Lý thuyết Thế năng điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 19: Thế năng điện 

A. Lý thuyết Thế năng điện

I. Công của lực điện

- Điện tích dương q di chuyển trong điện trường đều từ điểm M đến điểm N sẽ chịu tác dụng của lực điện không đổi (theo Hình 19.1).

- Để tính công của lực điện trong dịch chuyển này, có thể xét chuyển động theo các quỹ đạo khác nhau. 

- Công của lực điện làm di chuyển của điện tích q từ M đến N trong điện trường đều bằng qEh, 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 độ dịch chuyển trong trường.

- AMN=qEd trong đó: d là độ dài đại số của đoạn MM’, là hình chiếu của đoạn MN trên một đường sức điện.

- Công của lực điện trường làm di chuyển điện tích q từ M đến N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí M và N của độ dịch chuyển trong trường (với mọi loại trường điện).

- Công của lực điện làm di chuyển điện tích q từ M đến N tỉ lệ thuận với điện tích q vì lực điện cũng tỉ lệ thuận với điện tích.

II. Thế năng của một điện tích trong điện trường

1. Thế năng của một điện tích trong điện trường đều

- Thế năng của điện tích q trong điện trường đều đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường đều tại điểm ta xét.

- Thế năng của một điện tích trong điện trường đều (còn gọi là thế năng điện) được tính bằng công của lực điện có thể sinh ra khi điện tích di chuyển từ điểm ta xét tới điểm mốc, thường là bản cực âm của tụ điện.

- Bản cực âm của tụ điện thường được chọn làm mốc để tính thế năng, và khi tính thế năng của một điện tích hoặc hệ điện tích bất kì, người ta thường chọn điểm mốc ở vô cực vì ở đó điện trường và lực điện trường đều bằng không.

- Số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường đều bằng công của lực điện sinh ra khi điện tích q di chuyển từ M tới điểm mốc:

- Wм = qEd trong đó d là khoảng cách từ M đến bản cực âm, W là thế năng điện của điện tích q tại M điểm M.

2. Thế năng của một điện tích trong điện trường bất kì

- Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm đang xét (tương tự như trường hợp điện trường đều).

- Số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường bằng công của lực điện có thể sinh ra khi điện tích q di chuyển từ điểm M tới điểm mốc để tính thế năng (mốc thường chọn là vô cực).

- Khi chọn mốc thế năng tại vô cực, số đo thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường bằng công của lực điện trong dịch chuyển của điện tích q từ điểm M tới vô cực: Wм = AM∞

- Thế năng tại điểm M tỉ lệ với điện tích q, và có thể tính bằng Wм = Vмq, trong đó hệ số tỉ lệ V phụ thuộc vào điện trường và vị trí của điểm M.

Sơ đồ tư duy về “Thế năng điện”

B. Bài tập Thế năng điện

Câu 1. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 5.10^-6 C ngược chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 0,5 m là

A. -2,5.10^-3 J. 

B. -5.10^-3 J. 

C. 2,5.10^-3 J. 

D. 5.10^-3 J. 

Câu 2. Khi điện tích dịch chuyển trong điện trường đều theo chiều đường sức thì nó nhận được một công 10 J. Khi dịch chuyển tạo với chiều đường sức 45⁰ trên cùng độ dài quãng đường thì nó nhận được một công là

A. 5 J.                            

B. $\frac{5\sqrt{3}}{2}$J.            

C. 5√2 J.              

D. 7,5J.

Câu 3. Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều với cường độ điện trường 100 V/m thì công của lực điện trường là 50 mJ. Nếu cường độ điện trường là 200 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là

A. 200 mJ.           

B. 100 mJ.           

C. 50 mJ.                       

D. 150 mJ.

Câu 4. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 5μC ngược chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1 m là

A. 5000 J.            

B. – 5000 J.          

C. 5 mJ.                         

D. – 5 mJ.

Câu 5. Một điện tích q = 5.10^-8 C di chuyển trong một điện trường đều có cường độ điện trường E = 1000 V/m theo một đường gấp khúc ABC. Đoạn AB dài 20 cm và vectơ độ dời AB làm với các đường sức điện một góc 30⁰. Đoạn BC dài 40 cm và vectơ độ dời BC làm với các đường sức điện một góc 120⁰. Tính công của lực điện.

A. 1,87.10^-6 J.

B. -1,87.10^-6 J.

C. 1,3.10^-6 J.

D. -1,3.10^-6 J.

Câu 6. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Công của lực điện bằng độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường.

B. Biểu thức tính công của lực điện trong điện trường đều là: A = Ed

C. Điện trường tĩnh là một trường thế.

D. Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mả chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đoạn đường đi trong điện trường.

Câu 7. Nếu điện tích dịch chuyển trong điện trường sao cho thế năng của nó tăng thì công của của lực điện trường

A. âm.                 

B. dương.   

C. bằng không.      

D. chưa đủ dữ kiện để xác định.

Câu 8. Nếu chiều dài đường đi của điện tích trong điện trường tăng 2 lần thì công của lực điện trường

A. tăng 2 lần.

B. giảm 2 lần.                                             

C. không thay đổi.

D. chưa đủ dữ kiện để xác định.

Câu 9. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 5.10^-6 C dọc theo chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 0,5m là

A. 25.10^-3 J. 

B. 5.10^-3 J. 

C. 2,5.10^-3 J. 

D. 5.10^-4 J. 

Câu 10. Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường E = 1000 V/m. Vận tốc ban đầu của electron là 3.10⁵ m/s, khối lượng của elctron là 9,1.10^-31kg. Tại lúc vận tốc bằng không thì nó đã đi được đoạn đường bao nhiêu ?

A. 0,26 mm. 

B. 2,6 mm.

C. 26 mm.

D. 260 mm.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 11 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 20: Điện thế

Lý thuyết Bài 21: Tụ điện

Lý thuyết Bài 22: Cường độ dòng điện

Lý thuyết Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

Lý thuyết Bài 24: Nguồn điện