Giáo án điện tử Vật lí 11 chân trời Bài 13: Điện thế và thế năng điện

THÂN MẾN CHÀO CÁC EM HỌC SINH ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

Vào ngày 27/5/1994, đường dây cao thế 500 kV Bắc – Nam đã chính thức được đưa vào vận hành. Sự kiện này đánh dấu một cột mốc lịch sử khi tạo ra sự liên kết lưới điện quốc gia.

Vậy "thế" trong cụm từ "cao thế" đặc trưng cho khả năng gì về điện?

BÀI 13: ĐIỆN THẾ VÀ THẾ NĂNG ĐIỆN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Thế năng điện. Điện thế

Vận dụng công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

Chuyển động của điện tích trong điện trường đều

1. THẾ NĂNG ĐIỆN. ĐIỆN THẾ

Thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và nêu cách xác định công của lực điện

1. Công của lực điện

• Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường.
• Do đó, lực điện là lực thế và điện trường là một trường thế.

Thảo luận (SGK – tr80)

1. Liệt kê một số lực thế đã được học. Trình bày đặc điểm về công của lực thế.
2. Quan sát hình 13.2, xác định công của lực điện tác dụng lên điện tích q > 0 khi q di chuyển từ A' đến B'.

Trả lời

Thảo luận (SGK – tr80)

• Lực thế đã học là trọng lực.
• Đặc điểm: Công của lực thế không phụ thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối của đường đi.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr80)

Công của lực điện tác dụng lên điện tích q khi q di chuyển từ A' đến B' là:

A_A'B' = F.A'B' = qE.A'B'

• Nhắc lại kiến thức công trong trường hợp của trọng lực.
• Hãy nêu khái niệm thế năng điện.
• Nêu đơn vị của thế năng điện.

2. Thế năng điện

• Thế năng điện của một điện tích q tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường để dịch chuyển điện tích q từ điểm đó ra xa vô cùng.
• Trong hệ SI, thế năng điện có đơn vị là jun (J).

Thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK tìm hiểu cách xác định điện thế tại một điểm trong điện trường và trả lời câu hỏi

• Nêu khái niệm điện thế.
• Nêu đơn vị của điện thế.

3. Điện thế

• Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho thế năng điện tại vị trí đó và được xác định bằng công mà ta cần thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó:
• Trong hệ SI, điện thế có đơn vị là vôn (V).

THẢO LUẬN NHÓM ĐÔI

Nêu khái niệm hiệu điện thế.

Nêu đơn vị của hiệu điện thế

4. Hiệu điện thế

• Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường để dịch chuyển một đơn vị diện tích giữa hai điểm đó và được xác định bằng biểu thức:
• Trong hệ SI, hiệu điện thế có đơn vị là vôn (V).

Thảo luận 3 (SGK – tr82)

Kết hợp công thức (13.5) và (13.7), em hãy rút ra công thức (13.8).

Trả lời

Kết hợp công thức (13.5) và (13.7) SGK, ta có:

- Vì lực điện là lực thế nên: A_A∞ + A_∞B = A_AB.

- Vậy

Thảo luận 4 (SGK – tr82)

Xét hai điểm M và N trong điện trường đều. Biết vecto cường độ điện trường hướng từ M đến N. Hãy so sánh giá trị điện thế tại M và N.

Trả lời Thảo luận 4 (SGK – tr82)

- Giá trị điện thế tại M là:

- Giá trị điện thế tại N là:

Vì vecto cường độ điện trường hướng từ M đến N ta có:

A_M∞ > A_N∞ ⇒ V_M > V_N

=> Kết luận: Đường sức điện hướng từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp.

Lưu ý:

Điện thế tại một điểm chính là giá trị hiệu điện thế giữa điểm đó với điểm được chọn làm gốc điện thế. Trong một số trường hợp, ta cũng có thể chọn gốc điện thế ở mặt đất.

Ví dụ (SGK – tr82)

Ta cần thực hiện một công 8.10^-5 J để dịch chuyển một điện tích 1,6.10^-4 từ vô cực đến điểm M. Chọn gốc điện thế ở vô cực, tính điện thế tại M.