BÀI 20. ĐIỆN THẾ
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 20. ĐIỆN THẾ
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Trong thực tế chúng ta gặp những đường dây dẫn điện cao thế, trung thế, hạ thế. Từ "thế" ở đây được hiểu như thế nào? Có liên quan tới thế năng điện đã học ở Bài 19 hay không?
Trả lời: Điện thế là đại lượng vật lý đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng tạo ra năng lượng tiềm năng (thế năng), thế năng sẽ cung cấp năng lượng cho các điện tích dịch chuyển trong điện trường (giống như trong trường hấp dẫn thế năng của lực hấp dẫn sẽ cung cấp năng lượng cho vật ở độ cao h chuyển động rơi về phía tâm trái đất)
Ảnh
Điện thế tại một điểm trong điện trường
Hoạt động 1
Hoạt động 1: Để đặt một điện tích q vào điểm M trong điện trường chúng ta cần cung cấp thế năng WM cho điện tích q. Điều này tương ứng với việc thực hiện một công A dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M. Hãy vận dụng công thức (19.3) và (19.4) để thu được công thức: V=latex(A/q)
Trả lời: Ta có: Công thức (19.3): WM = AM∞ trong đó AM là công thức điện dịch chuyển điện tích từ điểm M đến vô cùng. AM∞ cũng chính bằng công A cần thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ vô cùng về điểm M. Công thức (19.4): WM = VMq, trong đó VM thường kí hiệu đơn giản là V ⇒ latex(V_(Mq)) = latex(A_M∞)) ⇒ V=latex(A/q)
Hoạt động 2
Hoạt động 2: Tỉ số V=latex(A/q) như trên được gọi là điện thế của điện trường tại điểm M. a) Hãy dự đoán điện thế V đặc trưng cho đại lượng nào của điện trường. b) Xác định độ lớn điện tích q khi điện thế V có giá trị bằng công A thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M.
Trả lời: a) Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó. b) Điện tích q có độ lớn V=latex(A/q) ⇒q=latex(A/V)
Khái niệm
+ Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó. V=latex(A/q) (20.1) + Đơn vị của điện thế là vôn (kí hiệu là V), ngoài ra người ta còn dùng đơn vị kilôvôn (kV), 1 kV = 1000 V. + Hiệu điện thế latex(U_(MN)) mà ta đo được chính là giá trị của hiệu điện thế giữa điện thế tại M và điện thế tại N. latex(U_(MN))=latex(V_M) - latex(V_N) (20.2) + Vì vậy, hiệu điện thế và điện thế đều có chung đơn vị là vôn.
Mối liên hệ giữa điện thế và cường độ điện trường
Hoạt động
Hoạt động: Hãy vận dụng công thức V = A/q để chứng tỏ rằng công thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ điểm N đến điểm M bằng:
Trả lời: Xét cung đường dịch chuyển từ vô cùng tới điêm M có đi qua điểm N:
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Tế bào quang điện chân không (Hình 20.1) gồm một ống hình trụ có một cửa sổ trong suốt, được hút chân không (áp suất trong khoảng 10−8 mmHg đến 10−6 mmHg). Trong ống đặt một catôt (cực âm) có khả năng phát xạ electron khi chiếu và một anôt (cực dương). Electron trong điện trường giữa hai cực sẽ dịch chuyển về phía anôt nếu U AK >0. Cho hiệu điện thế U AK = 45 V được đặt vào giữa hai cực của tế bào quang điện. Khi chiếu xạ ánh sáng phù hợp để catôt phát xạ electron vào vùng điện trường giữa hai cực. Hãy tính công của điện trường trong dịch chuyển của electron từ catôt tới anôt.
Trả lời: Công của điện trường trong dịch chuyển của electron từ catôt tới anôt là:
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: Tính thế năng điện của một electron đặt tại điểm M có điện thế bằng 1000 V.
Trả lời: Thế năng điện của một electron đặt tại điểm M là:
Ảnh
Tìm hiểu 1
+ Trong thực tế người ta thường xét sự dịch chuyển một điện tích q từ điểm N tới điểm M nào đó trong điện trường. + Điện thế là một đại lượng gắn với điện trường, còn thế năng điện là đại lượng gắn với điện tích đặt trong điện trường. Trong công thức (20.1), công A mà chúng ta sử dụng để dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M cũng chính bằng thế năng điện W của điện tích q đặt tại M trong điện trường. Như vậy, thế năng điện và điện thế liên hệ với nhau bởi công thức: latex(W_M) = latex(V_Mq) (20.4)
Ảnh
Tìm hiểu 2
+ Trong điện trường đều, xét một điện tích thử dương chuyển động dọc theo một đường sức điện từ điểm M đến điểm N. Ta thấy, chiều của vectơ cường độ điện trường E hướng theo chiều giảm của điện thế. Chọn chiều dương của trục toạ độ là chiều đường sức (Hình 20.2). Áp dụng công thức (18.1) ta có:
Ảnh
+ Kết quả trên cho thấy: trong điện trường đều, độ lớn cường độ điện trường bằng độ giảm của điện thế dọc theo một đơn vị độ dài đường sức.Với điện trường bất kì, công thức (20.5) vẫn được áp dụng trong trường hợp hai điểm M và N ở rất gần nhau. * * Vậy: Cường độ điện trường tại một điểm M có độ lớn bằng thương của hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trên một đoạn nhỏ đường sức chia cho độ dài đại số của đoạn đường sức đó.
Bài tập Vận dụng
Câu hỏi: Vận dụng mối liên hệ giữa điện thế và cường độ điện trường để xác định điện thế tại một điểm cách mặt đất 5 m ở nơi có điện trường của Trái Đất là 114 V/m.
Đáp án: Khi mốc điện thế tại mặt đất bằng 0, áp dụng công thức:
Ảnh
Ta có vì chiều của MN cùng chiều với chiều điện trường nên ⇒ Điện thế tại điểm cần tìm cách mặt đất 5m là: V = E.h = 114.5 = 570 (V)
Ảnh
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh