Nội dung text Chu de 5 DIEN THE - HIEU DIEN THE.pdf
Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại điểm đó một điện tích q. Điện thế được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q. Công thức tính điện thế M M M W A V q q = = Đơn vị của điện thế là vôn [V]. Điện thế là đại lượng đại số, có thể nhận giá trị âm (q < 0) hoặc dương (q > 0). Điện thế của đất và của một điểm ở vô cực thường được chọn là mốc (bằng 0). Ví dụ 1: Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng của điện tích q trong điện trường đó. Ví dụ 2: Tỉ số A V q = được gọi là điện thế của điện trường tại điểm M. a. Hãy dự đoán điện thế V đặc trưng cho đại lượng nào của điện trường. b. Xác định độ lớn điện tích q khi điện thế V có giá trị bằng công A thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M. a. Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó. b. Điện tích q có độ lớn A A V q . q V = = Ví dụ 3: Xét hai điểm M và N trong điện trường đều. Biết vectơ cường độ điện trường hướng từ M đến N. Hãy so sánh giá trị điện thế tại M và N. I ĐIỆN THẾ Chủ đề 05 ĐIỆN THẾ – HIỆU ĐIỆN THẾ Chương III ĐIỆN TRƯỜNG
Ta có MN MN M N A U V V . q = − = Vì điện tích dịch chuyển cùng chiều vector cường độ điện trường hướng từ M đến N nên A 0 MN => U > 0. MN Suy ra V V M N . Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là hiệu giữa điện thế giữa hai điểm VM và VN. Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Hiệu điện thế được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi di chuyển từ M đến N cực và độ lớn của q. Công thức tính hiệu điện thế MN MN M N MN MN A U V V A q.U q = − = = Đơn vị của hiệu điện thế cũng là vôn [V]. Ví dụ 1: Giải thích được ý nghĩa của hiệu điện thế giữa hai điểm. Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của M và N và độ lớn của q. Ví dụ 2: Kết hợp công thức A B A B A A V ,V q q = = và U V V , AB A B = − em hãy rút ra công thức AB AB A U . q = Ta có A B A B AB A B A A A A U V V q q q − = − = − = AB B B AB A AB B AB A A A A Mà A A A Nên U q q + − = + = = Ví dụ 3: Hãy vận dụng công thức V A / q = để chứng tỏ rằng công thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ điểm N đến điểm M bằng: A V V q MN M N = − ( ) = U .q MN (20.3) Hiệu điện thế UMN bằng độ biến thiên thế năng từ M đến N là U V V MN M N = − Với ( ) MN MN MN MN M N MN A V A V .q V V q U .q q = = = − = Công thực hiện dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến điểm N A = q V – V = q.U MN M N MN ( ) Thế năng điện và điện thế liên hệ với nhau bởi công thức W = Vq M Trong điệnt trường đều, xét điện tích dương q dịch chuyển dọc theo một đường sức từ M đến N. Nếu chọn chiều dương của trục tọa độ theo chiều đường sức. II HIỆU ĐIỆN THẾ II MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN THẾ VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
Ta có M N M N V – V N U E = E = E = d M = Nhận xét Trong điện trường đều, cường độ điện trường bằng độ giảm điện thế dọc theo một đơn vị độ dài đường sức. Kết luận Cường độ điện trường tại điểm M có độ lớn bằng thương của hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trên một đoạn nhỏ đường sức chia cho độ dài đại số của đoạn đường sức đó.
BÀI TẬP MẪU PHÂN DẠNG Câu 1: Cho một điện tích điểm –9 q 5.10 C = đặt tại điểm O trong không khí. Tính điện thế tại điểm M cách O một khoảng OM = 10 cm. Hướng dẫn giải Lấy mốc điện thế ở vô cực bằng không Áp dụng công thức 9 9 M Q 5.10 V k 9.10 450 V. r 0,1 − = = = Câu 2: Một electron bay với vận tốc 7 10 m/s từ một điểm có điện thế V 10 V 1 = theo hướng của một đường sức. Tính điện thế V2 mà tại đó electron dừng lại biết 31 19 m = 9,1.10 kg, q =1,6.10 C. e e − − Hướng dẫn giải Khi electron bay dọc theo đường sức thì bị lực điện trường tác dụng ngược điện trường cản trở chuyển động của electron làm electron chuyển động chậm dần và dừng lại. Công của điện trường cản trở chuyển động của electron bằng độ giảm động năng ( ) 2 2 d 2 1 2 1 1 A W qU mv q V V mv V 294,375 V. 2 2 = = − = = Câu 3: Một quả cầu kim loại có bán kính a 10 cm = mang điện 8 q 5.10 . C − = − Tính điện thế tại điểm B trên mặt quả cầu. Hướng dẫn giải Lấy mốc điện thế ở vô cực bằng không Áp dụng công thức 8 9 M Q 5.10 V k 9.10 4500 V / a 0,1 − − = = = − Câu 4: Hai điện tích 6 1 q 5.10 C − = và 6 2 q 2.10 C − = đặt tại 2 đỉnh A, D của hình chữ nhật ABCD với AB = a = 30 cm, AD = b = 40 cm. Tính điện thế tại B và C. Hướng dẫn giải Điện thế tại B do điện tíc q1 và q2 gây ra là 6 6 1 2 9 9 5 B 1 2 q q 5.10 2.10 V V V k k 9.10 9.10 1,86.10 V. AB DB 0,3 0,5 − − = + = + = + = Điện thế tại C do điện tích q1 và q2 gây ra là 6 6 1 2 9 9 5 C 1 2 q q 5.10 2.10 V V' V ' k k 9.10 9.10 1,5.10 V. AC DC 0,5 0,3 − − = + = + = + = Câu 5: Hai điện tích 8 8 1 2 3 q = 3.10 C, q = q = 5.10 C − − − đặt tại AB trong không khí AB = 8 cm. Tìm những điểm có điện thế bằng không trên đường vuông góc AB tại A. Hướng dẫn giải Điểm P có điện thế bằng không nằm trên đường vuông góc AB cách A là 6 cm. Câu 6: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách nhau 10 cm có hiệu điện thế 5 V, giữa hai điểm cách nhau 2 cmcó hiệu điện thế là bao nhiêu? Hướng dẫn giải