CHƯƠNG III: ĐIỆN TRƯỜNG

BÀI 20: ĐIỆN THẾ

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Điện thế là đại lượng đặc trưng cho riêng điện trường về điều gì?

Giải:

Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q.

Câu 2: Điện thế tại một điểm M trong điện trường được xác định bởi biểu thức:

Giải:

Điện thế tại một điểm M trong điện trường được xác định bởi biểu thức:

V_M =

Câu 3: Hiệu điện thế giữa hai điểm đặc trưng cho điều gì?

Giải:

Hiệu điện thế giữa hai điểm: đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích q từ điểm nọ đến điểm kia.

Câu 4: Đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có một điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó được gọi là?

Giải:

Hiệu điện thế giữa hai điểm: đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích q từ điểm nọ đến điểm kia

Câu 5: Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường là?

Giải:

Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường là: U = E.d

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Điện tích q chuyển động từ M đến N trong một điện trường đều, công của lực điện càng nhỏ nếu?

Giải:

Công của lực điện tác dụng lên điện tích q chuyển động từ M đến N trong một điện trường đều: A = q.U_MN

Do vậy công của lực điện càng nhỏ nếu hiệu điện thế U_MN càng nhỏ.

Câu 2: Thả một ion dương cho chuyển động không vận tốc đầu từ một điểm bất kì trong một điện trường do hai điện tích điểm dương gây ra. Ion đó sẽ chuyển động như thế nào?

Giải:

Thả một ion dương cho chuyển động không vận tốc đầu từ một điểm bất kì trong một điện trường do hai điện tích điểm dương gây ra. Ion đó sẽ chuyển động từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp.

Câu 3: Một proton chỉ chịu tác dụng của lực điện, chuyển động trong điện trường đều dọc theo một đường sức từ điểm C đến điểm D. Đường sức điện có chiều như thế nào?

Giải:

Lực điện trường tác dụng lên hạt mang điện tích dương  cùng phương cùng chiều với , làm nó chuyển động theo chiều đường sức điện.

Công của lực điện:

A_CD = qEd = U_CD.q > 0 U_CD = (V_C - V_D) > 0 V_C > V_D

Đường sức điện có chiều từ nơi điện thế cao tới nơi điện thế thấp.

Câu 4: Hiệu điện thế giữa hai điểm M,N là U_MN = 32V. Hiệu điện thế giữa hai điểm M,N thay đổi như thế nào?

Giải:

Điện thế tại một điểm có giá trị tuỳ thuộc cách chọn mốc điện thế. Hiệu điện thế giữa hai điểm là U_MN = V_M - V_N  không đổi, không phụ thuộc cách chọn mốc điện thế.

Câu 5: Khi độ lớn điện tích thử đặt tại một điểm tăng lên gấp đôi thì điện thế tại điểm đó thay đổi như thế nào?

Giải:

Điện thế tại một điểm không phụ thuộc điện tích q, chỉ phụ thuộc điện trường tại điểm đó nên độ lớn điện tích thử tăng hay giảm thì điện thế tại điểm đó vẫn không đổi.

3. VẬN DỤNG

Câu 1: Biết điện thế tại điểm M trong điện trường là 20V. Electron có điện tích

- e = -1,6.10^-19 C đặt tại điểm M có thế năng là:

Giải:

W_M = qV_M = -1,6.10^-19.20 = -3,2.10^-18 J.

Câu 2: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách nhau 5 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 8 cm có hiệu điện thế là?

Giải:

Từ biểu thức U = E.d ta có:

 =  ⇔ U₂ =  =  = 16V

Câu 3: Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 0,5 m. Độ lớn cường độ điện trường là 1000 V/m. Hiệu điện thế giữa hai điểm đó là?

Giải:

Từ biểu thức U = E.d = 1000.0,5 = 500 V.

Câu 4: Tính công mà lực điện tác dụng lên một điện tích - 5 μC sinh ra khi nó chuyển động từ điểm A đến điểm B. Biết U_AB = 1000 V.

Giải:

Từ biểu thức

U_AB =  ⇒ A_AB = U_AB.q = 1000.(−5.10^-6) = -5.10^-3 J = - 5mJ

Câu 5: Tính công mà lực điện tác dụng lên một điện tích 5 μC sinh ra nó khi nó chuyển động từ điểm A đến điểm B. Biết U_AB = 1000 V.

Giải:

Từ biểu thức

U_AB =  ⇒ A_AB = U_AB.q = 1000.(5.10^-6) = 5.10^-3 J = 5mJ

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 1: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 5 μC từ A đến B là - 5 mJ. Hiệu điện thế U_AB có giá trị nào sau đây?

Giải:

U_AB =  =  = 1000 V

Câu 2: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 5 μC từ A đến B là 5 mJ. Hiệu điện thế U_AB có giá trị nào sau đây?

Giải:

U_AB =  =  = -1000 V

Câu 3: Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 4 cm có một hiệu điện thế không đổi 50 V. Cường độ điện trường ở khoảng giữa hai bản kim loại là?

Giải:

Từ biểu thức U = E.d ⇒ E =  =   = 1250 V/m

Câu 4: Một electron chuyển động dọc theo một đường sức điện trong điện trường đều giữa hai bản kim loại tích điện trái dấu. Hiệu điện thế giữa hai bản là 100 V. Biết rằng electron được đặt không vận tốc ban đầu cách bản điện tích dương 2 cm. Khoảng cách giữa hai bản là 4 cm. Điện tích của electron bằng -1,6.10^-19 C, khối lượng electron bằng 9,1.10^-31 kg. Vận tốc của electron khi đến bản dương là?

Giải:

Electron được đặt không vận tốc ban đầu, chịu tác dụng của lực điện trường = q ngược chiều  làm nó chuyển động dọc theo đường sức điện về phía bản tích điện dương. Lực điện trường sinh công làm tăng động năng của electron:

W_đ - W_đ0 = A ⇒  −  = qEd₁

(với d₁ = -2cm = - 0,02m là hình chiếu đường đi của electron trên một đường sức điện, electron chuyển động ngược chiều nên d₁ < 0).

E =  ; v₀ = 0 ⇒  =

⇒ v =  =  = 4,2.10⁶ m/s

Câu 5: Có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai bản dương và bản âm là 120 V. Hỏi điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6 cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế ở bản âm.

Giải:

Điện trường bên trong giữa hai bản kim loại này là: E =  =  = 12000V/m. Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm 0,6cm là: U_M(-) = V_M – V_(-) = E.d’ = 12000.0,6.10^-2 = 72V. Chọn mốc điện thế ở hai bản âm V_(-) = 0, nên V_M = 72V.