Title 18 - KNTT - ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU - HS.docx ✅

BÀI 18 : ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU I. KHÁI NIỆM ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU  Điện trường đều là điện trường mà cường độ điện trường tại mỗi điểm có giá trị bằng nhau về độ lớn, giống nhau về phương và chiều. II. ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU GIỮA HAI BẢN PHẲNG NHIỄM ĐIỆN ĐẶT SONG SONG :  Điện trường đều có thể tạo ra bằng cách sử dụng hai bản kim loại được đặt song song và cách nhau một khoảng d.  Tích điện trái dấu cho hai bản kim loại, khi đó hiệu điện thế giữa hai bản là U.  Cường độ điện trường giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu được tính bởi biểu thức : U E d Trong đó U là hiệu điện thế giữa hai bản phẳng (V). d là khoảng cách giữa hai bản phẳng (m). E là cường độ điện trường giữa hai bản phẳng (V/m). III. TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU ĐỐI VỚI CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH 1. Chuyển động của điện tích dọc theo đường sức điện trường đều + Xét một hạt mang điện tích q chuyển động dọc theo đường sức điện từ M đến N với vận tốc ban đầu là v 0 tức là 0v//E→→ Nếu hạt tích điện được thả không vận tốc đầu hoặc vận tốc đầu 0v→ cùng hướng với FqE→→  hạt sẽ chuyển động nhanh dần đều. Nếu hạt tích điện được thả với vận tốc đầu 0v→ ngược hướng với FqE→→  hạt sẽ chuyển động chậm dần đều. + Các phương trình cơ bản liên quan đến chuyển động thẳng biến đổi đều: o 22 02 0 vvat vv2as.1 svtat 2       Với a là gia tốc chuyển động của điện tích: FqE a. mm →→ → . Độ lớn: qEqUF a. mmmd Ví dụ 1: Xét electron (điện tích âm) chuyển động trong điện trường đều E→ electron chịu tác dụng của trọng lực P→ và lực điện trường () ng­îc chiÒu EFeEF→→→→ vì P→ rất nhỏ so với F→ nên bỏ qua P→ Vì F→ ngược chiều với E→ nên quang electron chuyển động chậm dần đều. Cách 1. Theo định luật II Newton: .Fma→→ Gia tốc của quang electron: .eE a m Ta có 222. tovvaS khi quang elctron dừng lại v t = 0 và S max Quãng đường lớn nhất của quang electron đi trong điện trường là: 2 20 0 11 . 22.axm v Smv aeE U E E→ F→ v→ H×nh18.3

- Dưới tác dụng của lực điện trường điện tích tham gia đồng thời hai chuyển động: + Chuyển động thẳng đều theo phương Ox. + Chuyển động nhanh dần đều theo phương Oy. - Phương trình quỹ đạo của điện tích là : 2 2 0 1qU yx 2mdv - Quỹ đạo chuyển động của điện tích trong điện trường đều là nhánh của parabol với bề lõm hướng vào bản phẳng nhiễm điện trái dấu với điện tích. 2.2 Trường hợp 0v→ xiên góc với E→ Lúc này hạt chuyển động như vật ném xiên một góc  - Vận tốc ban đầu theo từng phương: 0x0 0y0 vvcos . vvsin     - Phương trình vận tốc: x0 y0 vvcos vvsinat     - Phương trình chuyển động:   0 2 0 xvcost . 1 yvsintat 2       với qEqUF a. mmmd - Phương trình quỹ đạo:  2 2 0 1ax yx.tan. 2vcos  Lưu ý: Điện trường giữa hai tấm kim loại phẳng, song song, tích điện trái dấu là điện trường đều có cường độ điện trường có chiều hướng từ bản dương sang bản âm.  + + + - - - 0v→ 0yv→ 0xv→ x O y E→ F→
