VẬT lí 11 CHỦ đề (bài 4+5) CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ 2021

CHỦ ĐỀ 3 (Bài 4 + 5)

CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN
ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ


Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của
điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo.

Vậy thì cơng của lực điện trường có tính chất như vậy
khơng?


*Điện trường đều
+

+

+

+

 

+

 

-

-

-

-

-

Đặc điểm:
-

 

tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn.

- Đường sức điện trường đều là những đường thẳng // cách đều.


Cơng (A) của lực F được tính theo cơng thức nào? (Biết rằng lực F không đổi)

F


A = F .s = F .s. cos α

α
s
1

B

* Công (A) của trọng lực khi vật rơi tự do tính như thế
nào?

h
P

α

A = Ph=mgh

s

P
C

Cơng của trọng lực không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và
điểm cuối của quỹ đạo.


Bài 4

CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN


I. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN:
1/ Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều:
+

+

+

+

+



F = qE =>F =q.E (không đổi)

+

q

? Đặc điểm của lực F :
F

E

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

-> Phương: // với đường sức điện (E)
-> Chiều:

F

* F và E cùng chiều nếu q > 0
* F và E ngược chiều nếu q < 0

q -

E
-

-

-

-> Điểm đặt: Tại điện tích

-

-

-> Độ lớn: F = |q|.E


I. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN
2. Cơng của lực điện trong điện trường đều:
+ + +

+
M

+

+

+

+

+

+

+

 

Điện tích q>0 di chuyển trong điện

q

trường đều theo đường thẳng MN,
α

hợp các đường sức điện một góc α.

s

F

E
E

N

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-


I. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN
2. Cơng của lực điện trong điện trường đều:
+

+

+

+

M

+ +
q

+

α
F
(+)

s

A =q.E.d

E

E

d
N

H

-

a) Khi q di chuyeån theo đường thẳng MN

+ +

-

-

-

-

-

Chiếu MN lên đường sức điện
M hình chiếu lên đsđ là M
N hình chiếu lên đsđ là H

hình chiếu MN lên đsđ là MH=d

-

-

d=MH: hình chiếu của điểm M,N lên đường sức điện

(d =s.cosα)


+ + + + + + + + + +
M +
b) Khi q di chuyển theo đường gãy MPN
α1

F
d

s

s1

K

E
P

α2
H

-

-

-

AMN = AMP + APN

s2

AMN = F.s1 cosa1+ F.s2cosa2
N

-

-

-

-

-

-

-

AMN = F.MK+F. KH
AMN = F.(MK+ KH)

AMN = F.MH
AMN = q.E.d


+ + + + + + + + + +
M +

2. Cơng của lực điện trong điện trường
α1

F
d

đều

s

s1

E

Kết luận :

P

α2

s2

H

-

-

-

N

-

-

-

-

-

-

-

-Cơng của lực điện trường::
tỉ lệ với độ lớn điện tích di chuyển,
khơng phụ thuộc vào hình dạng đường đi,
chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.


I. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN

2. Cơng của lực điện trong điện trường đều:
+

+

+

+

M

+

+ +

+ +

A = qEd

q
 

α

s

Trong đó:

E

F
(+)

A: Cơng của lực điện (J)

d
N

H

q : điện tích dịch chuyển (C)

-

-

-

-

-

-

-

E: Cường độ điện trường (V/m)
d hình chiếu điểm đầu và điểm cuối của đường đi lên đường sức (m)

I. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN
2. Cơng của lực điện trong điện trường đều:
+

+

+

+

M

+

+ +

+ +

A = qEd

q
α

s

E

F
(+)

d

E

N

H

-

-

-

-

-

-

-

-

+Nếu đtich di chuyển dọc theo chiều đường sức điện (cùng chiều E): d>0
+Nếu đtich di chuyển ngược chiều đường sức điện (ngược chiều E): d<0


Bài tập vận dụng
-8

VD2: Một điện tích điểm q=2.10 C dịch chuyển trong điện trường đều có cường độ điện trường là 3000V/m, trên
quãng đường thẳng MN dài 10cm hợp với phương của đường sức điện một góc 60. Tính cơng của lực điện trường
trong q trình di chuyển này?

+ ++ + + + + + + +

TÓM TẮT

-8
q= 2.10 C
E = 3000V/m

q

+

A =q.E.d
-8
-2
= 2.10 .3000.(10.10 .cos60 )

d=MH=MN.cos60

M

GIẢI

-6
=3.10 J

60
F
(+)

s

E

E

d
N

H

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-


Bài tập vận dụng
Một electron di chuyển ngược chiều đường sức điện được đoạn đường MN=1 cm, dưới tác dụng của lực điện trong
một điện trường đều có cường độ điện trường 1.000 V/m. Hỏi cơng của lực điện có giá trị nào sau đây?

-16
A. – 1,6. 10
J

-16
B. + 1,6. 10
J

C. – 1,6. 10

-18

J

-18
D. + 1,6. 10
J

GIẢI
TÓM TẮT

A =q.E.d

-19
q= -1,6.10
C

= (-1,6.10

-19

E = 1000V/m
d=-1cm=-1.10

 

-2
).1000.(-10 )
M

N

-2

m

-18
=1,6.10 J

-

F

q


3. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì
(Xem SGK)

M
+
q
+

Q

N

Cơng trong trường hợp này cũng khơng phụ thuộc hình dạng đường đi MN mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của M và N. Đây là đặc
điểm chung của trường tĩnh điện. Trường tĩnh điện là một trường thế.


Trả lời câu hỏi C2
M

F
q

+

Q

N

Công của lực điện bằng bao nhiêu?
Ta thấy lực điện ln vng góc với đường dịch chuyển
Vậy công của lực điện AMN = 0


II. THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG:

1/ Khái niệm:-(SGK)

-

Đối với q>0 đặt tại điểm M trong điện trường đều thì thế năng:

WtM = A = q.E.d

-Thế năng tại M là WM

Với:

+

M +

+

+

+

-

-

-

-

-

+
d: là khoảng cách giữa điểm M đến bản âm

-

( Thường chọn làm mốc thế năng W=0).

-Đối với q>0 đặt tại M trong điện trường bất kì thì: WtM = AM∞= VM.q
Với AM∞: cơng của điện khi di chuyển q từ M ra vô cực.

d


2. Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q
Vì F ~ q nên AM∞ và WM ~ q:
Hay WM = AM∞ = VMq
Với VM là hệ số tỉ lệ.

3. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường

Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường thì cơng mà lực điện tác dụng lên
điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điên tích q trong điện trường.

Ta có AM∞ = AMN + AN∞
-> AMN = AM∞ - AN∞
Vậy AMN = WtM – W tN
Hoặc định lí biến thiên động năng AMN = WđN - WđM


TÓM TẮT KIẾN THỨC
1. Đđiểm của lực điện tác dụng lên điện tích đặt trong đtrường đều. F = qE

2. Công của lực điện trong điện trường đều. A=q.E.d
(d: là hình chiếu của đường đi lên phương đường sức.)

3. Thế năng của một điện tích trong điện trường
Đối với q>0 đặt tại M trong điện trường đều thì thế năng

WtM = A = qEd

( Với d: khoảng cách từ M -> bản âm.)
4.Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q:WtM = AM∞ = VMq
(Với VM là hệ số tỉ lệ)
5. Công của lực và độ giảm thế năng AMN = WtM - WtN
6. Công của lực điện và độ giảm động năng A

MN = WđN - WđM


BÀI 5: ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ


I. ĐIỆN THẾ
Giả sử một điện tích +q nằm tại điểm M dịch chuyển ra xa vô cực ∞
∞

Điện thế là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương
diện tạo ra thế năng của điện tích q.

Cơng thức:

AM ∞
VM =
q

M
q>0

Đơn vị: vôn (V)


II. HIỆU ĐIỆN THẾ
1. Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N:
N
 

 

 

=
 

Trong đó:

=

=q.UMN

M

VM

+ UMN : Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N. (V)
+ AMN : Công dịch chuyển q từ M đến N. ( J)
+q

: điện tích. (C )

Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện

Chú ý:Nơi nào chọn làm mốc điện thế  nơi đó điện thế = 0)

VN

q>0

BÀI TẬP CƠ BẢN
Câu 1. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 2 μC từ A đến B là 4 mJ. Tính hiệu
điện thế giữa A và B.

TÓM TẮT
-6
q= - 2.10 C

-3
AAB = 4mJ = 4.10 J
UAB=?

GIẢI

U AB =

AAB
q

4.10 −3
U AB =
− 2.10 − 6
= −2000(V )


Vôn kế