Bài giảng Vật lý 11 - Chương 1: Điện học - Chủ đề 1: Điện tích. Định luật Cu-lông. Định luật bảo toàn điện tích - Năm học 2022-2023

CHƯƠNG I: 
ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG 
CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU- LÔNG 
 1. Sự nhiễm điện của các vật 
- Có 3 cách để nhiễm điện cho một vật 
 + Cọ xát. 
 + Tiếp xúc. 
 + Hưởng ứng. 
- Một vật nhiễm điện có khả năng hút các vật nhẹ 
I. SỰ NHIỄM ĐIỆN CỦA CÁC VẬT. ĐIỆN TÍCH. TƯƠNG TÁC ĐIỆN 
 2. Điện tích. Điện tích điểm 
- Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một 
điện tích. 
- Có 2 loại điện tích: Điện tích âm và điện tích dương 
- Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. 
3. Tương tác điện 
 - Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. 
 - Các điện tích trái dấu thì hút nhau. 
II. ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG 
 1. Định luật cu-lông 
Đặc điểm của véc tơ lực điện: 
Điểm đặt : đặt tại điện tích bị tác dụng lực điện. 
Phương: trùng với đường thẳng nối 2 điện tích 
Chiều: +hướng ra xa 2 điện tích (lực đẩy) nếu q 1 q 2 cùng dấu 
 +hướng vào 2 điện tích (lực hút) nếu q 1 q 2 khác dấu 
2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong môi trường đồng tính. Hằng số điện môi . 
Trong đó : F (N) : lực điện (lực Cu lông ) 
 q 1 ; q 2 (C) : giá trị điện tích của 2 điện tích điểm 
 r (m) : khoảng cách giữa hai điện tích 
 k = 9.10 9 N.m 2 /C 2 ( hệ số tỉ lệ hay hằng số Cu lông) 
 ε g ọi l à h ằng s ố đ i ện m ô i 
Chủ Đề 3 : Điện trường và cường độ điện trườngĐường sức điện 
I. Điện trường 
1. Môi trường tương tác điện 
Là môi trường mà tương tác điện được truyền từ điện tích này đến điện tích khác, gọi tắt là điện trường 
2. Điện trường 
Điện trường là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. 
II. C ư ờng độ điện trường 
1. Khái niệm cường độ điện trường 
- Điện tích thử: là điện tích “+”, nhỏ, nhẹ, được treo trên một dây mảnh 
- Để nghiên cứu điện trường tại một điểm 
 + Đặt tại đó điện tích thử q 
 + Xác định lực F tác dụng lên điện tích thử q 
Thương số 	 không phụ thuộc vào q 
2. Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số giữa độ lớn của lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q 
3. Vectơ cường độ điện trường 
với q > 0 
Đặc điểm của vectơ cường độ điện trường tại một điểm 
 + Điểm đặt: Tại điểm ta xét 
 + Hướng cùng hướng lực tác dụng lên điện tích thử q đặt tại đó 
 + Độ lớn: 
4. Đơn vị đo cường độ điện trường 
+ Đơn vị của F: N 
+ Đơn vị của q: C 
+ Đơn vị của E: V/m (vôn trên mét) 
5 . C ư ờng độ điện tr ư ờng của một điện tích điểm 
Đặc điểm của vectơ cường độ điện trường tại một điểm 
 + Điểm đặt: Tại điểm ta xét 
 + Phương: Phương của đường thẳng qua điểm đó và điện tích 
 + Chiều: Điện tích dương: Hướng ra xa điện tích 
 	 Điện tích âm: Hướng về điện tích 
 + Độ lớn: 
6 . Nguyên lý chồng chất điện tr ư ờng 
Tại một điểm có nhiều điện trường thì vectơ cường độ điện trường tại điểm đó bằng tổng các vectơ cường độ điện trường thành phần 
III. Đ ư ờng sức điện 
1. Định nghĩa 
Đường sức điện là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào cũng trùng với hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó 
+ Điểm đặt: Tại điểm ta xét 
+ Phương tiếp tuyến với đường sức tại điểm đó 
+ Chiều: Cùng chiều đường sức điện 
+ Độ lớn: Xác định theo đặc điểm của đường sức điện 
CHỦ ĐỀ 4:CÔNG LỰC ĐIỆN. 
I. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN 
1. Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều 
Phương: vuông góc với các bản 
Chiều: hướng từ (+) sang (-) 
2. Công của lực điện trong điện trường đều 
A MN = Fscos 
d = s.cos 
A MN = Fd = qEd 
Kết luận: công của lực điện trong sự di chuyển q trong điện trường đều từ M đến N là 
A MN = qEd; 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. 
3. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì 
-Công của lực điện trường không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. 
1. Khái niệm: 
II. THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG 
 - Thế năng của 1 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. 
