Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 4: Công của lực điện giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
C1 trang 23 sgk: Hãy nêu sự tương tự giữa công của lực tĩnh điện làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm trong điện trường với công của trọng lực.
Trả lời:
• Công của lực điện làm di chuyển của một điện tích không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối đường đi trong điện trường.
• Tương tự, công của trọng lực làm một vật di chuyển từ điểm này đến điểm khác không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường đi trong trọng trường.
C2 trang 23 sgk: Cho một điện tích điểm Q nằm tại tâm của một vòng tròn. Khi di chuyển một điện tích thử q dọc theo cung MN của vòng tròn đó thì công của lực điện sẽ bằng bao nhiêu?
Trả lời:
Khi điện tích thử q di chuyển trên dọc theo cung MN của vòng tròn [theo hình vẽ] thì lực điện không thực hiện công vì lực điện luôn vuông góc với phương di chuyển của điện tích thử.
C3 trang 24 sgk: Thế năng của điện tích thử q trong điện trường của điện tích điểm Q nêu ở câu C2 sẽ thay đổi thế nào khi q di chuyển dọc theo cung MN?
Trả lời:
Do AMN = WM – WN = 0 suy ra WM = WN.
Vậy khi điện tích thử q dịch chuyển trong điện trường của Q dọc theo cung MN thì thế năng của điện tích q không thay đổi, ta có thể nói điện tích thử q đang di chuyển trên mặt đẳng thế của điện trường của điện tích điểm Q.
Lời giải:
Trong điện trường đều, công của lực điện trường trong sự di chuyển điện tích từ M đến N là: AMN = qEd.
Trong đó:
q: điện tích di chuyển . có thể dương hay âm [C];
E: cường độ điện trường đều [V/m];
d: khoảng cách giữa hình chiếu của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi trên một đường sức điện;
* d>0 nếu hình chiếu cùng chiều đường sức điện;
* d 0 ; ANP > 0 ; q > 0; MN > NP.
Nhưng vì không xác định được lớn hơn, nhỏ hơn, hay bằng và hàm cos có thể nhận giá trị trong khoảng [-1; 1] nên AMN có thể lớn hơn, nhỏ hơn, hay bằng ANP tùy theo giá trị của và
Một êlectron di chuyển được đoạn đường 1cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của lực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 V/m. Hỏi công của lực điện là bao nhiêu?
A. -1,6.10-16 J
B. +1,6.10-16 J
C. -1,6.10-16J
D. +1,6.10-16J
Lời giải:
Dưới tác dụng của lực điện êlectron di chuyển ngược chiều điện trường [tức ngược chiều đường sức điện]
Đáp án: D
Lời giải:
Lúc này hình chiếu của điểm đầu và điểm cuối đường đi trùng nhau tại điểm [d = 0] nên công của lực điện bằng không.
Vậy nếu điện tích di chuyển trên một đường cong kín thì điện trường không thực hiện công
Lời giải:
Lực điện trường F tác dụng lên electron [điện tích âm] có chiều ngược với chiều điện trường do đó electron di chuyển ngược chiều điện trường → [vector E, vector s] = 180o
Áp dụng định lý động năng cho sự di chuyển của êlectron:
Wđ[+] – Wđ[-] = A = q.E.s.cos180o
Động năng ban đầu tại bản [-] của electron: Wđ[-] = 0 do electron được thả không vận tốc đầu.
→ động năng của êlectron khi nó đến đập vào bản dương:
Wđ[+] = q.E.s.cos180o = -1,6.10-19 x 1000 x 0,01.[-1] = 1,6.10-18J
Đáp án: Wđ[+] = 1,6.10-18J
Lời giải:
Ta có: WM = AM∞
Đường sức điện của Q hướng từ Q ra. Lực điện tác dụng lên điện tích q [âm] sẽ ngược chiều đường sức điện.
Nên công để đưa q từ M ra vô cực [lúc này đường đi S của q cùng chiều với E ] là: AM∞ = q.E.s.cos0o < 0 vì q < 0. Do đó WM < 0.
Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm được xác định thế nào?
Phát biểu nguyên lí chồng chất điện trường.
Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?
Tính cường độ điện trường và vẽ vectơ cường độ điện trường do một điện tích
Câu 12 trang 21 sgk: Hai điện tích điểm
Hai điện tích điểm A và B cách nhau 5cm trong chân không có hai điện
ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN
I. Điện trường
1. Môi trường truyền tương tác điện
Giả sử ta đặt hai quả cầu điện tích trái dấu trong một bình kín rồi hút hết không khí ra. Ta đã biết, lực hút của hai quả cầu không những yếu đi mà lại mạnh lên. Như vậy phải có một môi trường nào đó truyền tương tác điện giữa hai quả cầu. Môi trường đó là điện trường.
2. Điện trường
Điện trường là môi trường [dạng vật chất] bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.
Nơi nào có điện tích thì xung quanh điện tích đó có điện trường.
Một điện tích Q nằm tại một điểm trong không gian sẽ gây ra xung quanh nó một điện trường. Một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện và ngược lại, q cũng tác dụng lên Q một lực đối [hình 3.1]
II. Cường độ điện trường
1. Khái niệm cường độ điện trường
Giả sử có một điện tích điểm Q nằm tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu điện trường của Q tại điểm M, ta đặt tại đó một điện tích điểm q, gọi là điện tích thử và xét lực điện tác dụng lên q [Hình 3.2]. Theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa Q thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu. Vì thế cần phải xây dựng một khái niệm đặc trưng cho sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm. Khái niệm đó là cường độ điện trường.
2. Định nghĩa.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lần lượt các điện tích thử q1, q2,… khác nhau tại một điểm thì:
\[\dfrac{F_{1}}{q_{1}}=\dfrac{F_{2}}{q_{2}}=...\]
Ta có thể thấy độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C để đặc trưng cho cường độ điện trường tại điểm mà ta xét. Tuy nhiên theo công thức [1.1], độ lớn F của lực điện tỉ lệ thuận với q, nên thương số \[\frac{F}{q}\] chính là độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1C. Do đó, ta sẽ lấy thương số này làm số đo của cường độ điện trường. Vậy ta có định nghĩa sau:
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q [dương] đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
\[E=\dfrac{F}{q}\] [3.1]
3. Vectơ cường độ điện trường
Vì lực F là đại lượng vectơ, còn điện tích q là đại lượng vô hướng, nên cường độ điện trường E cũng là một đại lượng vectơ.
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường. Từ công thức [3.1], ta có:
Vectơ cường độ điện trường \[\overrightarrow{E}\] có:
+ Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
+ Chiều dài [môđun] biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
4. Đơn vị đo cường độ điện trường.
Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn trên mét [kí hiệu là V/m].
5. Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm Q:
\[E= \dfrac{F}{q}=k.\dfrac{|Q|}{\varepsilon .r^{2}}\] [3.2]
6. Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vec tơ cường độ điện trường \[\overrightarrow{E_{1}}\] và \[\overrightarrow{E_{2}}\].
Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 và E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng hợp của \[\overrightarrow{E_{1}}\] và \[\overrightarrow{E_{2}}\].
\[\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_{1}}+\overrightarrow{E_{2}}\] [3.3]
Các vectơ cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
III. Đường sức điện
1. Hình ảnh các đường sức điện
Người ta chứng minh được rằng, các hạt nhỏ đã bị nhiễm điện và nằm dọc theo phương của lực điện. Tập hợp các hạt nhỏ sẽ nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm nằm theo phương của vectơ cường độ điện trường tại đó. Mỗi đường đó gọi là một đường sức điện.
2. Định nghĩa
Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
3. Các đặc điểm của đường sức điện
+ Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện mà thôi.
+ Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
+ Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
+ Tuy các đường sức từ là dày đặc nhưng người ta chỉ vẽ một số ít đường theo quy tắc sau : Số đường sức đi qua một điện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
4. Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, cùng chiều, và cùng độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.
Điện trường trong một điện môi đồng chất nằm ở giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và điện tích bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều.
Sơ đồ tư duy về điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện