Giáo án điện tử Vật lí 11 kết nối Bài 19: Thế năng điện

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

KHỞI ĐỘNG

Chúng ta đã biết, có sự tương tự giữa chuyển động của một điện tích q trong điện trường đều với chuyển động của một vật khối lượng m trong trường trọng lực.

Vậy điện tích q trong điện trường có tồn tại thế năng tương tự như vật khối lượng m trong trọng trường không?

BÀI 19

THẾ NĂNG ĐIỆN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Công của lực điện

Thế năng của một điện tích trong điện trường

Luyện tập – Vận dụng

CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

THẢO LUẬN

• Công của lực điện là gì?
• Xây dựng biểu thức tính công của lực điện trong điện trường đều.
• Trong trường hợp nào lực sinh sinh công dương, trường hợp nào lực sinh công âm và trường hợp nào thì lực không sinh công.

1. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

- Công làm di chuyển điện tích trên đoạn MN

- Công làm di chuyển điện tích trên đoạn MPN

Công của lực điện làm dịch chuyên của điện tích q từ điểm M đến điểm N trong điện trường đều không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và vị trí của điểm cuối N của độ dịch chuyển trong điện trường.

• Biểu thức
• Trong đó

q :điện tích (C)

E : cường độ điện trường (V/m)

, hình chiếu quỹ đạo lên đường sức điện (m)

Lưu ý: Trường tĩnh điện là một trường thế.

THẾ NĂNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

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

Thế năng của một điện tích q trong điện trường đều đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường đều khi đặt điện tích q tại điểm ta xét

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

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

d: khoảng cách từ M tới mốc thế năng.

W_M: Thế năng điện của điện tích q tại điểm M

• Lưu ý: Mốc thế năng điện thường được chọn ở bản âm tụ điện hoặc ở vô cực.

Hoạt động (SGK – tr77)

Một điện tích dương q được đặt tại điểm M trong điện trường đều giữa hai bản phẳng song song nhiễm điện trái dấu có độ lớn của cường độ điện trường là E (Hình 19.2).

1. Chứng minh rằng công mà điện trường đều giữa hai bản phẳng song song nhiễm điện trái dấu có thể sinh ra khi dịch chuyển điện tích dương q từ điểm M tới bản cực âm là A = qEd.
2. Hãy nhận xét về công A khi ta thay q bằng một điện tích âm.

Trả lời

Câu 1. Công điện lực trường đều của tụ điện có thể sinh ra khi dịch chuyển điện tích dương q từ điểm M tới bản cực âm bằng chính công của lực điện trường trong dịch chuyển này

A = F.d mà F = E.q ⇒ A = E.q.d

Câu 2. Với q < 0 thì lúc này ta sẽ thu được công âm A < 0.

Trong trường hợp này, lực điện trường sẽ hướng lên bản nhiễm điện dương và ngược chiều với chiều chuyển động của điện âm. Do đó, điện trường sẽ sinh một công âm và cản trở chuyển động.

Tương tự như trường hợp điện trường đều, trong điện trường bất kì, thế năng của một điện tích cũng có những đặc điểm gì về khái niệm, số đo thế năng và độ lớn

2. Thế năng của điện tích trong điện trường bất kỳ.

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.

Khi mốc ở vô cực:

Trong đó:  V là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào điện trường và vị trí điểm M.

Câu hỏi (SGK – tr78)

1. Chứng tỏ rằng, công của lực điện trong sự dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến điểm N sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. Hãy mở rộng cho trường hợp M ở xa vô cùng.
2. Trong điện trường bất kì, khi chọn mốc là ở xa vô cùng, có trường hợp mà số đo thế năng sẽ có giá trị âm hay không? Hãy vẽ hình minh họa.