Bài giảng Vật lí 11 - Bài 4: Công của lực điện

BÀI 4CÔNG CỦA LỰC ĐIỆNI. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN: 1/ Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều: ++++----E+-Ta có: F = qE* F và E cùng chiều nếu q > 0* F và E ngược chiều nếu q F = q.E = không đổi+F-F- Phương, chiều, và độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích q như thế nào?2. Công của lực điện trong điện trường đều - Xeùt moät ñieän tích ñieåm döông q > 0 di chuyeån töø ñieåm B ñeán ñieåm C trong moät ñieän tröôøng ñeàu.E+_BCH	a) Khi q di chuyeån theo ñöôøng thaúng BC	A = F.BCcosa	 = F.BHd	Vậy: Coâng löïc ñieän bằng độ lớn löïc ñieän nhân với hình chieáu cuûa ñöôøng ñi theo phöông cuûa löïc điện.	 = qE.dFaqE+_CH	b) Khi q di chuyeån theo ñöôøng gaõy BDC	ABC = ABD + ADC ?	 = F.BD + F.DC.cosbdD	 = F.BD + F.DH	 = F(BD + DH) 	 = qE.d 	 = F.BH BFq2. Công của lực điện trong điện trường đềuE+-CH	c) q di chuyeån theo ñöôøng cong baát kì BMCdMB	ABC = ABE + AEF + . . .	 = F.x1 + F.x2 + . . .	 = F.BHEx1x2x3	 = F(x1 + x2 + . . .)	 = qEd FG2. Công của lực điện trong điện trường đềuq F	Keát luaän :	- Coâng cuûa löïc ñieän laøm di chuyeån moät ñieän tích di chuyển trong điện trường đều töø ñieåm naøy ñeán ñieåm khaùc luôntæ leä vôùi ñoä lôùn ñieän tích di chuyeån, khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng ñöôøng ñi, chæ phuï thuoäc vaøo vò trí ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái. A = q.E.dĐơn vị:A: J ; q: CE: V/m ; d: m2. Công của lực điện trong điện trường đều3. Công của lực điện của điện tích q di chuyển trong điện trường bất kì∞NMCông lực điện tác dụng lên điện tích di chuyển trong điện trường bất kì cũng không phụ thộc vào hình dạng đường đi chỉ phụ thộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của điện tích di chuyển. Độ lớn lực điện luôn thay đổi tỉ lệ với độ lớn của cường độ điện trường.II. THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG:1/ Khái niệm: Đối với điện trường đều Ta có biểu thức thế năng:WM = A = q.E.d - Với: q: độ lớn điện tích đặt tại M, E cường độ điện trường, d: là khoảng cách giữa điểm M+ “bản dương” và N- “bản âm” ( Thường chọn làm mốc thế năng W=0).+++++-----MNTại điểm M, hay N đặt điện tích q, thì q sẽ di chuyển trong điện trường.-Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt q tại điểm ta xét trong điện trường.-Thế năng tại M là WM-Thế năng tại N là WNdII. THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG:- Hệ số tỉ lệ VM, không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm M trong điện trường. - Đối với điện trường bất kỳ:WM = A M∞= VM.qM∞2/ Công của lực điện và độ giảm thế năng:- Khi q di chuyển từ M đến N trong điện trường AMN = WM - WNKết luận: ( sách giáo khoa )- Công của lực điện làm điện tích di chuyển từ điểm M đến N bằng độ giảm thế năng của điện tích khi di chuyển từ điểm M đến điểm N trong diện trường.qN A M ∞ - A N ∞ AMN =MTại sao có các biểu thức sau ?