặt hai điểm A B cách khoảng cm
khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C khi:
a q đặt trung điểm O AB
b q đặt M cho AM = cm, BM = cm
13 Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-10 C đặt khơng khí cách đoạn 10 cm
(4)b Đem hệ hai điện tích đặt vào môi trường nước ( = 81), hỏi lực tương tác hai điện tích thay đổi ? Để lực tương tác hai điện tích khơng thay đổi (như đặt khơng khí) khoảng cách hai điện tích bao nhiêu?
14 Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm khơng khí, lực tác dụng
chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại
khoảng để lực tương tác chúng F ?
Ñ s: 10 cm
Dạng 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH. PP Chung:
(5)1 Hai cầu kim loại nhỏ mang điện tích q1 q2 đặt khơng khí cách cm,
đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, đẩy nhau
bằng lực 3,6.10-4 N Tính q 1, q2 ?
Ñ s: 6.10-9 C , 10-9 C.
-6 10-9 C, -2 10-9 C.
2 Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện
tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng
Ñ s: 40,8 N
3 Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng
R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ?
Đ s: 1,6 N
4 Hai hịn bi kim loại giống nhau, hịn bi có độ lớn điện tích lần hịn bi Cho xê dịch
hai bi chạm đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn lực tương tác biến đổi điện tích chúng :
a dấu b trái dấu
Đ s: Tăng 1,8 lần Giãm 0,8 lần
5 Hai bi kim loại giống có điện tích dấu q 4q cách khoảng r Sau khi
cho hai bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’?
Đ s: r’ = 1,25 r.
6 Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10-5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc nhau
rồi đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? Đ s: 5,625 N
Dạng 3: ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH PP Chung
Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp:
Trường hợp có lực điện:
- Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện F1
, F2
(6)- Vẽ hình tìm kết
Trường hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …)
- Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Tìm hợp lực lực học hợp lực lực điện
- Dùng điều kiện cân bằng: RF0 R F (hay độ lớn R = F)
1 Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không Phải đặt
điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (khơng di chuyển) ?
Đ s: Tại C cách A cm caùch B cm
2 Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm không khí Phải đặt điện
tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng?
Ñ s: CA = CB = cm
3 Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A B không khí, AB = cm.Một điện tích q3
đặt C Hoûi:
a C đâu để q3 cân bằng?
b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ?
Ñs: CA= cm,CB= 16 cm q3 = -8 10-8 C
4 Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2= 1,8 10-8 C đặt A B không khí, AB = cm Một điện tích q3
đặt C Hỏi:
a C đâu để q3 cân bằng?
b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ?
Ñs: CA= cm,CB= 12 cm q3 = 4,5 10-8 C
5 Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q1 = q2 = q3 = 10-7 C
Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị để hệ thống đứng yên cân bằng?
Ñ s: q0 =
C
q
1 3,46.10
3
6 Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = 2
3 q
lần lượt đặt A B cách một khoảng a (cm) Phải đặt điện tích q0 đâu có trị số để cân bằng?
Đ s: Nằm AB, cách B:
3 a
cm
7 Hai điện tích q1 = 10-8 C đặt A q2 = -8 10-8C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15 cm
trong khơng khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng?
Đ s: AM = 10 cm
8 Ở trọng tâm tam giác người ta đặt điện tích q1 = 3.106C Xác định điện tích q cần
đặt đỉnh tam giác hệ trạng thí cân bằng?
Đ s: -3 10-6 C.
9 Hai cầu nhỏ khối lượng m= 0,6 kg treo khơng khí hai sợi dây nhẹ chiều
dài l= 50 cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = cm
(7)b Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (= 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy
Acsimet
Cho biết góc nhỏ sin ≈ tg
Ñ s: 12 10-9 C.
cm
10 Hai cầu nhỏ giống nhơm khơng nhiễm điện, cầu có khối lượng 0,1 kg được
treo vào hai đầu sợi tơ dài 1m móc vào điểm cố định cho hai cầu vừa chạm vào Sau chạm vật nhiễm điện vào hai cầu thấy chúng đẩy tách xa khoảng r = cm Xác định điện tích cầu?
Ñ s: 0,035 10-9 C.
11* Hai cầu kim loại nhỏ giống có điện tích q khối lượng m = 10g treo hai dây
cùng chiều dài 30 cm vào điểm Giữ cho cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo cầu II lệch góc = 600 so với phương thẳng đứng Cho g= 10m/s2 Tìm q ?
Đ s: q = C
k g m
l 106
Dạng 4: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG PP Chung
Cường độ điện trường điện tích điểm Q: p dụng cơng thức .r2
Q k q F E
q1 - E1 q1 -
(Cường độ điện trường E1 q1 gây vị trí cách q1 khoảng r1 : 1
.r
q k E
,
Lưu ý cường độ điện trường E đại lượng vectơ Trong chân khơng, khơng khí = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m)
Cường độ điện trường hệ điện tích điểm:
(8)Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:
+ Xác định phương, chiều, độ lớn vectơ cường độ điện trường điện tích gây + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp
+ Xác định độ lớn cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ
Khi xác định tổng hai vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt: , , , tam giac vuông, tam giác đều, … Nếu không xảy trường hợp đặt biệt tính độ dài vectơ định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA
1 Xác định vectơ cường độ điện trường điểm M khơng khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C một
khoảng cm
Ñ s: 2.105 V/m.
2 Một điện tích điểm dương Q chân khơng gây điện trường có cường độ E = 104 V/m tại
điểm M cách điện tích khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ?
Ñ s: 10-7 C.
3 Một điện tích điểm q = 10-7 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác
dụng lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây M có độ lớn bao
nhiêu ?
Đ s: 104 V/m.
4 Cho hai điện tích q1 = 10-10 C, q2 = -4 10-10 C, đặt A B không khí biết AB = cm Xác
định vectơ cường độ điện trường E tại:
a H, trung điểm AB b M, MA = cm, MB = cm
c N, biết NAB tam giác
Ñ s: 72 103 V/m 32 103 V/m 103 V/m.
5 Giải lại toán số với q1 = q2 = 10-10 C
Ñ s: V/m 40 103 V/m 15,6 103 V/m.
6 Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2 = -8 10-8 C đặt A B không khí biết AB = cm Tìm vectô
cường độ điện trường C đường trung trực AB cách AB cm, suy lực tác dụng lên điện tích q = 10-9 C đặt C.
Ñ s: ≈ 12,7 105 V/m F = 25,4 10-4 N
7 Hai điện tích q1 = -10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm Xác định vectơ cường
độ điện trường M nằm đường trung trực AB cách AB cm
Ñ s: ≈ 0,432 105 V/m.
8 Tại ba đỉnh tam giác vuông A cạnh a= 50 cm, b= 40 cm, c= 30 cm.Ta đặt các
điện tích q1 = q2 = q3 = 10-9 C Xác định vectơ cường độ điện trường H, H chân đường cao kẻ từ A
Ñ s: 246 V/m
9 Tại hai điểm A B cách cm chân hai điện tích q1 = 16.10-8 C, q2 = -9.10-8 C
Tìm cường độ điện trường tổng hợp vẽ vectơ cường độ điện trường điểm C nằm cách A khoảng cm, cách B khoảng cm
Đs: 12,7 105 V/m.
10 Hai điện tích điểm q1 = 10-2 µC, q2 = -2 10-2 µC đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30
(9)11 Trong chân khơng, điện tích điểm q = 10-8C đặt điểm M điện trường điện
tích điểm Q = 10-6C chịu tác dụng lực điện F = 9.10-3N Tính cường độ điện trường M và
khoảng cách hai điện tích?
Đs: 45.104V/m, R = 0,2 m.
12 Trong chân khơng có hai điện tích điểm q1= 10-8C q2= 4.10-8C đặt theo thứ tự hai đỉnh B C
của tam giác ABC vng cân A với AB=AC= 0,1 m Tính cường độ điện trường A
Ñ s: 45 103 V/m.
13 Trong chân hai điện tích điểm q1 = 10-8C q2= -32.10-8C đặt hai điểm A B cách
nhau khoảng 30 cm Xác định vị trí điểm M cường độ điện trường khơng
Đ s: MA = 10 cm, MB = 40 cm
14* Bốn điểm A, B, C, D khơng khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a= cm, AB=
b= cm.Các điện tích q1, q2, q3 đặt A, B, C Biết q2 = - 12,5 10-8C cường độ điện
trường tổng hợp D ED 0 Tính q1 q3?
Ñ s: q1 2,7 10-8C, q2 = 6,4 10-8C
15 Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt A B khơng khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà
cường độ điện trường không với: a q1= 36 10-6C, q2= 10-6C
b q1= - 36 10-6C, q2= 10-6C
Ñ s: a CA= 75cm, CB= 25cm b CA= 150 cm, CB= 50 cm
16 Cho hai điện tích điểm q1, q2 đặt A B, AB= cm Biết q1 + q2 = 10-8C điểm C cách q1
cm, cách q2 cm có cường độ điện trường E = Tìm q1 q2 ?
Ñ s: q1= -9.10-8C, q2= 16.10-8C
17 Cho hình vng ABCD, A C đặt điện tích q1 = q3 = q Hỏi phải đặt B điện tích bao
nhiêu để cường độ điện trường D không?
Ñ s: q2 = -2 2.q
18 Một cầu nhỏ khối lượng m= 0,25 g mang điện tích q= 2,5 10-9C treo dây đặt
trong điện trường E E có phương nằm ngang có độ lớn E= 106 V/m Tính góc lệch dây
treo so với phương thẳng đứng Lấy g= 10 m/s2.
Ñ s: = 450.
Chủ đề 2: ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ.
I Kiến thức:
1 Khi điện tích dương q dịch chuyển điện trường có cường độ E (từ M đến N) cơng mà lực điện tác dụng lên q có biểu thức: A = q.E.d
Với: d khoảng cách từ điểm đầu điểm cuối (theo phương E)
Vì d dương (d> 0) âm (d< 0)
Cụ thể hình vẽ: điện tích q di chuyển từ M N d = MH
Vì chiều với E nên trường hợp d>0 E F
(10)2 Công A phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường mà không phụ thuộc vào hình dạng đường Tính chất cho điện trường (khơng đều) Tuy nhiên, cơng thức tính cơng khác
Điện trường trường
3 Thế điện tích q điểm M điện trường tỉ lệ với độ lớn điện tích q: WM = AM = q.VM
AM công điện trường dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến vơ cực (mốc để
tính năng.)
4 Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho khả điện trường việc tạo điện tích q đặt M
5 Hiệu điện UMN hai điểm M N đại lượng đặc trưng cho khả sinh công
điện trường di chuyển điện tích q từ M đến N Đơn vị đo điện thế, hiệu điện Vôn (V)
II Hướng dẫn giải tập:
- Công mà ta đề cập công lực điện hay công điện trường Cơng có giá trị dương hay âm
- Có thể áp dụng định lý động cho chuyển động điện tích.Nếu ngồi lực điện cịn có lực khác tác dụng lên điện tích cơng tổng cộng tất lực tác dụng lên điện tích độ tăng động vật mang điện tích
- Nếu vật mang điện chuyển động cơng tổng cộng khơng Công lực điện công lực khác có độ lớn trái dấu
- Nếu có lực điện tác dụng lên điện tích cơng lực điện độ tăng động vật mang điện tích
Với m khối lượng vật mang điện tích q
- Trong công thức A= q.E.d áp dụng cho trường hợp điện tích di chuyển điện trường
III Bài tập:
Dạng 1: TÍNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU ĐIỆN THẾ PP Chung
- Công lực điện tác dụng lên điện tích khơng phụ thuộc vào hình dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường Do đó, với đường cong kín điểm đầu điểm cuối trùng nhau, nên công lực điện trường hợp không
Công lực điện: A = qEd = q.U Cơng lực ngồi A’ = A.
Định lý động năng:
Biểu thức hiệu điện thế: U AqMN MN
Hệ thức liên hệ cường độ điện trường hiệu điện điện trường đều: E Ud
1 Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông C AC = cm, BC = cm nằm điện
trường Vectơ cường độ điện trường E song song với AC, hướng từ A C có độ lớn E = q
A q W
V M M
M
q A V V U MN N M
MN
2 2 M N MN MN v m v m U q
A
M N
MN
MN qU mv v
A 2
(11)1
E E
5000V/m Tính:
E
a UAC, UCB, UAB
b Công điện trường electron (e) di chuyển từ A đến B ?
Ñ s: 200v, 0v, 200v - 3,2 10-17 J.
2 Tam giác ABC vuông A đặt điện trường E, = ABC = 600,
AB E Bieát BC = cm, UBC= 120V
a Tìm UAC, UBA cường độ điện trường E? E
b Đặt thêm C điện tích điểm q = 10-10 C Tìmcường độ điện trường
tổng hợp A
Ñ s: UAC = 0V, UBA = 120V, E = 4000 V/m
E = 5000 V/m
3 Một điện tích điểm q = -4 10-8C di chuyển dọc theo chu vi tam giác MNP, vuông P, trong
điện trường đều, có cường độ 200 v/m Cạnh MN = 10 cm, MN E.NP = cm Môi trường khơng khí
Tính cơng lực điện dịch chuyển sau q: a từ M N
b Từ N P c Từ P M
d Theo đường kín MNPM Đ s: AMN= -8 10-7J ANP= 5,12 10-7J
APM = 2,88 10-7J AMNPM = 0J
4 Một điện trường có cường độ E = 2500 V/m Hai điểm A , B cách 10 cm tính dọc theo
đường sức Tính cơng lực điện trường thực điện tích q di chuyển từ A B ngược chiều đường sức Giải toán khi:
a q = - 10-6C b q = 10-6C
Ñ s: 25 105J, -25 105J.
5 Cho kim loại phẳng A, B, C có tích điện đặt song song hình.
Cho d1 = cm, d2= cm Coi điện trường có chiều
hình vẽ Cường độ điện trường tương ứng E1 =4.104V/m , E2 = 104V/m
Tính điện B C lấy gốc điện điện A Ñ s: VB = -2000V VC = 2000V
d1 d2
6 Ba điểm A, B, C nằm điện trường cho E// CA Cho AB AC AB = cm AC = cm
a Tính cường độ điện trường E, UAB UBC Biết UCD = 100V (D trung điểm AC)
b Tính cơng lực điện trường electron di chuyển từ B C, từ B D
Ñ s: 2500V/m,UAB= 0v, UBC = - 200v
ABC= 3,2 10-17J ABD= 1,6 10-17J
7 Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác ABC
cạnh a = 10 cm điện trường có cường độ 300 V/m E// BC Tính
cơng lực điện trường q dịch chuyển cạnh tam giác
Ñ s: AAB = - 1,5 10-7 J
ABC = 10-7 J
ACA = -1,5 10-7 J
(12)1
E E
8 Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác MBC, cạnh 20 cm đặt trong
điện trường E có hướng song song với BC có cường độ 3000 V/m Tính cơng thực để dịch
chuyển điện tích q theo cạnh MB, BC CM tam giác
Đ s: AMB = -3J, ABC = J, AMB = -3 J
9 Giữa hai điểm B C cách đoạn 0,2 m có điện trường với đường sức hướng từ B
C Hiệu điện UBC = 12V Tìm:
a Cường độ điện trường B cà C
b Công lực điện điện tích q = 10-6 C từ B C.
Ñ s: 60 V/m 24 J
10 Cho kim loại phẳng tích điện A, B, C đặt song song hình.
Điện trường điện trường có chiều hình vẽ Hai A B cách đoạn d1 = cm, Hai B C cách
nhau đoạn d2 = cm Cường độ điện trường tương ứng E1 =400 V/m , d1 d2
E2 = 600 V/m Chọn gốc điện cùa A Tính điện B C
Đ s: VB = - 20V, VC = 28 V
11 Một electron di chuyển môt đoạn cm, dọc theo đường sức điện, tác dụng lực
điện điện trường có cường độ 1000 V/m Hãy xác định công lực điện ? Đ s: 1,6 10-18 J.
12 Khi bay từ điểm M đến điểm N điện trường, electron tăng tốc, động tăng thêm 250eV.
(biết eV = 1,6 10-19J) Tìm U MN?
Đ s: - 250 V
Dạng 2: CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG PP Chung:
Khi hạt mang điện thả tự khơng vận tốc đầu điện trường tác dụng lực điện , hạt mang điện chuyển động theo đường thẳng song song với đưởng sức điện
Nếu điện tích dương (q >0) hạt mang điện (q) chuyển động chiều điện trường Nếu điện tích âm (q <0) hạt mang điện (q ) chuyển động ngược chiều điện trường Khi chuyển động hạt mang điện chuyển động thẳng biến đổi
Ta áp dụng công thức: x = x0 +v0.t +
2
a.t2.
v = v0 + a.t , v2 – v02 = 2.a.s , s = x x0
Khi electron bay vào điện trường với vận tốc ban đầuvo
vng góc với đường sức điện E chịu tác dụng lực điện khơng đổi có hướng vng góc vớivo
, chuyển động e tương tự chuyển động vật bị ném ngang trường trọng lực Quỹ đạo e phần đường parapol
1 Một e có vận tốc ban đầu vo = 106 m/s chuyển động dọc theo chiều đường sứ c điện trường
có cường độ điện trường E = 1250 V/m Bỏ qua tác dụng trọng trường, e chuyển động nào? Đ s: a = -2,2 1014 m/s2, s= cm.
(13)2 Một e bắn với vận tốc đầu 10-6 m/s vào điện trường theo phương vng góc với đường
sức điện Cường độ điện trường 100 V/m Tính vận tốc e chuyển động 10-7 s điện
trường Điện tích e –1,6 10-19C, khối lượng e 9,1 10-31 kg.
Ñ s: F = 1,6 10-17 N a = 1,76 1013 m/s2 v
y = 1, 76 106 m/s
v = 2,66 106 m/s.
3 Một e chuyển động với vận tốc ban đầu 104 m/s dọc theo đường sức điện trường một
quảng đường 10 cm dừng lại
a Xác định cường độ điện trường b Tính gia tốc e
Ñ s: 284 10-5 V/m 107m/s2.
4 Một e chuyển động dọc theo đường sức điện trường có cường độ 364 V/m e xuất phát từ
điểm M với vận tốc 3,2 106 m/s,Hỏi:
a e quảng đường dài vận tốc ? b Sau kể từ lúc xuất phát e trở điểm M ?
Ñ s: 0,08 m, 0,1 s
5 Một e bắn với vận tốc đầu 107 m/s vào điện trường theo phương vng góc với các
đường sức điện Cường độ điện trường 103 V/m Tính:
a Gia tốc e
b Vận tốc e chuyển động 10-7 s điện trường.
Ñ s: 3,52 1014 m/s2 8,1 107 m/s.
6 Một protôn bay theo phương đường sức điện Lúc protơn điểm A vận tốc 2,5 104
m/s Khi bay đến B vận tốc protôn Điện A 500 V, Hỏi điện B ? cho biết protơn có khối lượng 1,67 10-27 kg, có điện tích 1,6 10-19 C.
Đ s: 503,3 V
Chủ đề 3: TỤ ĐIỆN.
I Kiến thức:
1 Tụ điện hệ gồm hai vật dẫn đặt gần cách điện với Tụ điện dùng để tích điện phóng điện mạch điện Tụ điện thường dùng tụ điện phằng
Kí hiệu tụ điện:
2 Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện tụ điện bị tích điện Độ lớn điện tích hai tụ trái dấu Người ta gọi điện tích tụ điện điện tích dương
3 Đại lượng đặc trưng tụ điện điện dung tụ Điện dung C tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó đo thương số điện tích Q tụ với hiệu điện U hai
U Q
C Đơn vị đo điện dung tụ điện fara (F)
1 mF = 10-3 F. 1 F = 10-6 F.
1 nF = 10-9 F. 1 pF = 10-12 F.
- Điện dung tụ điện phẳng:
d S d
S
C o
10
9
(14)Trong đó: 8,85.10 (F) 10 12 m o
; 9.10 (N.m )
2 C k o
Lưu ý: Trong công thức C UQ, ta thường lầm tưởng C đại lượng phụ thuộc vào Q, phụ thuộc
vào U Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q U. 4* Ghép tụ điện (xem kĩ):
Ghép nối tiếp: Gheùp song song:
C1 C2 Cn
Cb = C1 + C2 + + Cn
Qb = Q1 + Q2 + … + Qn
Qb = Q1 = Q2 =… = Qn
Ub = U1 + U2 + + Un Ub = U1 = U2 = … = Un
5 Điện trường tụ điện mang lượng là: U C W 2 Q Q
- Điện trường tụ điện điện trường
- Công thức liên hệ cường độ điện trường E bên tụ điện, hiệu điện U khoảng cách d hai là: E Ud
- Nếu cường độ điện trường lớp điện môi vượt giá trị giới hạn Emax lớp điện mơi
trở thành dẫn điện tụ điện bị hỏng Như vậy, hiệu điện hai tụ điện không vượt giới hạn phép: Umax = Emax.d
Dạng 1: ĐIỆN DUNG, ĐIỆN TÍCH, HIỆU ĐIỆN THẾ VAØ NĂNG LƯỢNG CỦA TỤ ĐIỆN PP Chung:
Vận dụng công thức:
Điện dung tụ điện: C UQ (1) Năng lượng tụ điện: 2 2 U C U C Q
W Q
Điện dung tụ điện phẳng:
d S d S C o 10 (2)
Trong S diện tích (là phần đối diện với kia) Đối với tụ điện biến thiên phần đối diện hai thay đổi
Công thức (2) áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian hai Nếu lớp điện môi chiếm phần khoảng khơng gian hai cần phải phân tích, lập luận tính điện dung C tụ điện
- Lưu ý điều kiện sau:
+ Nối tụ điện vào nguồn: U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const
n
b C C C
(15)1 Tụ điện phẳng gồm hai tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách 0,5 mm, điện dung tụ nF.
Tính số điện môi lớp điện môi hai tụ
Ñ s: 3,4
2 Một tụ điện phẳng khơng khí có điện dung 3,5 pF, diện tích cm2 đặt hiệu điện
thế 6,3 V Biết o = 8,85 10-12 F/m Tính:
a khoảng cách hai tụ b Cường độ điện trường hai
Ñ s: 1,26 mm 5000 V/m
3 Một tụ điện không khí tích điện lượng 5,2 10-9 C điện trường hai tụ 20000
V/m Tính diện tích tụ
Đ s: 0,03 m2.
4 tụ điện phẳng nhơm có kích thước cm x cm điện mơi dung dịch axêton có số
điện mơi 20 khoảng cách hai tụ điện 0,3 mm Tính điện dung tụ điện Đ s: 1,18 10-9 F.
5 Một tụ điện phẳng không khí có hai cách mm có điện dung 10-11 F mắc vào hai
cực nguồn điện có hiệu điện 50V Tính diện tích tụ điện điện tích tụ điện Tính cường độ điện trường hai ?
Ñ s: 22,6 dm2, 10-9 C, 104 V/m.
6 Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện mơi khơng khí Khoảng cách hai tụ 0,5 cm Tích
điện cho tụ điện hiệu điện 20 V Tính: a điện tích tụ điện
b Cường độ điện trường tụ
Ñ s: 24 10-11C, 4000 V/m.
7 Một tụ điện phẳng khơng khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện hiệu điện 120V.
a Tính điện tích tụ
b Sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ lên gấp đơi Tính hiệu điện hai tụ Biết điện dung tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai
nó Đ s: 48 10-10C, 240 V.
8 Tụ điện phẳng khơng khí có điện dung C = 500 pF tích điện đến hiệu điện 300 V.
a Tính điện tích Q tụ điện
b Ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = Tính điện dung C1 ,
điện tích Q1 hiệu điện U1 tụ điện lúc
c Vẫn nối tụ điện với nguồn nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có = Tính C2 , Q2 ,
U2 tụ điện
Đ s: a/ 150 nC ;
b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V
c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V
9 Tụ điện phẳng khơng khí điện dung pF tích điện hiệu điện 600V.
a Tính điện tích Q tụ
b Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ xa để khoảng cách tăng gấp đôi Tính C1, Q1, U1 tụ
c Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa đề khoảng cách tăng gấp đơi Tính C2, Q2, U2 tụ
Ñ s: a/ 1,2 10-9 C.
b/ C1 = 1pF, Q1 = 1,2 10-9 C, U1 = 1200V
(16)10 Tụ điện phẳng có tụ hình trịn bán kính 10 cm Khoảng cách hiệu điện hai là
1cm, 108 V Giữa hai không khí Tìm điện tích tụ điện ?
Đ s: 10-9 C.
11 Tụ điện phẳng gồm hai tụ hình vng cạch a = 20 cm đặt cách cm Chất điện môi hai
bản thủy tinh có = Hiệu điện hai U = 50 V a Tính điện dung tụ điện
b Tính điện tích tụ điện
c Tính lượng tụ điện, tụ điện có dùng đề làm nguồn điện không ? Đ s: 212,4 pF ; 10,6 nC ; 266 nJ
Dạng 2: GHÉP TỤ ĐIỆN CHƯA TÍCH ĐIỆN PP Chung:
- Vận dụng cơng thức tìm điện dung (C), điện tích (Q), hiệu điện (U) tụ điện cách mắc song song, nối tiếp
- Nếu tốn có nhiều tụ mắc hổn hợp, ta cần tìm cách mắc tụ điện mạch tính tốn
- Khi tụ điện bị đánh thủng, trở thành vật dẫn
- Sau ngắt tụ điện khỏi nguồn giữ tụ điện lập điện tích Q tụ khơng thay đổi
Đối với toán ghép tụ điện cần lưu ý hai trường hợp:
+ Nếu ban đầu tụ chưa tích điện, ghép nối tiếp tụ điện có điện tích ghép song song tụ điện có hiệu điện
+ Nếu ban đầu tụ điện (một số tụ điện bộ) tích điện cần áp dụng định luật bảo tồn điện tích (Tổng đại số điện tích hai nối với dây dẫn bảo tồn, nghĩa tổng điện tích hai trước nối với tổng điện tích chúng sau nối)
1 Một tụ điện phẳng điện dung C = 0,12 F có lớp điện mơi dày 0,2 mm có số điện mơi = Tụ
(17)a Tính diện tích tụ điện, điện tích lượng tụ
b Sau tích điện, ngắt tụ khỏi nguồn mắc vào hai tụ điện C1 = 0,15 F chưa
được tích điện Tính điện tích tụ điện, hiệu điện lượng tụ
Ñ s: a/ 0,54 m2, 12 C, 0,6 mJ.
b/ 12 C, 44,4 V, 0,27 mJ
2 Một tụ điện F tích điện hiệu điện 12V.
a Tính điện tích tụ
b Hỏi tụ điện tích lũy lượng cực đại ?
c Tính cơng trung bình mà nguồn điện thực để đưa e từ mang điện tích dương mang điện tích âm ?
Đ s: a/ 7,2 10-5 C b/ 4,32 10-4 J c/ 9,6 10-19 J.
3 Một tụ điện phẳng khơng khí 3,5 pF, đặt hiệu điện 6,3 V.
a Tính cường độ điện trường hai tụ điện b Tính lượng tụ điện
Ñ s: 5000 V/m, 6,95 10-11 J.
4 Có tụ điện C1 = 10 F, C2 = F, C3 = F mắc vào nguồn điện có C1 C3
hiệu điện U = 38 V
a Tính điện dung C tụ điện, điện tích hiệu điện C2
tụ điện
b Tụ C3 bị “đánh thủng” Tìm điện tích hiệu điện tụ C1
Ñ s: a/ Cb ≈ 3,16 F
Q1 = 10-5 C, Q2 = 10-5 C, Q3 = 1,2 10-4 C,
U1 = U2 = V, U3 = 30 V
b/ Q1 = 3,8 10-4 C, U1 = 38 V
5 Tính điện dung tương đương, điện tích, hiệu điện tụ điện trường hợp sau (hình vẽ)
C2 C3 C2
C1 C2 C3 C1 C2 C3 C1
C1 C3
(Hình 1) (Hình 2) (Hình 3) (Hình 4) Hình 1: C1 = F, C2 = F, C3 = F UAB = 100 V
Hình 2: C1 = F, C2 = 1,5 F, C3 = F UAB = 120 V
Hình 3: C1 = 0,25 F, C2 = F, C3 = F UAB = 12 V
Hình 4: C1 = C2 = F, C3 = F, UAB = 10 V
6 Cho tụ mắc hình vẽ:
C1 = F, C2 = F, C3 = F, C4 = F UAB = 20 V C1 C2
Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tụ
a K hở C3 C4
b K đóng
7 Trong hình bên C1 = F, C2 = F, C3 = C4 = F, C5 = F C1 C2
U = 900 V Tính hiệu điện A B ?
(18)Ñ s: UAB = - 100V
C5
8 Cho maïch điện hình vẽ:
C1 = C2 = C3 = C4 =C5 = F, U = 15 V C1 C2
Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tuï khi: C5
a K hở
b K đóng C3 C4
9* Cho tụ điện hình vẽ C2 C2
C2 = C1, UAB = 16 V Tính UMB C1 C1 C1
Ñ s: V
10* Cho tụ điện giống ghép theo cách hình vẽ.
a Cách có điện dung lớn
b Nếu điện dung tụ khác chúng phải có liên hệ để CA = CB (Điện dung hai cách ghép nhau)
Hình A
Hình B Đ s: a/ CA =
3
CB b/
2
2
C C
C C C
CHƯƠNG II: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI.
Gồm ba chủ đề
- Chủ đề 1: Dịng điện khơng đổi Nguồn điện. - Chủ đề 2: Điện năng, công suất điện.
- Chủ đề 3: Định luật Ơm tồn mạch
Định luật Ôm đoạn mạch chứa nguồn điện.
Chủ đề 1: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN.
