*Lý thuyết: Công của lực điện, Hiệu điện thế
Công của lực điện trong điện trường đều:
Công của lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường, do đó người ta nói điện trường tĩnh là một trường thế:
AMN = qEd
với d = MNcosα là hình chiếu của độ dời lên một đường sức bất kì.
Điện thế: Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q khi q di chuyển từ M ra xa vô cùng và độ lớn của q.
• Điện thế tại một điểm trong điện trường: 
.
• Điện thế tại điểm M gây bởi điện tích q: 
.
• Điện thế tại một điểm do nhiều điện tích gây ra: V = V1 + V2 + V3 + ...+ VM
Hiệu điện thế: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự dịch chuyển của q từ M đến N và độ lớn của q:
Thế năng tĩnh điện: Wt = qV
*Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm
A. Phương pháp & Ví dụ
Áp dụng các công thức:
+ Công của lực điện trong điện trường đều A = qEd
+ Điện thế của một điểm trong điện trường 
+ Điện thế tại một điểm gây bởi điện tích q: 
+ Điện thế do nhiều điện tích điểm gây ra V = V1 + V2 + V3 + ...+ VM
+ Hiệu điện thế 
Ví dụ 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm C, D trong điện trường là UCD = 200 V. Tính
a. Công của điện trường di chuyển proton từ C đến D.
b. Công của điện trường di chuyển electron từ C đến D.
Hướng dẫn:
a. Công của lực điện di chuyển proton: ACD = qUCD = 3,2.10-17J
b. Công của lực điện trường di chuyển electron: ACD = qUCD = - 3,2.10-17J
Ví dụ 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 1 V. Một điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu. Giải thích về kết quả tính được.
Hướng dẫn:
+ Công điện trường làm di chuyển điện tích q từ M đến N là: A = qUMN = - 1 (J)
+ Dấu ( - ) nói lên công của lực điện là công cản, do đó để di chuyển điện tích q từ M đến N thì cần phải cung cấp một công A = 1 J.
Ví dụ 3: Khi bay qua 2 điểm M và N trong điện trường, êlectrôn tăng tốc, động năng tăng thêm 250eV (1eV = 1,6.10-19J). Tính hiệu điện thế giữa M và N.
Hướng dẫn:
Ta có: Công của lực điện trường là A = q.UAB = ΔWd
.
Vậy: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường là UMN = –250V.
Ví dụ 4: A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ E→ song song với AB. Cho α = 60°; BC = 10 cm và UBC = 400 V.
a) Tính UAC, UBA và E.
b) Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q = 10-9 C từ A → B, từ B → C và từ A → C.
c) Đặt thêm ở C một điện tích điểm q = 9.10-10 C. Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A.
Hướng dẫn:
a) UAC = E.AC.cos90° = 0.
UBA = UBC + UCA = UBC = 400 V.
b) AAB = qUAB = -qUBA = -4.10-7 J.
ABC = qUBC = 4.10-7 J.
AAC = qUAC = 0.
c) Điện tích q đặt tại C sẽ gây ra tại A véc tơ cường độ điện trường E'→ có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:
EA→ = E→ + E'→; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: EA = 
= 9,65.103 V/m.
B. Bài tập
Câu 1: Cho biết mối liên hệ giữa hiệu điện thế hai điểm M, N: UMN và UNM ?
A. UMN > UNM B. UMN < UNM C. UMN =UNM D. UMN = -UNM
Câu 2: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách nhau 4 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 6 cm có hiệu điện thế là
A. 8 V B. 10 V C. 15 V D. 22,5 V
Câu 3: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích -2μC từ A đến B là 4mJ. UAB bằng
A. 2 V B. 2000 V C. -8 V D. -2000 V.
Câu 4: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C với AC = 3 cm, BC = 4 cm nằm trong một điện trường đều. Vectơ cường độ điện trường E song song với AB, hướng từ A đến B và có độ lớn E = 5000 V/m. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, C là:
A. UAC = 150V. B. UAC = 90V C. UAC = 200V D. UAC = 250V
Câu 5: Thế năng tĩnh điện của một electron tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là -32.10-19J. Mốc để tích thế năng tĩnh điện ở vô cực. Điện thế tại điểm M bằng:
A. -20V B. 32V C. 20V D. -32V
Câu 6: Có hai điện tích điểm q1 = 10-8 C và q2 = 4.10-8 đặt cách nhau r = 12cm. Tính điện thế của điện trường gây ra bởi hai điện tích trên tại điểm có cường độ điện trường bằng không.
A. 6750 V B. 6500 V C. 7560 V D. 6570 V.
Câu 7: Dưới tác dụng của lực điện trường, một điện tích q > 0 di chuyển được một đoạn đường s trong điện trường đều theo phương hợp với E→ góc α. Trong trường hợp nào sau đây, công của điện trường lớn nhất?
A. α = 0° B. α = 45° C. α = 60° D. 90°
Câu 8: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 4μC dọc theo chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1m là
A. 4000 J. B. 4J. C. 4mJ. D. 4μJ.
Câu 9: Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều với cường độ 3000 V/m thì công của lực điện trường là 90 mJ. Nếu cường độ điện trường là 4000 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là
A. 80 J. B. 67,5m J. C. 40 mJ. D. 120 mJ.
Câu 10: Cho điện tích q = +10-8 C dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều thì công của lực điện trường là 90 mJ. Nếu một điện điện tích q’ = + 4.10-9 C dịch chuyển giữa hai điểm đó thì công của lực điện trường khi đó là
A. 225 mJ. B. 20 mJ. C. 36 mJ. D. 120 mJ.
Đáp án
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
D |
C |
D |
B |
C |
A |
A |
C |
D |
C |
