Tiêu đề CHỦ ĐỀ 17 - ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU- GV.docx ✅

BÀI 17. ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Điện trường đều +Là điện trường mà véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, chiều, độ lớn. +Các đường sức trong điện trường đều là những đường thẳng song song và cách đều nhau. Chú ý: Điện trường giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu đặt song song là điện trường đều. 2. Điện trường đều giữa hai bản phẳng tích điện trái dấu + Các đường sức của điện trường giữa hai bản phẳng song song cách đều và vuông góc với các bản phẳng, chúng xuất phát từ bản tích điện dương và kết thúc ở bản tích điện âm. + Cường độ điện trường giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu đặt song song có độ lớn bằng tỉ số giữa hiệu điện thế giữa hai bản phẳng và khoảng cách giữa chúng: U E d Trong đó: U là hiệu điện thế giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn (V). d là khoảng cách giữa hai bản phẳng, đơn vị là mét (m). E là cường độ điện trường giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn/mét (V/m). 3. Điện tích chuyển động trong điện trường đều Khi một điện tích bay vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức, dưới tác dụng của lực điện trường: Vận tốc theo phương song song với đường sức bị biến đổi. Vận tốc theo phương vuông góc với đường sức không thay đổi. Kết quả là vận tốc của điện tích liên tục đối phương và tăng dần độ lớn, quỹ đạo chuyển động trở thành đường parabol. 4.Ứng dụng: 4.1 Ống phóng tia X ( Tia Rơn -ghen) +Để chuẩn đoán hình ảnh trong Y học , người ta thường xử dụng tia X trong ống phóng tia X để chụp X quang và chụp CT. +Vùng điện trường giữa hai cực của ống là điện trường đều, chiều hướng từ A nốt sang Ca tốt , có độ lớn : U E d Trong đó: U là hiệu điện thế giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn (V). d là khoảng cách giữa hai bản phẳng, đơn vị là mét (m). E là cường độ điện trường giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn/mét (V/m). +Chùm elctron sinh ra dưới tác dụng của lực điện trường F= qE , chuyển động từ Ca tốt đến A nốt.
+ Trên đường đi của chùm electron nó đập vào đối catốt sinh ra tia X. 4.2.Ống phóng tia điện tử: + Chùm electron được phóng ra bay qua hai bản lái theo phương x( Cặp bản thẳng đứng) và phương y( Cặp bản nằm ngang) rồi đập lên màn huỳnh quang tạo ra điểm sáng trên màn +Bản lái tia chính là hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu và vùng không gian giữa chúng có điện trường đều , có độ lớn : U E d 4.3. Máy lọc không khí, công nghệ ion. + Máy lọc không khí tạo ra chùm ion âm OH (m=2,833. 2610 kg , 191,6.10)qC có vận tốc ban đầu khoảng 30m/s theo phương song song với mặt đất ( 0x) cách mặt đất trên 50 cm +Sát bề mặt trái đất có một điện trường đều có phương thẳng đứng hướng xuống có độ lớn khoảng 150 V/m + Do các ion âm OH phát ra có vận tốc 0v ban đầu khác nhau nên chịu tác dụng của lực điện trường của trái đất làm chúng phân tán rộng ra và chuyển động hướng lên theo các quỹ đao parabol như hình + Các hạt bụi mịn thường nhiễm điện dương , phân tán trong không khí tập trung gần mặt đất, có hại cho sức khỏe khi ta hít vào trong phổi sẽ tiếp cận với các ion âm OH , thực hiện lọc không khí ( Trung hòa điện tích). + Máy lọc không khí được dùng trong máy hút ẩm, điều hòa…
PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Điện tích chuyển động cùng phương với điện trường 1. PHƯƠNG PHÁP Một điện tích điểm q dương, khối lượng m bay vào điện trường với vận tốc ban đầu v 0 vuông góc với 2 bản tụ đặt nằm ngang (tức song song với đường sức). * Gia tốc chuyển động: F a m (Với P = mg và F = qE = qU d ) Với electron có khối lượng rất nhỏ nên thường bỏ qua trọng lực. Lưu ý: Các công thức của chuyển động biến đổi: + Vận tốc: ov = v+ at + Độ dịch chuyển: 2 o 1 d = vt + at 2× + CT độc lập thời gian: 22 ov- v = 2as 2. MỘT SỐ VÍ DỤ Ví dụ 1 : Ion âm OH được phát ra từ một máy lọc không khí ở nơi có điện trường trái đất bằng 120 V/m hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới. Hãy xác định lực điện của Trái Đất tác dụng lên ion âm nói trên và vẽ hình minh hoạ. Hướng dẫn giải F = qE = 1,6.10 -19 .120 = 192.10 -19 N, có phương thẳng đứng, hướng lên trên Ví dụ 2 : Trong cơ thể sống, có nhiều loại tế bào, màng tế bào có nhiệm vụ kiểm soát các chất và ion ra vào tế bào đảm bảo cho quá trình trao đổi chất và bảo vệ tế bào trước các tác nhân có hại của môi trường. Một tế bào có màng dày khoảng 98.10 m , mặt trong của màng tế bào mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích dương. Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0,07 V . a. Hãy tính cường độ điện trường trong màng tế bào trên. b. Một ion âm có điện tích 193,2.10C đi vào trong màng tế bào. Hãy xác định xem ion âm sẽ bị đẩy ra khỏi tế bào hay đẩy vào trong tế bào và lực điện tác dụng lên ion âm bằng bao nhiêu. Hướng dẫn giải a. Cường độ điện trường trong màng tế bào: 6 9 0,07 8,75.10/ 8.10 U EVm d b. Điện trường trong màng tế bào sẽ hướng từ phía ngoài vào trong. + Vì lực tác dụng lên ion âm ngược chiều với cường độ điện trường nên lực điện sẽ đẩy ion âm ra phía ngoài tế bào. + Độ lớn của lực điện bằng: F = qE = 3,2.10 -19 .8,75.10 6 = 28.10 -13 N. Ví dụ 3 : Prôtôn được đặt vào điện trường đều E = 1,7.10 6 (V/m). a) Tính gia tốc của prôtôn, biết m p = 1,7.10 -27 kg. b) Tính vận tốc prôtôn sau khi đi được đoạn đường 20cm (vận tốc đầu bằng 0).
Hướng dẫn giải a) Gia tốc của prôtôn: Bỏ qua trọng lực tác dụng vào prôtôn, gia tốc của prôtôn là: )/(10.6,1 10.7,1 10.7,1.10.6,1214 27 619 sm m Eq m F a pp    Vậy: Gia tốc của prôtôn trong điện trường là a = 1,6.10 14 (m/s 2 ). b) Vận tốc prôtôn sau khi đi được đoạn đường 20cm Ta có: )/(10.82,0.10.6,1.20226142222smasvvasvv oo Ví dụ 4 : Electron đang chuyển động với vận tốc v 0 = 4.10 6 (m/s) thì đi vào một điện trường đều, cường độ điện trường E = 910(V/m), 0v→ cùng chiều đường sức điện trường. Tính gia tốc và quãng đường electron chuyển động chậm dần đều cùng chiều đường sức. Mô tả chuyển động của electron sau đó. Hướng dẫn giải - Vì electron mang điện tích âm nên lực điện trường  F tác dụng lên electron sẽ ngược chiều với chiều điện trường  E nghĩa là ngược chiều với chiều chuyển động của electron nên electron sẽ chuyển động chậm dần đều, cùng chiều với chiều đường sức điện trường với gia tốc: )/(10.6,1 10.1,9 910).10.6,1(214 31 19 sm m qE m F a    và quãng đường: cmm a vv s505,0 )10.6,1(2 )10.4(0 214 262 0 2      - Sau khi dừng lại, dưới tác dụng của lực điện trường, electron sẽ thu gia tốc a’ (a’ = -a = 1,6.10 14 m/s 2 ) và chuyển động nhanh dần đều theo chiều ngược lại (ngược chiều với điện trường). Dạng 2: Cân bằng của hạt mang điện trong điện trường đều 1. PHƯƠNG PHÁP - Khi hạt mang điện nằm cân bằng trong điện trường vì chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực điện: 0 PFđ - Nếu điện tích đặt trong điện môi, sẽ chịu thêm tác dụng của lực đẩy Archimedes: F A = gV Với:  là khối lượng riêng của chất lỏng. V là thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. - Khi hạt mang điện được treo vào sợi dây không dãn và nằm cân bằng trong điện trường: 0 TPFđ Với mg Eq mg F tan T mg T P cos 2. MỘT SỐ VÍ DỤ