I Kiến thức:
1 Cường độ dòng điện xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t khoảng thời gian
I = t
q
Dịng điện khơng đổi dịng điện có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian Đơn vị cường độ dòng điện Ampe (A)
(19)Suất điện động nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược chiều điện trường (trong vùng có lực lạ) độ lớn điện tích
Đơn vị suất điện động Vôn (V)
4 Cấu tạo pin, acquy Nguyên tắc hoạt động pin, acquy
Pin điện hóa gồm cực có chất hóa học khác ngâm chất điện phân (dd axit, bazơ, muối,…) Do tác dụng hóa học, cực pin điện hóa tích điện khác chúng có hiệu điện giá trị suất điện động pin
Acquy nguồn điện hóa học hoạt động dựa phản ứng hịa học thuận nghịch, tích trữ lượng lúc nạp điện giải phóng lượng phát điện
5 Đối với dây dẫn có điện trở R, ta có định luật Ơm : I RU, với U hiệu điện hai
đầu dây, I cường độ dòng điện chạy qua dây
II Hướng dẫn giải tập:
- Ở chủ đề này, câu hỏi tập chủ yếu về: Đặc điểm dịng điện khơng đổi công thức I =
t q
, định nghĩa suất điện động công thức Aq , cấu tạo chung các
nguoàn điện hóa học
- Cần lưu ý vấn đề sau:
+ Đơn vị đại lượng: Trong công thức I = t q
đơn vị I Ampe (A) q Culơng (C), t giây (s) đề cho thời gian phút, giờ, … phải đổi giây
+ Cần ý khác biệt lực làm di chuyển điện tích mạch ngồi mạch (bên nguồn điện)
+ Bên nguồn điện hóa học có chuyển hóa từ hóa thành điện + Dịng điện khơng đổi có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian, chiều dịch chuyển có hướng điện tích khơng đổi điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn tỉ lệ thuận với thời gian
III Bài tập:
Dạng 1: CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PP chung:
Tính cường độ dòng điện, số electron qua đoạn mạch Dùng công thức I =
t q
(q điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch) N = eq ( e = 1,6 10-19 C)
Tính suất điện động điện tích lũy nguồn điện
Dùng công thức Aq ( suất điện động nguồn điện, đơn vị Vơn (V) )
1 Cường độ dịng điện chạy qua dây tóc bóng đèn I = 0,5 A.
a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc 10 phút ?
b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc khoảng thời gian ? Đ s: 300 C, 18,75 1020 hạt e.
2 Suất điện động nguồn điện 12 V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích
là 0,5 C bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương ?
(20)3 Tính suất điện động nguồn điện Biết dịch chuyển lượng điện tích 10-3 C hai
cực bên nguồn điện lực lạ thực cơng mJ
Ñ s: V
4 Suất điện động acquy V Tính cơng lực lạ dịch chuyển lượng điện tích 0,16
C bên acquy từ cực âm đến cực dương ?
Đ s: 0,96 J
5 Tính điện lượng số electron dịch chuyển qua tiết diện ngang dây dẫn phút Biết
dịng điện có cường độ 0,2 A
Ñ s: 12 C, 0,75 1020 haït e.
6 Một pin thiết bị điện cung cấp dịng điện A liên tục phải nạp
laïi
a Nếu pin sử dụng liên tục chế độ tiết kiệm lượng phải nạp lại Tính cường độ dịng điện mà pin cung cấp?
b Tính suất điện động pin thời gian sinh công 72 KJ Đ s: 0,5 A, 10 V
7 Trong giây lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn 4,5 C Cường độ dịng
điện chạy qua dây dẫn ?
Đ s: 0,9 A
Chủ đề 2: ĐIỆN NĂNG, CÔNG SUẤT ĐIỆN.
I Kiến thức:
1 Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện thời gian dịng điện chạy qua đoạn mạch
A = U.I.t
2 Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch
P = U.I t
A
3 Nếu đoạn mạch vật dẫn có điện trở R điện tiêu thụ đoạn mạch biến đổi hoàn toàn thành nhiệt Cơng suất tỏa nhiệt vật dẫn có dịng điện chạy qua xác định nhiệt lượng tỏa vật dẫn khoảng thời gian giây
P = 2 R.I2 R
U
4 Cơng nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện thời gian dịng điện chạy qua nguồn điện Cơng nguồn điện cơng dịng điện chạy tồn mạch
A = .I.t
5 Công suất nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện Công suất nguồn điện công suất dịng điện chạy tồn mạch
(21)6 Định luật Jun_LenXơ: Nhiệt lượng tỏa vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật dẫn, với bình phương cường độ dịng điện với thời gian dịng điện chạy qua vật dẫn
Q= R.I2.t
7 Công suất dụng cụ tiêu thụ điện:
+ Với dụng cụ tỏa nhiệt: P = U.I = R.I2 =
R U2
+ Với máy thu điện: P = .I + r.I2 = P‘ + r.I2
(Với P ‘ = .I phần công suất mà máy thu điện chuyển hóa thành dạng lượng có ích,
không phải nhiệt Ví dụ: Điện chuyển hóa thành )
Đơn vị công (điện năng) nhiệt lượng Jun (J); đơn vị cơng suất ốt (W)
II Hướng dẫn giải tập:
- Ở chủ đề này, câu hỏi tập chủ yếu về: Tính điện tiêu thụ công suất điện đoạn mạch Tính cơng suất tỏa nhiệt nhiệt lượng tỏa vật dẫn Tính cơng cơng suất nguồn điện
- Cần lưu ý vấn đề sau:
+ Trong cơng thức tính cơng, tính nhiệt lượng: Để có cơng, nhiệt lượng tính có đơn vị Jun (J) cần ý đổi đơn vị thời gian giây (s)
+ Mạch điện có bóng đèn:
Rđ = dm
P
dm
U
( Coi điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.) Nếu đèn sáng bình thường Ithực = Iđm (Lúc có Uthực = Uđm; Pthực= Pđm )
Nếu Ithực < Iđm đèn mờ bình thường
Nếu Ithực > Iđm đèn sáng bình thường
III Bài tập:
Dạng 1: VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ CÔNG SUẤT ĐIỆN PP chung:
Aùp dụng công thức:
Công cơng suất dịng điện đoạn mạch: A = U.I.t , P = U.I
t A
Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I2.t hay Q= U.I.t
2 t R U
(22) Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: P = U.I = R.I2 =
R U2
R1 R2
1 Cho mạch điện hình, U = 9V, R1 = 1,5 Biết hiệu
điện hai đầu R2 = 6v Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ?
Đ s: 1440 J
2 Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V.
Khi R1 nối tiếp R2 công suất mạch W Khi R1 mắc song song R2 công suất mạch 18 W
Hãy xác định R1 R2 ?
Đ s: R1 = 24 , R2 = 12 , ngược lại
3 Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W Đ2 ghi 6V - 4,5 W
mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện U khơng thay đổi
a Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng Rb
bình thường Tìm điện trở biến trở lúc ? Trên mạch điện, đâu Đ1, đâu Đ2 ?
b Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở chạy sang phải chút độ sáng đèn thay đổi ?
Ñ s: Rb = 24
4 Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12 V Đ
Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính cơng nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ?
Ñ s: 21600 J, 50 %
5 Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta
mắc nối tiếp với điện trở phụ R Tính R ?
Đ s: 200
6 Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 , R2 = R3
Biết cường độ dòng điện qua R3 A R1
a Tìm R3 ?
b Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? R2
c Tính cơng suất đoạn mạch chứa R1 ?
Đ s: , 720 J, W
7 Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 Vthi2 dịng điện chạy qua quạt có cường độ A.
a Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ?
b Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện 600 đồng / Kwh (Biết wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ)
Đ s: 1980000 J (hay 0,55 kw) 9900 đồng
8 Một ấm điện có hai dây dẫn R1 R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 nước ấm sôi sau
khoảng thời gian 40 phút Cịn dùng dây R2 nước sơi sau 60 phút Vậy dùng hai dây
mắc song song ấm nước sơi sau khoảng thời gian ? (Coi điện trở dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.)
(23)9 Ba điện trở giống mắc hình, cơng suất
tiêu thụ điện trở (1) W cơng suất tồn mạch ?
Đ s: 18 W
10 Ba điện trở có trị số R, R, R mắc hình vẽ Nếu
cơng suất điện trở (1) W công suất điện trở (3) ?
Ñ s: 54 W
Chủ đề 3: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH.
ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH CHỨA NGUỒN ĐIỆN.
I Kiến thức:
1 Định luật ơm tồn mạch: Cường độ dịng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch
r R I
N
+ - (, r)
= I.RN +I.r I
Với I.RN = UN : độ giãm mạch
I.r: độ giãm mạch
UN = - r.I + Nếu điện trở r = 0, hay mạch hở (I = 0) UN =
+ Nếu R = I r , lúc nguồn gọi bị đoản mạch
Định luật ơm tồn mạch hồn tồn phù hợp với định luật bảo tồn chuyển hóa lượng
Theo định luật bảo toàn chuyển hóa lượng ta có: Cơng nguồn điện sinh mạch kín tổng cơng dịng điện sản mạch mạch
A = I.t = (RN + r).I2.t
Hiện tượng đoản mạch xảy nối cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dịng điện chạy qua mạch có cường độ lớn gây nhiều tác hại
(24) Đoạn mạch chứa nguồn điện: , r Thì UAB = + I(R+ r)
Hay UBA = - - I (R +r)
Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở: 1, r1 2, r2
Thì UAB = 1 - 2 + I (R1+ R2+ r1 +r2)
Hay: UBA = 2 - 1 – I (R1+ R2+ r1 +r2)
3 Hiệu suất nguồn điện: co N UN
t I t I U A
H
Anguon ich (%) Mắc nguồn điện:
Mắc n nguồn điện nối tiếp b = 1 + 2 + + n
rb = r1 + r2 + + rn
Maéc m nguồn điện giống (0 , r0) song song
b = 0 , rb =
m r0
Mắc N nguồn điện giống (0 , r0) thành m dãy, dãy có n nguồn điện
b = n.0 , rb =
m r n 0
Mắc xung đối Giả sử cho 1 > 2 1, r1 2, r2 b = 1 - 2 , rb = r1 + r2
II Hướng dẫn giải tập:
Ở chủ đề có dạng tập sau đây: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín
+ Tính điện trở mạch ngồi
+ Tính điện trở tồn mạch: Rtm = RN + r
+ Áp dụng định luật Ôm: I R r
N
.
Trong trường hợp mạch có nhiều nguồn cần xác định xem nguồn mắc với nào: Tính b, rb thay vào biểu thức định luật Ơm ta tìm I
r R I
N
Bài tốn ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi tốn cho cường độ, hiệu điện mạch cho đèn sáng bình thường, …
- Dạng tốn tính cơng suất cực đại mà nguồn điện cung cấp cho mạch ngồi
Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo sát biểu thức ta tìm R để P max giá trị Pmax
P
2 2 ) R ( R r) ( R r R
Xét R rR đạt giá trị cực tiểu R = r Khi Pmax =
r
2
- Dạng toán ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, điện trở nguồn
Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu nguốn ghép song song
(25)III Bài tập:
Dạng 1: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH PP chung: ,r
Định luật ôm toàn mạch:
r R I
Hệ quả:
- Hiệu điện mạch (cũng hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện):U =
-I.r
- Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) U = .
- Nếu điện trở mạch ngồi R = I =
r
, lúc đoạn mạch bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, I tăng lên nhanh đột ngột mang giá trị lớn.)
1 Tính hiệu điện hai cực nguồn có suất điện động , biết điện trở như
nhau ?
Đ s:
2
2 Nếu mắc điện trở 16 với pin cường độ dòng điện mạch A Nếu mắc điện trở
vào pin cường độ 1,8 A Tính suất điện động điện trở pin Đ s: 18 V,
3 Một nguồn điện có suất điện động V, điện trở r = , mạch ngồi có điện trở R.
a Tính R để cơng suất tiêu thụ mạch ngồi W
b Với giá trị R để cơng suất mạch ngồi có giá trị cực đại? Tính giá trị đó?
Đ s: (1 ); , 4,5 W
4 Mắc bóng đèn nhỏ với pin có suất điện động 4,5 v vơnkế cho biết hiệu điện hai đầu
bóng đèn V ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin
Đ s:
5 Mắc dây có điện trở với pin có suất điện động 1,1 V có dịng điện 0,5 A chạy qua dây.
Tính cường độ dịng điện đoản mạch ?
Đ s: 5,5 A
6 Dùng nguồn điện để thắp sáng bóng đèn có điện trở R1 = R2 = , cơng suất
tiêu thụ hai bóng đèn Tìm điện trở nguồn điện ?
Đ s:
7* Vôn kế V mắc vào hai cực nguồn điện Mắc thêm vào hai cực đèn A vơn kế
chỉ V Hãy tìm số Vơn kế mắc thêm đèn B giống đèn A: a Nối tiếp với đèn A
b Song song với đèn A
8 Điện trở bóng đèn (1) (2) 12 Khi mắc vào nguồn điện thì
cơng suất tiêu thụ chúng Tính: a Điện trở nguồn điện b Hiệu suất đèn
Đ s: , 33,3 %, 66,7 %
9 Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, biết = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1 +
-a Muốn cho cơng suất mạch ngồi lớn nhất, R phải có giá trị bao r nhiêu ?
(26)Đ s: ; 2,
10 Cho mạch điện hình 1 = V, r1= r2 = Đèn có ghi 12 V – W 1, r1
Xác định giá trị 2 biết đèn sáng bình thường
Đ s: 2 = V 2, r2 Đ
11 Cho = 12 V, r = , R biến trở.
a Điều chỉnh cho R = Tìm cơng nguồn nhiệt lượng tỏa R , r phút ?
b Điều chỉnh R cho điện tiêu thụ đoạn mạch chứa R phút 3240 J, tính R ?
d Với giá trị R cơng suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại ?
Đ s: 4320 J, 3240 J
3
36 W (R = r)
12 Cho mạch điện hình vẽ, 1 = 10 V, 2 = V, r1 = r2 = R biến trở 1 , r1
a Điều chỉnh R = 10 , tìm hiệu điện hai cực nguồn 2
Tính nhiệt lượng tỏa R phút ?
b Điều chỉnh R cho hiệu điện hai cực nguồn 1 không 2, r2 R
Tính R ?
c Với giá trị R cơng suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại này?
Ñ s: V, 3000 J; ; , 18 W
13 Mạch điện hình vẽ 1 = V, 2 = V, r1 = r2 =
a Tính cường độ dịng điện hiệu điện cực nguồn k mở b.* Tính I qua K K đóng ?
Ñ s: 4,5 A, U1 = 1,5 V, U2 = -1,5 V
9 A
14 Cho mạch điện hình vẽ.R2 = R3 = R4 = 30 R1= 35 , r =
Rv lớn, V 13,5 V
a Tính suất điện động nguồn?
b Đổi chổ nguồn Vơn kế, tìm số V ?
Ñ s: 18 V, 13,5 V
15 Cho mạch điện hình 2 = V, r1 =
Đèn ghi 12 V- W Xác định giá trị 1 r2 biết đèn sáng thường
Hiệu điện hai cực nguồn V
(27)Dạng 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH (THUẦN R HOẶC CHỨA NGUỒN) PP chung:
Định luật ôm đoạn mạch: I RU
Trường hợp điện trở, mạch cịn có dụng cụ đo(Vơn kế Ampe kế ) vào kiện cho đề để biết có phải dụng cụ đo lý tưởng (nghĩa Vơn kế có Rv
= , Ampe kế có RA = 0) hay khoâng
Đoạn mạch chứa nguồn: (máy thu điện) r Thì UAB = + I(R+ r)
Hay UBA = - - I (R +r)
Đoạn mạch chứa nguồn điện (máy phát) r Thì UAB = - + I (R + r)
Hoặc UBA = - I (R + r)
1 Cho mạch điện hình vẽ, Rb biến trở Hiệu điện U hai
đầu mạch điện có giá trị khơng đổi Biết Ampe kế có điện trở khơng đáng kể, vơn kế có điện trở lớn Điều chỉnh biến trở cho:
- Khi ampe kế 0,4 A vơn kế 24 V - Khi ampe kế 0,1 A vơn kế 36 V Tính hiệu điện U điện trở R ?
Ñ s: 40 , 40 V
2 Cho mạch điện hình veõ:R1 = , R2 = , R3 =
Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V
a Cho R4 = 7,2 ampe kế giá trị bao nhiêu?
b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ?
Ñ s: 0,67 A, 18
3 Cho mạch điện hình vẽ:R1 = , R2 = , R3 =
(28)a Cho R4 = 7,2 ampe kế giá trị bao nhiêu?
b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ?
Đ s: A, 180
4 Cho mạch điện hình vẽ, biết UAB = 48 V
R1= , R2 = , R3 = , R4 = 16
a Tính hiệu điện hai điểm M N ?
b Muốn đo UMN phải mắc cực dương vônkế vào điểm nào?
Đ s: 4V, điểm N
5 Xác định cường độ dòng điện qua ampe kế theo mạch hình vẽ.
Biết RA ≈ 0; R1 = R3 = 30 ; R2 = ; R4 = 15 vaø U = 90 V
Đ s: A
* CHÚ Ý:
Trong trường hợp khơng biết rõ chiều dịng điện mạch
điện ta tự chọn chiều dòng điện theo dòng điện mà phân biệt nguồn điện máy phát (dòng điện từ cực dương vào cực âm), đâu máy thu (dòng điện vào cực dương từ cược âm)
Nếu ta tìm I > 0: chiều dịng điện ta chọn chiều thực dịng điện mạch. Nếu ta tìm I < 0: chiều dịng điện thực mạch ngược với chiều ta chọn ban đầu.
6 Cho mạch điện hình vẽ Biết 1 =12 V, r1 = ; 1 r1 2 r2
2 =6 V, r2 = ; 3 = V, r3 = ;
R1 = , R2 = , R3 =
Tính hiệu điện hai điểm A B ?
Ñ s: 13,6 V 3 r3
1
7 Cho mạch điện hình : 1 = 1,9 V; 2 = 1,7 V; 3 = 1,6 V;
r1 = 0,3 ; r2 = r3 = 0,1 Ampe kế A số 2
Tính điện trở R cường độ dịng điện qua mạch nhánh
Đ s: R = 0,8 , I = A, I1 = I2 = A 3
8.Cho maïch điện hình: cho biết 1 = 2 ; R1 = , R2 = ; r2 = 0,4 1 2
Hiệu điện hai cực nguồn 1 khơng Tính r1 ?
Đ s: 2,4
9 Cho mạch điện hình vẽ:
= 3v, r = 0,5 R1 = , R2 = , R4 = , R5 = 100 , RA =
(29)a Tính UAB cường độ dòng điện qua điện trở
b Tìm R3, UMN, UMC
c Tìm cường độ mạch nhánh K đóng ? Đ s: 4,8 v, I1 = I2 = 0,4 A I3 = I4 = 0,8 A
R3 = , UMN = V, UMC = 0,8 V
Không thay đổi
1 r1 10 Cho mạch điện hình vẽ:
1 = 20V, 2 = 32 V, r1 = , r2 = 0,5 , R = 2 r2
Xác định chiều cường độ dòng điện qua nhánh ?