= WM ∞ + W∞ NII. THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG: Bài 1: Điện tích q = 10-9 C di chuyển dọc theo các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 10 cm trong điện trường đều cường độ điện trường là E = 300 V/m, E→ // BC. Tính công của lực điện trường khi q di chuyển trên mỗi cạnh của tam giác?.VẬN DỤNGCâu 5 – trang 25 – sách giáo khoa:- Một êlectron di chuyển được đoạn đường 1 cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của lực điện trong một điện trường đều có cường độ điện trướng 1.000 V/m. Hỏi công của lực điện có giá trị nào sau đây? A. – 1,6. 10-16 JB. + 1,6. 10-16 JC. – 1,6. 10-18 JD. + 1,6. 10-18 JXem các câu 6, 7, 8 trang 25 - Sách giáo khoa I. ĐIỆN THẾ 1. Khái niệm điện thếGiả sử một điện tích +q nằm tại điểm M dịch chuyển ra xa vô cực ∞Mq>0 WM phụ thuộc vào q và vị trí điểm M trong điện trường- Điện thế Không phụ thuộc vào q chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm M trong điện trường. Đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q →điện thế tại MĐIỆN THẾ.HIỆU ĐIỆN THẾBÀI 51. Khái niệm điện thế2. Định nghĩa- Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương điện tạo ra thế năng khi đặt tai đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q.3. Đơn vị điện thế là Vôn kí hiệu là (V).( 1)ĐIỆN THẾ.HIỆU ĐIỆN THẾBÀI 54.Đặc điểm của điện thế▪ q 0 thì VM 0▪ q >0 nếu: AN∞ > 0 thì VN > 0; AN∞ 0 Lực F sinh công âm nên AN∞ 0 → VM 0MBÀI 5II.Hiệu điện thếĐIỆN THẾ.HIỆU ĐIỆN THẾMNq>0VNVM2. Định nghĩa:- Biểu thức:Từ công thức ( 1) và (2) biến đổi tìm công thức liên hệ giữa UMN và AMN ?( 2)( 3 )(1)II Hiệu điện thế2. Định nghĩaBÀI 5ĐIỆN THẾ.HIỆU ĐIỆN THẾNêu định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm M, N ? - 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 một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển điện tích từ M đến N và độ lớn của q.Đơn vị của hiệu điện thế là: VBÀI 5ĐIỆN THẾ.HIỆU ĐIỆN THẾII Hiệu điện thế3.Đo hiệu điện thếDùng tĩnh điện kếVỏCầnKim điện kế+ Đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế+_+-+-+-+- Nối bản âm của tụ điện với vỏ và nối bản dương của tụ với cần, số chỉ của kim chỉ hiệu điện thế của tụ điện2/ Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường đều:+_Cho q di chuyển từ M đến N trên một đường sức điện. q.E.d với d = MNAMN =UMN =E( V/m )AMN =MNqdUE=Ta có:E.dCông thức tính côngAMN ?q.UMN?Công thức trên có áp dụng cho điện trường không đều ?Được khi d rất nhỏ, và E thay đổi nhỏ.?LÀM BÀI TẬP:Bài toán: Cho hai bản tụ điện phẳng đặt song song cách nhau 2cm và đã tích điện trái dấu trong chân không. Biết hiệu điện thế giữa hai bản là 120V. Tính điện thế tại điểm giữa hai bản tụ?.Khi lấy mốc điện thế tại bản âm. 2. Thả một electron tại bản âm thì nó chuyển động về bản dương. Tính công mà lực điện làm eletron đi từ bản âm tới bản dương?VẬN DỤNGTóm tắt: dMN= 2cm = 0,02m. UMN =120V;VN= 0V =>VM=120V. Tính Vp =?. Biết: dPN = 0,01m.Có: VM-VN(VN=0) = UMN = E.dMN (1) 	VP-VN(VN=0) = UPN = E.dPN (2) (2)/(1)  VP = VM.dPN/dMN 	VẬN DỤNG+_Ee-PVp; dPNdMNM(V+M=120V)N(V-N=0)	 = 120.0,01/0,02 	 VP = 60V.2. Tính Ae(N->M) = ?.Biết e = -1,6.10-19C; dMN = 0,02mANM = F.dMN = qeEdMN.Cosa = e.UMN.Cos1200 	 = - 1,6.10-19.120.(-1) = 1.92.10-17J