CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN 1. Công của lực điện a) Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong một điện trường đều. - Đặt điện tích q dương (q > 0) tại một điểm M trong điện trường đều (Hình 4.1), nó sẽ chịu tác dụng của một lực điện \(\overrightarrow F = q.\overrightarrow E \) - Lực \(\overrightarrow F \) là không đổi, có: + phương song song với các đường sức điện + chiều hướng từ bản dương sang bản âm + độ lớn là F = q.E.
b) Công của lực điện trong điện trường đều. * Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN, làm với các đường sức điện một góc α, với MN = s (Hình 4.2)
Ta có công của lực điện: AMN = \(\overrightarrow F .\overrightarrow s \) = F.s.cosα Với F = qE và cosα = d thì: AMN = qEd (4.1) Trong đó α là góc giữa lực \(\overrightarrow F \) và độ dời \(\overrightarrow s \), d là hình chiếu của độ dời \(\overrightarrow s \) trên một đơn vị đường sức điện. + Nếu α < 900 thì cosα >0, do đó d > 0 và AMN > 0. + Nếu α > 900 thif cosα < 0, do đó d < 0 và AMN < 0. Điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN. Tương tự như trên, ta có: AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2 Với s1.cosα1 + s2cosα2 = d, ta lại có AMPN = qEd Trong đó, d = MH là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối của đường đi trên một đường sức điện. * Kết quả có thể mở rộng cho các trường hợp đường đi từ M đến N là một đường gấp khúc hoặc đường cong. Như vậy, công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMPN = 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. c) Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì. Người ta cũng chứng minh được rằng công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường bất kì từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N (Hình 4.3). Đây là một đặc tính chung của trường tĩnh điện. 2. Thế năng cả một điện tích trong điện trường a) Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường Tương tự như thế năng của một vật trong trọng trường, thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường. Đối với một điện tích q (dương) đặt tại điểm M trong điện trường đều thì công này bằng: A = qEd = WM Trong đó d là khoảng cách từ điểm M đến bản âm; WM là thế năng của điện tích q tại điểm M. Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra vô cực (AM∞). Đó là vì ở vô cực, từ là ở rất xa các điện tích gây ra điện trường, thì điện trường bằng không và lực điện coi như hết khả năng sinh công. Do vậy : WM = AM∞ b) Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q. Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử q, do đó thế năng của điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q: AM = WM = VMq (4.3) VM là một hệ số tỉ lệ, không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm M trong điện trường. c) Công của lực điện và độ giảm thế năng. Khi một điện tích q di chuyển từ một điểm M đến một 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 đặt trong điện trường. AAN = WM – WN (4.4) Sơ đồ tư duy về công của lực điện  Trong bài viết dưới đây đây, chúng tôi sẽ chia sẻ lý thuyết về công của lực điện và công thức tính công của lực điện kèm theo các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo Công thức tính công của lực điệna) Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong một điện trường đều. Đặt điện tích q dương tại một điểm M trong điện trường đều, nó sẽ chịu tác dụng của một lực điện F→ = qE→ . Lực F→ là lực không đổi, có phương song song với các đường sức điện và chiều hướng từ bản dương sang bản âm, độ lớn bằng qE b) Công thức tính công của lực điện trong điện trường đều Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN làm với các đường sức điện một góc α với MN = s. Ta có công thức tính công của lực điện: AMN=qEd Trong đó: Hoặc AMN = F→.s→ = F.s.cosα Trong đó α là góc giữa lực F→ và độ dời s→, d là hình chiếu của độ dời s trên một đơn vị đường sức điện. Điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN. Tương tự như trên, ta có: AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2 Với s1.cosα1 + s2cosα2 = d, ta lại có AMPN = qEd Trong đó, d = MH là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối của đường đi trên một đường sức điện. Kết quả có thể mở rộng cho các trường hợp đường đi từ M đến N là một đường gấp khúc hoặc đường cong. Như vậy, công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMPN = 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. c) Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì. Người ta cũng chứng minh được rằng công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường bất kì từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N (Hình 4.3). Đây là một đặc tính chung của trường tĩnh điện. Tham khảo thêm: Bài tập ứng dụng công của lực dòng điệnVí dụ 1: Công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường đều E là A = qEd, trong đó d là: A. khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối. B. khoảng cách giữa hình chiếu điểm đầu và hình chiếu điểm cuối lên một đường sức. C. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện. D. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức. Lời giải Chọn đáp án C. Bởi công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường đều E là A = qEd trong đó d là độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện. Ví dụ 2: Công của lực điện tác dụng lên một điện tích điểm q khi nó di chuyển từ M đến N trong điện trường A. tỉ lệ thuận với chiều dài đường đi MN. B. tỉ lệ thuận với độ lớn của điện tích q. C. tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động D. tỉ lệ nghịch với chiều dài đường đi. Lời giải Chọn B. Ta có A = qEd ⇒ A tỉ lệ thuận với độ lớn điện tích q. Chú ý: d là khoảng cách giữa hai điểm M,N; nó chỉ là chiều dài đường đi MN khi điện tích di chuyển dọc theo đường sức. Ví dụ 3: Điện tích q = 10−8C di chuyển dọc theo các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 10 cm trong điện trường đều cường độ điện trường E = 300 V/m, E→//BC . Tính công của lực điện trường khi q di chuyển trên mỗi cạnh của tam giác. Công của lực điện trường khi di chuyển trên các cạnh là: Ví dụ 4: Một electron bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai điểm có hiệu điện thế UMN = 100V. Công mà lực điện trường sinh ra bằng? Lời giải AMN = e.UMN = -1,6.10-19.100 Ví dụ 5: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 1 V. Một điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu. Giải thích về kết quả tính được. Lời giải Công điện trường làm di chuyển điện tích q từ M đến N là: A = qUMN = – 1 (J) Dấu ( – ) nói lên công của lực điện là công cản, do đó để di chuyển điện tích q từ M đến N thì cần phải cung cấp một công A = 1 J. Sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi các bạn có thể nhớ được công thức tính công của lực điện để áp dụng vào làm bài tập nhanh chóng và chính xác nhé
5/5 - (1 bình chọn) XEM THÊMDiện tích hình tròn, chu vi hình tròn và các dạng bài tập có lời giải từ A -Z |
