Bài 7. Điện thế Hiệu điện thế

BÀI GIẢNG: ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
CHUYÊN ĐỀ: ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG
MƠN: VẬT LÍ LỚP 11

THẦY GIÁO: PHẠM QUỐC TOẢN – GV TUYENSINH247.COM
I – KIẾN THỨC CƠ BẢN
Kiến thức đã học ở bài trước: Công của lực điện trường:
* Đặc điểm: Công của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích khơng phụ thuộc vào hình dạng quỹ
đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo (Lực điện trường là lực thế).
* Biểu thức: AMN = qEdMN
Trong đó, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương của đường sức điện.
Chú ý:
- dMN > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức.
- dMN < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức.
1. Điện thế
 W  qVM
W
A
Thế năng của điện tích tại điểm M:  M
 VM  M  M 
q
q
 WM  AM 
→ VM gọi là điện thế
Điện thế tại một điểm M đặc trưng cho khả năng sinh cơng của điện trường khi đặt tại đó một điện tích q.
Đơn vị là: vơn (V)
2. Hiệu điện thế
Cơng làm dịch chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N:

AMN  AM   AN  AM   AN   WM  WN  qV
. M  qV

. N  q VM  VN 
→ U MN  VM  VN gọi là hiệu điện thế
Đơn vị là vôn (V)
Hiệu điện thế giữa hai điểm đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện
tích q từ điểm nọ đến điểm kia.
→ Cơng dịch chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N là : AMN  qU MN
3. Liên hệ giữa U, d, E
M

N
dMN

 AMN  qEd MN
U
U
Ta có: 
 qEd MN  qU MN  U MN  Ed MN  E  MN 
d MN d
 AMN  qU MN
Công thức này cho thấy tại sao ta lại dùng đơn vị của cường độ điện trường là vơn trên mét (V/m).
* Định lí động năng:
Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực: A12  Wd 2  Wd1
Chú ý:
- Điện thế, hiệu điện thế là một đại lượng vơ hướng có giá trị dương hoặc âm;
- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường có giá trị xác định cịn điện thế tại một điểm trong điện
trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện thế.
- Trong điện trường, véctơ cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp;

1

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử
- Địa – GDCD tốt nhất!


II – 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 cơng 9,6.10-18J
a. Tính cường độ điện trường E
b. Tính cơng mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều
nói trên?
c. Tính hiệu điện thế UMN; UNP
d. Tính vận tốc của e khi nó tới P. Biết vận tốc của e tại M bằng không.
Hướng dẫn giải:
P

N

M
dMN

q = 1,6.10-19C; dMN = - 0,6cm = - 6.10-3 m; AMN = 9,6.10-18J
dNP = - 0,4cm = - 4.10-3 m
a. Ta có : AMN  q.E.d MN

AMN
9, 6.1018
E

 104 V / m 
19

3
qd MN 1, 6.10 .  6.10 

b. ANP  qE.d NP  1, 6.1019.104.  4.103   6, 4.1010 J


AMN
9, 6.1018
U


 60V
 MN
q
1, 6.1019

c. Ta có : 
18
U  ANP  6, 4.10
 40V
 NP
q
1, 6.1019
d. Cơng dịch chuyển điện tích từ M đến P :
AMP  AMN  ANP  16.1018 J
Sử dụng định lí động năng ta có :
1
WdP  0  AMP  16.1018 J  mvP2  16.1018
2

2.WdP
2.16.1018
 vP 

 5,93.106 m / s
31
m
9,1.10
Bài 2 : 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 trường E song song AC, hướng từ A đến C và có độ lớn E = 5000V/m.
Hãy tính:
a) UAC, UCB, UAB.
b) Cơng của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trên đường gãy ACB. So sánh và giải thích kết quả.

Hướng dẫn giải :
E = 5000V/m; AC = 4cm = 4.10-2m; BC = 3cm = 3.10-2 m

U AC  E.d AC
 U AC  5000.4.102  200V
a) Ta có: 
2
d

AC

4.10
m

 AC

2

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử
- Địa – GDCD tốt nhất!


U  E.dCB
Có:  CB
 U AC  0V
dCB  0

U  E.d AB
Có:  AB
 U AB  U AC  200V
d AB  d AC
b) q = -1,6.10-19C
Công của điện trường khi e di chuyển từ A đến B: AAB  qU AB  1, 6.1019.200  3, 2.1017 J
Công của điện trường khi e di chuyển trên đường gãy ACB:
AACB  qU AC  qU CB  qU AC  0  1,6.1019.200  3, 2.1017 J
Bài 3:

ABC là một tam giác vng góc tại A được đặt trong điện trường đều E .

Biết   ABC  600 ; BC  6cm;U BC  120V
a) Tìm UAC, UBA và độ lớn E .
b) Đặt thêm ở C một điện tích q = 9.10-10 C.Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A.

Hướng dẫn giải:

  ABC  600 ; BC  6cm;U BC  120V

U AC  E.d AC
a. Ta có: 
 U AC  0V
d AC  0
U BA  E.d BA

Có: U BC  E.d BC  U BA  U BC  120V
d  d
BC
 BA
Có:
d BC  d BA  BA  BC.cos   6.102.cos 60  3.102 m
E

U BC
120

 4000 V / m 
d BC 3.102

b)

Cường độ điện trường tại A: EA  E 2  E02
Ta có: AC  BC.cos30  3 3.102 m

3

Truy cập trang để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử
- Địa – GDCD tốt nhất!

Cường độ điện trường do C gây ra tại A là: E0  k

q
9.109.9.1010

 3000 V / m 
2
AC 2
3 3.102





 EA  E 2  E02  40002  30002  5000 V / m 
Bài 4: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau 2cm. Cường độ điện trường
giữa hai bản là E = 3000V/m. Sát bản mang điện dương, ta đặt một hạt mang điện dương có khối lượng m =
4,5.10-6 g và có điện tích q = 1,5.10-2 C. Tính
a) Cơng 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.
Hướng dẫn giải:
E = 3000 V/m; d = 2cm = 2.10-2m; m = 4,5.10-9kg; q = 1,5.10-2C
a) Công của lực điện trường: A  qEd  1,5.102.3000.2.102  0,9 J
b) v0 = 0; v = ?
Ta có: A 

4

1 2

2A
2.0,9
mv  0  v 

 2.104 m / s
9
2
m
4,5.10

Truy cập trang để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử
- Địa – GDCD tốt nhất!