W M = A = q.E.d 
- Điện trường bất kỳ: 
2 . Sự phụ thuộc của thế năng W M vào điện tích q 
V M : hệ số tỉ lệ, không phụ thuộc q, chỉ phụ thuộc vị trí điểm M trong điện trường. 
3. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường 
- Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường . 
A MN = W M - W N 
Chủ Đề 5: ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ 
I. Đ iện thế 
1. Khái niệm điện thế 
Thế năng của một điện tích q tại một điểm M trong điện trường tỷ lệ thuận với điện tích di chuyển: W M = V M .q . Hệ số tỷ lệ V M gọi là điện thế tại M 
2. Định nghĩa: Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại 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 
Điện thế tại một điểm M trong điện trường: 
4. Đặc điểm của đ iện thế 
+ Điện thế là đại lượng đại số 
A M > 0 thì V M > 0; 	 A M < 0 thì V M < 0 
+ Mốc điện thế (điện thế bằng 0): Thường chọn tại đất (thực nghiệm) hoặc một điểm ở vô cực (lý thuyết) 
A : Jun (J); 	q: Cu-Lông (C) 
V: Vôn (V) 	V = J/C 
II. Hiệu điện thế 
1. Khái niệm: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu giữa điện thế V M và V N 
	U MN = V M - V N 
2. Định nghĩa 
Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là đại lượng 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 giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q. 
Đơn vị hiệu điện thế: Vôn (V) 	 V = J/C 
3. Đo hiệu điện thế tĩnh điện: 
+ Dụng cụ : Vôn kế tĩnh điện (tĩnh điện kế) 
+ Cách đo hiệu điện thế giữa hai vật dẫn điện: Hai bản của một tụ điện 
+ Dùng dây dẫn điện nối bản nhiễm điện dương với thanh kim loại, bản nhiễm điện âm nối với vỏ hộp 
+ Kim vôn kế sẽ chỉ hiệu điện thế giữa hai vật 
+ Cách đo đ iện thế của một vật dẫn 
+ Dùng dây dẫn điện nối vật đó với thanh kim loại của điện kế, vỏ hộp nối đất 
+ Kim vôn kế sẽ chỉ điện thế của vật đó 
4. Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường 
+ Xét hai điểm M và N trên một đường sức của một điện trường đều 
+ Một điện tích q di chuyển trên đoạn thẳng MN = d 
+ Công của lực điện : A MN = qEd 
+ Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N: 
+ Chú ý: Công thức trên chỉ dùng cho đ iện trường đều 
+ Công thức trên cũng được dùng cho điện trường không đều nếu trong khoảng d đủ nhỏ để cường độ điện trường tại các điểm trên khoảng d thay đổi không đáng kể 
+ Đơn vị cường độ điện trường: Vôn/mét (V/m) 
CHƯƠNG II 
DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 
CHỦ ĐỀ 1: 
DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN 
I. Dòng điện 
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích . 
+ Các điện tích dương chuyển động cùng chiều điện trường 
+ Các điện tích âm chuyển động ngược chiều điện trường 
- Quy ước chiều dòng điện : là chiều chuyển động của điện tíc h dương . 
- Các tác dụng của dòng điện: 
+ Tác dụng nhiệt 
+ Tác dụng từ 
+ Tác dụng hóa học 
+ Tác dụng sinh học 
II. Cườ ng độ dòng điện. Dòng điện không đổi 
- Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện. Nó được xác đinh bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó. 
- Được xác định bởi: 
trong đó : 
I là cường độ dòng điện 
∆q là điện lượng dịch chuyển 
∆t là thời gian q dịch chuyển 
2.Dòng điện không đổi 
- Định nghĩa : là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian 
- Số lượng electron: 
Trong đó: 
I là cường độ dòng điện 
q là điện lượng dịch chuyển 
t là thời gian q dịch chuyển 
3. Đơn vị của cường độ dòng điện và của điện lượng 
a) Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI: ampe (A) 
b) Đơn vị của điện lượng là cu-lông (C), được định nghĩa theo đơn vị ampe : 
1C = 1 A.s 
III. Nguồn điện 
1.Điều kiện để có dòng điện 
Điều kiện để có dòng điện là phải đặt một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn điện 
2. Nguồn điện 
Nguồn điện là dụng cụ để duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện 
Hiệu điện thế được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền 
giữa hai cực của nó.Có nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện 
tiếp tục được duy trì. Điều này được thể hiện trong nhiều nguồn điện bằng cách 
tách các electron ra khỏi cực của nguồn điện. 
IV. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN 
1. Công của nguồn điện : là c ông của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn. 
2. Suất điện động của nguồn điện 
a. Định nghĩa 
Suất điện động  của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện , và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích q đó. 
b. Công thức 
c. Đơn vị là Vôn (V) 
trong đó: 
E: suất điện động của nguồn điện (V) 
A: công của nguồn điện (công của lực lạ) (J) 
q: lượng điện tích dịch chuyển qua nguồn (C) 
1V = 1 J/C 
Sơ đồ: R 1 nt R 2 
Sơ đồ: 
R 1 // R 2 
+ Cường độ dòng điện: I = I 1 = I 2 
+ Hiệu điện thế: U = U 1 + U 2 
+ Điện trở: R = R 1 + R 2 
R 1 
R 2 
R 1 
R 2 
Đoạn mạch mắc nối tiếp 
Đoạn mạch mắc song song 
+ Cường độ dòng điện: I = I 1 + I 2 
+ Hiệu điện thế: U = U 1 = U 2 
+ Điện trở: 
CHỦ ĐỀ 2 : 
 ĐIỆN NĂNG . CÔNG SUẤT ĐIỆN 
1.Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch . 
1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch 
Xét một đoạn mạch tiêu thụ điện 
+ Để trong đoạn mạch có dòng điện, phải đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế 
+ Hiệu điện thế sinh ra điện trường tác dụng lực điện làm các điện tích tự do trong đoạn mạch chuyển động có hướng, gây ra dòng điện 
+ Vậy: Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác, được đo bằng công của lực điện khi dịch chuyển có hướng các điện tích: 	A = qU 
+ Dòng điện không đổi: 	q = It 
A = qU = UIt 
Đại lượng 
Tên 
Đơn vị 
A 
Điện năng tiêu thụ 
J ( Jun) 
U 
Hiệu điện thế 
V (Vôn) 
q 
Điện tích 
C (Culong) 
I 
Cường độ dòng điện 
A (Ampe) 
t 
Thời gian 
s (giây) 
2. Công suất điện. 
Cho bóng đèn 1: 
Tiêu thụ điện năng là 300J trong 10s 
Cho bóng đèn 2: 
 Tiêu thụ điện năng là 400J trong 20s.Tốc 
độ tiêu thụ điện năng của bóng nào 
lớn hơn? 
Bóng 1: 300/10= 30J/s = 30 W 
Bóng 2: 400/20 = 20 J/s= 20 W 
Bóng 1 tiêu thụ điện năng lớn hơn bóng 2 
Công suất điện: 
P = A/t = UI 
Đại lượng 
Tên 
Đơn vị 
P 
Công suất 
W (oát) 
A 
Công 
J (jun) 
t 
Thời gian 
S (giây) 
U 
Hiệu điện thế 
V (vôn) 
I 
Cường độ dòng điện 
A (ampe) 
Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó 
II. Công suất toả nhiệt của vật dẫn có dòng điện 
1. Định luật Jun – Len-xơ 
+ Điện trở thuần: Điện trở của vật dẫn: 
+ Một đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì toàn bộ điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ được biến đổi thành nhiệt: A = Q 
+ A = UIt và U = IR Q = I 2 Rt 
Q 
Nhiệt lượng 
J (jun) 
R 
Điện trở 
Ω (ôm) 
t 
Thời gian 
s (giây) 
Q = RI 2 t=(U 2 /R).t 
+ Định luật Jun – Len-xơ : Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó 
2. Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua 
- Đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong 1 đơn vị thời gian. 
Công suất toả nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ toả nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian 
P 
III. Công và công suất của nguồn điện 
Công của nguồn điện 
+ Trong nguồn điện lực lạ thực hiện công làm nguồn điện có năng lượng 
+ Theo định luật bảo toàn năng lượng: Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện 
+ A ng = q E A ng = E It 
2. Công suất của nguồn điện 
P ng 
 P ng = E I 
CHỦ ĐỀ 3 : 
ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH 
1. Định luật Ohm đối với toàn mạch 
Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn 
 điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch. 
E = I (R N + r) = IR N + Ir 
+ IR N : hiệu điện thế mạch ngoài(độ giảm thế mạch ngoài) 
+ Ir : độ giảm thế của mạch trong 
Suất điện động E của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong 
Hiệu điện thế mạch ngoài ( hiệu điện thế giữa 2 cực của nguồn điện ) 
U AB = I.R= E - Ir (3) 
2. Hiện tượng đoản mạch 
Vậy một mạch điện kín khi có R N rất nhỏ (R N = 0) thì ta nói nguồn điện bị đoản mạch, khi đó I chạy qua mạch đạt giá trị rất lớn và có hại. 
Kết luận : Định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 
3. Hiệu suất của nguồn điện 
CHỦ ĐỀ 4 Ghep cac nguon dien thanh bo : 
I. Đoạn mạch chứa nguồn điện ( nguồn phát điện ) 
Mạch điện kín này bao gồm hai đoạn mạch 
- Đoạn mạch chứa nguồn và điện trở R 
U AB = E – I(R + r) 
E - U AB 
 R + r 
=> I = 
hay I = 
E - U AB 
R AB 
- Đoạn mạch chứa điện trở R 1 
U AB = IR 1 hay U BA = - IR 1 
Quy ước 
U AB = ± E ± I(R + r ) 
Đi từ A đến B nếu gặp cực nào trước của nguồn điện thì E lấy dấu đó . Nếu dòng điện cùng chiều A đến B thì I lấy dấu + và ngược lại 
1. Bộ nguồn ghép nối tiếp 
Cho các nguồn điện ( E 1 , r 1 ), ( E 2 , r 2 ) ( E n , r n ) được ghép nối tiếp với nhau như hình. 
E 1 , r 1 
E 2 , r 2 
E n , r n 
A 
B 
M 
N 
Q 
II. Ghép các nguồn điện thành bộ 
E 1 , r 1 
E 2 , r 2 
E n , r n 
A 
B 
M 
N 
Q 
+ Gồm các nguồn điện ghép nối tiếp với nhau, cực âm của nguồn trước nối tiếp với cực dương của nguồn sau tạo thành một dãy liên tiếp. 
+ Suất điện động của bộ nguồn nối tiếp 
+ Điện trở trong của bộ nguồn nối tiếp 
E b = E 1 + E 2 + .....+ E n 
r b = r 1 + r 2 + + r n 
E 1 , r 1 
E 2 , r 2 
E n , r n 
A 
B 
* Trường hợp riêng: Các nguồn điện giống nhau có cùng E và r. 
E b = n E 
r b = nr 
 Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn nối tiếp: 
2. Bộ nguồn song song 
Cho n nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có ( E , r ) được ghép song song với nhau như hình vẽ . (Điều kiện để ghép song song là các nguồn phải giống nhau) 
E , r 
E , r 
E , r 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
A 
B 
+ Gồm n nguồn điện giống nhau ghép song song với nhau, các cực dương nối chung với nhau và các cự âm nối chung với nhau. 
+ Suất điện động của bộ nguồn song song 
+ Điện trở trong của bộ nguồn song song 
E b = E 
3. Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng (tự đọc) 
Bộ nguồn gồm n dãy ghép song song, mỗi dãy có m nguồn nối tiếp. 
Suất điện động của bộ nguồn: E b = m E 
Điện trở trong : 
A 
E , r E , r E , r 
B 
PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ TOÀN MẠCH 
A. Những lưu ý trong phương pháp giải. 
- Khi giải bài toán về toàn mạch người ta thường trải qua 4 bước tư duy cơ bản 
+Bước 1: Nhận dạng bộ nguồn 
+Bước 2: Nhận dạng và phân tích mạch ngoài (mạch điện trở) 
+Bước 3: Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch: 
+Bước 4: Tính các đại lượng khác: U, I, P,A . 
Đoạn mạch nối tiếp các điện trở 
U AB = U 1 + U 2 + U 3 + + U n 
I AB = I 1 = I 2 = I 3 = .= I n 
R AB = R 1 + R 2 + R 3 + .+ R n 
Đoạn mạch song song các điện trở 
U AB = U 1 = U 2 = U 3 = .= U n 
I AB = I 1 + I 2 + I 3 + + I n 
A 
R 1 
R 2 
R 3 
R n 
B 
I 
A 
B 
R 3 
R 2 
R 1 
I 1 
I 2 
I 3 
1. Toàn mạch: 
* Bộ nguồn nối tiếp: 
+ Các nguồn giống nhau: 
E b = n. E ; r b = n.r 
* Bộ nguồn song song: 
E b = E 1 + E 2 + + E n 
r b = r 1 + r 2 + + r n 
E b = E 
I 
NHỮNG LƯU Ý TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI 
2. Mạch ngoài: 
+ Ghép nối tiếp: 
+ Ghép song song: 
Cần phải nhận dạng và phân tích xem các điện trở này được mắc với nhau như thế nào. Từ đó tính điện trở tương đương hoặc áp dụng định luật Ôm cho từng loại đoạn mạch. 
I = I 1 = I 2 = 
U = U 1 + U 2 + 
R = R 1 + R 2 + 
U = U 1 = U 2 = 
I = I 1 + I 2 + 
I 
NHỮNG LƯU Ý TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI 
4. Các công thức cần sử dụng: 
- Định luật Ôm: 
- Suất điện động: E = I (R + r) 
- Hiệu điện thế mạch ngoài: U = I.R N = E – I.r 
- Công của nguồn: Ang = EIt 
- Công suất của nguồn: Png = EI 
- Công của dòng điện: A = UIt 
- Công suất của dòng điện: 
I 
NHỮNG LƯU Ý TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI