BÀI 20. THẾ NĂNG ĐIỆN
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 19. THẾ NĂNG ĐIỆN
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Chúng ta đã biết, có sự tương tự giữa chuyển động của một điện tích q trong điện trưởng đều với chuyển động của một vật khối lượng m trong trường trọng lực. Như vậy thì điện tích q trong điện trường có tồn tại thế năng tương tự như vật khối lượng m trong trọng trường không?
Trả lời: Điện tích q trong điện trường có tồn tại thế năng tương tự như vật khối lượng m trong trọng trường. Thế năng của 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 đang xét.
Ảnh
Công của lực điện
Khái niệm
Khái niệm: Công của lực điện làm dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến điểm 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 vị trí của điểm cuối N của độ dịch chuyển trong điện trường.
Ảnh
latex(A_(MN)) = qEd (19.1)
Trong đó: d: là độ dài của đoạn thẳng MM'
Tính chất chung của trường lực
+ Với điện trường bất kì, người ta cũng chứng minh được rằng công của lực điện trường làm dịch chuyển của điện tích q 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. Đây là tính chất chung của một số trường lực như trường tĩnh điện, trường trọng lực,...
Ảnh
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. Số đo thế năng của điện tích dương q trong điện trường đều giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu được tính bằng công mà điện trường đều có thể sinh ra khi dịch chuyển điện tích q từ điểm ta xét tới bản nhiễm điện âm.
Ảnh
Mô tả chi tiết
+ Bản cực âm của tụ điện thường được chọn làm mốc để tính thế năng. Với điện trường của một điện tích hoặc của một 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. + Thế năng của điện tích trong điện trường còn gọi là thế năng điện. 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 đang xét. + 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 để tính thế năng: latex(W_M) = qEd (19.2) trong đó d là khoảng cách từ M đến bản cực âm, WM là thế năng điện của điện tích q tại điểm M.
Thực hành 1
Hoạt động: Một điện tích dương q được đặt tại điểm M trong điện trường đều của một tụ điện có độ lớn của cường độ điện trường là E (Hình 19.2). 1. Chứng minh rằng công mà điện trường đều của tụ điện có thể sinh ra khi dịch chuyển diện tích dương q từ điểm M tới bản cực âm là A = qEd.
Ảnh
Đáp án: Công điện 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
Thực hành 2
Hoạt động: Một điện tích dương q được đặt tại điểm M trong điện trường đều của một tụ điện có độ lớn của cường độ điện trường là E (Hình 19.2). 2. Hãy nhận xét về công A khi ta thay q bằng một điện tích âm.
Ảnh
Đáp án: 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.
2. Thế năng của một điện tích trong điện trường bất kì
+ Tương tự như trường hợp điện trường đều, với điện trường bất kì ta có thể phát biểu: 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. + 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 * Chú ý rằng, khi chọn mốc thế năng tại vô cực, ta có 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: latex(W_M)=latex(A_M) (19.3) + Vì độ lớn của lực điện tỉ lệ thuận với điện tích q nên thế năng tại điểm M cũng tỉ lệ với điện tích q . latex(W_M)=latex(V_M) q (19.4) + Hệ số tỉ lệ latex(V _M)=V không phụ thuộc vào điện tích q mà chỉ phụ thuộc vào điện trường và vị trí của điểm M.
Câu hỏi 1
Câu hỏi 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.
Đáp án: Chúng ta đã biết rằng, công của lực điện trong sự dịch chuyển điện tích q không phụ thuộc vào hình dạng quãng đường mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của độ dịch chuyển. Do đó, nếu xét dịch chuyển từ điểm M đến vô cực theo hai cung đường khác nhau từ M đến vô cùng mà cung đường thứ hai đi qua điểm N ta sẽ có cùng kết quả:
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 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.
Đáp án: – Trong điện trường của một diện tích dương, khi ta đặt một điện tích âm q < 0 tại điểm M thì thế năng của điện tích âm sẽ có giá trị âm vì lực điện tác dụng lên q ngược chiều với chiều dịch chuyển từ M đến vô cùng. – Trong điện trường của điện tích âm, tại điểm N ta đặt một điện tích q > 0, ta cũng có thế năng của điện tích q tại N có giá trị âm.
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