Giải Vật Lý 11 Bài 4. Công của lực điện
§4. CÔNG CỦA Lực ĐIỆN A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG Công của lực điện Công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích trong điện trường đều từ M đến N là Amn = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. Thế năng của một diện tích điểm q tại điểm M và N trong điện trường lần lượt là: WM = Am = VM.q và Wn = An = VN.q Công của lực diện bằng độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường: Amn = WM - B. CÂU HỎI VẬN DỤNG Cl. Hãy nêu sự tương tự giữa công của lực điện trong trường hợp hình 4.1 với công của trọng lực. Hướng dẫn Công của lực điện và công của trọng lực hấp dẫn đều có đặc tính chung là không phụ thuộc dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc điểm đầu và điểm cuối của đường đi. Hình 4.1 C2. Cho một điện tích điểm Q nằm tại tâm của ỉ vòng tròn. Khi dịch chuyển một điện tích thử q dọc theo cung MN của vòng tròn thì công của lực điện sẽ bằng bao nhiêu? Hướng dẫn Vì Q nằm ở tâm vòng tròn nên các đường sức điện của Q luôn luôn vuông góc với đường đi MN do đó công của lực điện bằng không. C3. Thê năng của điện tích thử q trong điện trường của điện tích điểm Q nêu ở câu 2 sẽ thay đổi thế nào khi q di chuyển dọc theo cung MN? Hướng dẫn Thế năng của điện tích thử q trong điện trường của điện tích điểm Q sẽ không thay đổi khi q di chuyển dọc theo cung MN. Cần chú ý 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 của thế năng của điện tích q trong điện trường: Amn = Wm - Wn. c. CÂU HỎI - BÀI TẬP Viết biểu thức công của lực điện trường trọng sự di chuyển của một điện tích trong một điện trường đều. Hướng dẫn Công thức: Amn = qEd. Trong đó q là điện tích, E là cường c.ộ điện trường và d là khoảng cách giữa điểm đầu M và điểm cuôì N tính dọc theo phương của đường sức. Nêu đặc điểm của công của lực điện tác dụng lên điện tích thử q khi cho q di chuyển trong điện trường. Hướng dẫn Công của lực điện tác dụng lên điện tích thử q khi cho q di chuyển trong điện trường không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối của đường đi. Thế năng của điện tích q trong một điện trường phụ thuộc vào q như thế nào? Hướng dẫn Thế năng của điện tích q trong một điện trường tỉ lệ thuận với q. Cho một điện tích thử q di chuyển trong một điện trường đều dọc theo hai đoạn thẳng MN và NP và lực điện sinh công dương. Biết rằng MN dài hơn NP. Hỏi kết quả nào sau đây là đúng khi so sánh các công Amn và ANp của lực điện? Amn > Anp. Amn < Anp- c. Amn = Anp- D. Cả ba trường hợp A, B, c đều có thể xảy ra. Chọn D. Một electron di chuyển một đoạn đường lem, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của lực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 v/m. Hỏi công của lực điện có giá trị nào sau đây? A. - l,6.10~16J. B. - l,6.10_18J. c. +l,6.10"16J. D. +1,6.1O_18J. Hướng dẫn Chọn D. +l,6.10'18J. (A = qEd = l,6.10'19.1000.10“2 = l,6.10'18J). Cho một điện tích di chuyển trong một điện trường theo một đường cong kín, xuất phát từ điểm A rồi trở lại điểm A. Công của lực điện trường bằng bao nhiêu? Hướng dẫn Công của lực điện trường bằng 0. Một electron được thả không vận tốc đầu ở sát bản âm, trong điện trường đầu giữa hai bản kim loại phẳng, tích điện trái dấu. Cường độ điện trường giữa hai bản là 1000V/m. Khoảng cách giữr hai bản là lem. Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương Hướng dẫn Ban đầu electron đứng yên nên động năng bằng 0. Khi đến bản dương nó có động năng Wđ- Độ biến thiên động năng bằng công của lực điện trường. Ta có: AWđ = wđ = qEd = 1,6.10“19.1000.10’2 = l,6.10’18J. Cho một điện tích dương Q đặt tại điểm o. Đặt một điện tích âm q tại một điểm M. Chứng minh rằng thế năng của q ở M có giá trị âm. Hướng dẫn Ta có thế năng Wm = Am«. Điện tích Q > 0 có các đường sức xuất phát từ Q hướng ra xa vô cùng nên công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q < 0 từ M ra xa vô cùng là công âm, do đó thế nàng của q ở M có giá trị âm.