BÀI TẬP TỰ LUẬN Câu 1: Một electron bay vào trong một điện trường theo hướng ngược với hướng đường sức với vận tốc 2000 km/s. Vận tốc của electron ở cuối đoạn đường sẽ là bao nhiêu nếu hiệu điện thế giữa điểm electron bay vào và ở cuối đoạn đường đó là 15 V. Biết 3119 em9,1.10kg,e1,6.10C. Câu 2: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo đường sức điện trường của 2 bản kim loại mang điện tích trái dấu, hai bản cách nhau một khoảng d = 2 cm và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120 V. Electron sẽ có vận tốc là bao nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 1 cm. Biết 31 em9,1.10kg,19e1,6.10C. Bỏ qua tác dụng của trọng trường. Câu 3: Máy lọc không khí tạo ra chùm các ion âm (mỗi ion có khối lượng m = 2,833. kg, điện tích –1,6. C) có vận tốc ban đầu từ 20 m/s đến 40 m/s theo phương song song với mặt đất và cách mặt đất 50 cm. Điện trường đều đo được ở bề mặt Trái Đất là 114 V/m. Bỏ qua trọng lực và các loại lực cản khác, hãy xác định quỹ đạo của chùm ion âm này. Câu 4: Giữa 2 bản kim loại đặt song song nhau tích điện trái dấu đặt nằm ngang bản dương ở trên bản âm ở dưới cách nhau d =40 cm có một điện trường đều E = 600 V/m. Một hạt bụi có khối lượng 3g và điện tích q = 8.10 -5 C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ bản tích điện dương về phía tấm tích điện âm. Xác định vận tốc của hạt tại điểm chính giữa của hai bản kim loại và khi đến bản âm? Câu 5: Một e có vận tốc ban đầu v o = 3. 10 6 m/s chuyển động dọc theo chiều đường sức của một điện trường có cường độ điện trường E = 1250 V/m. Bỏ qua tác dụng của trọng trường, e chuyển động như thế nào? Tính quãng đường e đi được cho đến lúc dừng lại. Câu 6: Một electron bắt đầu bay vào điện trường đều 455/EVm với vận tốc ban đầu 6 03,2.10/vms cùng chiều đường sức của E→ . Biết điện tích và khối lượng của elctron lần lượt là 1931 e1,6.10C,m9,1.10kg a)Tính gia tốc của electron trong điện trường đều. b)Tính quãng đường S và thời gian t mà electron đi được cho đến khi dừng lại, cho rằng điện trường đủ rộng. c) Mô tả chuyển động tiếp theo của electron sau khi nó dừng lại. d)Nếu điện trường chỉ tồn tại trong khoảng l = 3 cm dọc theo đường đi của electron thì electron sẽ chuyển động với vận tốc là bao nhiêu khi ra khỏi điện trường. Câu 7: Một electron bay vào điện trường của 2 bản kim loại mang điện tích trái dấu theo phương song song cùng hướng với các đường sức điện trường với vận tốc ban đầu là 8.10 6 m/s. Hiệu điện thế giữa hai bản kim loại phải có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để electron không tới được bản đối diện. Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Câu 8: Một electron đang chuyển động với vận tốc 0v→ thì đi vào điện trường đều E.→ Mô tả chuyển động của electron trong các trường hợp sau: a. 0vE→→ b. 0vE→→ c. 0vE→→ Câu 9: Để chẩn đoán hình ảnh trong y học người ta thường sử dụng tia X (hay tia Rơn-ghen) để chụp X quang và chụp CT. Cho rằng vùng điện trường giữa hai cực của ống tia X. là một điện trường đều. Khoảng cách giữa hai cực bằng 2 cm, hiệu điện thế giữa hai cực là 120 kV. Hãy tính lực điện trường tác dụng lên electron. Câu 10: Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều có cường độ 364 V/m. electron xuất phát từ điểm M với vận tốc 3,2. 10 6 m/s, Hỏi: a. electron đi được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng 0? b. Sau bao lâu thì vận tốc của nó còn lại một nửa (vẫn cùng chiều) so với lúc ban đầu? c. Sau bao lâu kể từ lúc xuất phát electron trở về điểm M? Câu 11: Khoảng cách giữa hai bản phẳng song song là 15 mm, hiệu điện thể giữa chúng là 750 V. Lực tác dụng lên một quả cầu nhỏ tích điện ở trong khoảng không gian giữa hai bản là  N. Tính: a. Độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản.