Title 19 - KNTT - THẾ NĂNG ĐIỆN - GV.docx ✅

BÀI 19 : THẾ NĂNG ĐIỆN I. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN:  Công của lực điện điện khi di chuyển một điện tích q trong điện trường đều từ điểm M đến điểm N được tính bằng công thức : MNAqEd Trong đó A là công của lực điện điện [J]. q là độ lớn của điện tích (lấy luôn cá dấu) [C]. E là cường độ điện trường [V/m]. d là độ dài hình chiếu của đoạn MN lên một đường sức bất kỳ [m]. d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức. d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức.  Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi.  Đến lúc này ta đã học các lực thế sau: trọng lực, lực đàn hồi, lực điện. Còn lực ma sát là lực không thế.  Lưu ý: ta cũng có tính chất tương tự trên khi điện tích di chuyển trong điện trường bất kỳ không đều.  Lực điện tỉ lệ với điện tích q nên công của lực điện làm dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến điểm N cũng tỉ lệ vói điện tích q. II. THẾ NĂNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG: 1. Thế năng của một điện tích q trong điện trường đều:  Thế năng của điện tích trong điện trường còn gọi là thế năng điện.  Thể năng của một điện tích q trong điện trường đều đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường đều khi đặt điện tích q tại điểm đang xét.  Số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường đều bằng công của lực điện có thể sinh ra khi điện tích q di chuyển từ điểm M tới điểm mốc để tính thế năng.  Công thức tính thế năng điện : MWqEd Trong đó d là khoảng cách từ M đến bản cực âm (m). W M là thế năng điện của điện tích q tại điểm M (J). 2. Thế năng của một điện tích q trong điện trường bất kì:  Thế năng của điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường.  Số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường bằng công của lực điện có thể sinh ra khi điện tích q di chuyển từ điểm M tói điểm mốc để tính thế năng. Chú ý rằng, khi chọn mốc thế năng tại vô cực, ta có số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường bằng công của lực điện trong dịch chuyển của điện tích q từ điểm M tới vô cực.  Thế năng của điện tích điểm q tại M trong điện trường : MMMWAVq M x N Fr O Er M’ N’
( với V M là một hệ số tỉ lệ → tỉ lệ với thế năng tại M, không phụ thuộc vào q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí trong điện trường) .  Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công của lực điện bằng độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường : MNMNAWWJ
Dạng 1 – CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG BÀI TẬP TỰ LUẬN Câu 1: Một điện tích điểm q = -4. 10 -8 C di chuyển dọc theo chu vi của một tam giác MNP, vuông tại P, trong điện trường đều, có cường độ 200 V/m. Cạnh MN = 10 cm, MN→  E,→ NP = 8 cm. Môi trường là không khí. Tính công của lực điện trong các dịch chuyển sau của q: a. từ M đến N. b. Từ N đến P. c. Từ P đến M. d. Theo đường kín MNPM. Hướng dẫn giải + Tam giác MNP vuông tại P nên ta có: 2222MPMNNP1086cm. + Gọi H là chân đường cao hạ từ P của tam giác MNP, khi đó: NP8 NHNP.cosMNPNP.8.6,4cm. MN10 MHMNNH106,43,6cm. a. 87MNMNAqEd4.10.200.0,18.10J. b. 87NPNPAqEdqENH4.10.200.0,0645,12.10J. c. 87MPMPAqEdq.E.MH4.10.200.0,0362,88.10J. d. Do độ dời bằng không nên MNPMA0. Câu 2: Một điện tích q = 4.10 -8 C di chuyển trong một điện trường đều có cường độ E = 100 V/m, theo đường gấp khúc ABC. Đoạn AB = 20 cm, AB→ làm với đường sức điện một góc 30 0 . BC = 40 cm, BC→ làm với đường sức điện một góc 120 0 . Tính công của lực điện. Hướng dẫn giải + 8o7ABABA = q.E.d4.10.100.AB.cos306,92.10J > 0. + 8o7BCBCA = q.E.d4.10.100.BC.cos1208.10J. + Ta có 7ABCABBCA = A + A1,08.10J. Câu 3: Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của một điện trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10 -18 J.Tính công 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? Hướng dẫn giải Ta có : A MN = q.E. M'N' Vì A MN > 0, q < 0, E > 0 nên ''MN < 0 tức là e đi ngược chiều đường sức, khi đó M'N' = -0,006 m. Cường độ điện trường  18 4MN 19 A9,6.10 E10 V/m. q.M'N'1,6.10.0,006    Ta có : N'P' = -0,004 m suy ra A NP = q.E. N'P' = (-1,6.10 -19 ).10 4 .(-0,004) = 6,4.10 -18 J.
Câu 4: Một electron di chuyển không vận tốc đầu được một đoạn 1 cm dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của một lực điện trong một điện trường đều có cường độ 1000 V/m. Hãy xác định công của lực điện. Hướng dẫn giải + Công của lực điện 1918AqEd1,6.10.1000.0,011,6.10J. Câu 5: Điện tích 8q10C di chuyển dọc theo cạnh của một tam giác đều MBC, mỗi cạnh 20cm đặt trong điện trường đều E→ có hướng song song với BC và có cường độ là 3000V/m. Gọi H là hình chiếu vuông góc của M lên BC. Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q theo các cạnh MB, BC, CM, MH, HC, HB. Hướng dẫn giải Vì H là hình chiếu vuông góc của M lên BC , suy ra H là trung điểm BC. 86MBMBAqEdqEHB10.3000.0,13.10J. 86BCBCAqEdqEBC10.3000.0,26.10J. 86CMCMAqEdqECH10.3000.0,13.10J. MHMHAqEdqEHH0. 86HCHCAqEdqEHC10.3000.0,13.10J. 86HBHBAqEdqEHB10.3000.0,13.10J. Câu 6: Một điện trường đều có cường độ 2500 V/m. Hai điểm A, B cách nhau 10cm khi tính dọc theo đường sức. Tính công của lực điện trường thực hiện một điện tích q khi nó di chuyển từ A đến B ngược chiều đường sức. Giải bài toán khi: a. 6q10C. b. 6q10C. Hướng dẫn giải Do điện tích di chuyển ngược chiều điện trường nên d0 do đó ta có a. 64A10.25000,12,5.10 J. b. 64A10.25000,12,5.10 J. M B C Er