Vật lí 11 BÀI 5: ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ

[Elishuchi]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

VẬT LÍ 11​

BÀI 5: ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ​

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM​

1. Điện thế​

a) Khái niệm điện thế

Trong công thức tính thế năng của một điện tích q tại một điểm [imath]M[/imath] trong điện trường [imath]W_M = V_M.q[/imath] thì hệ số [imath]V_M[/imath] không phụ thuộc [imath]q[/imath], mà chỉ phụ thuộc điện trường tại [imath]M[/imath]. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích [imath]q[/imath]. Ta gọi nó là điện thế tại [imath]M[/imath] : [imath]V_M=\dfrac{W_M}{q}=\dfrac{A_{M\infty }}{q}[/imath]

b) Định nghĩa

Điện thế tại một điểm [imath]M[/imath] trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng sinh công khi đặt nó tại một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q : [imath]V_M=\dfrac{A_{M\infty }}{q}[/imath]

c) Đơn vị điện thế.

Đơn vị điện thế là Vôn, kí hiệu là [imath]V.[/imath]

Trong công thức [imath]V_M=\dfrac{A_{M\infty }}{q}[/imath], nếu [imath]q = 1 C, A_{M\infty } = 1 J[/imath] thì [imath]V_M = 1 V.[/imath]

d) Đặc điểm của điện thế

• Điện thế là đại lượng đại số.
• Trong công thức [imath]V_M=\dfrac{A_{M\infty }}{q}[/imath] , vì [imath]q > 0[/imath]
• Nếu [imath]A_{M\infty} > 0[/imath] thì [imath]V_M > 0.[/imath]
• Nếu [imath]A_{M\infty} < 0[/imath] thì [imath]V_M < 0.[/imath]
• Điện thế của đất và của một điểm ở vô cực thường lấy bằng [imath]0 (V_{đất} = 0).[/imath]

2. Hiệu điện thế​

• Hiệu điện thế giữa hai điểm [imath]M[/imath] và [imath]N[/imath] là hiệu điện thế giữa [imath]V_M[/imath] và [imath]V_N: U_{MN} = V_M – V_N[/imath]
• Định nghĩa: Hiệu điện thế giữa hai điểm [imath]M[/imath] và [imath]N[/imath] trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ [imath]M[/imath] đến [imath]N[/imath]. Nó được xác định bằng thương số công của lực điện tác dụng lên điện tích [imath]q[/imath] trong sự di chuyển của [imath]M[/imath] và [imath]N[/imath] và độ lớn của [imath]q.[/imath]

Công thức: [imath]U_{MN}=\dfrac{A_{MN }}{q}[/imath]

• Đơn vị hiệu điện thế cũng là Vôn [imath](V).[/imath]

Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm mà nếu di chuyển điện tích [imath]q = 1 C[/imath] từ điểm nọ đến điểm kia thì lực điện sinh công là [imath]1 J.[/imath]

• Đo hiệu điện thế: Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế.
• Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường : [imath]E=\dfrac{U_{MN}}{d}=\dfrac U d[/imath]

​

B. GIẢI CÂU HỎI GIÁO KHOA​

C1 :​

Chứng minh rằng điện thế tại mọi điểm trong điện trường của một điện tích điểm âm [imath](Q < 0)[/imath] đều có giá trị âm.

Trả lời:

• Trong điện trường của [imath]Q < 0[/imath], công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích [imath]q > 0[/imath] từ [imath]M[/imath] ra vô cùng là [imath]A{M\infty} < 0[/imath] (công cản)

Mà [imath]A_{M\infty} = V_M.q[/imath] do đó [imath]V_M < 0.[/imath]

• Trong điện trường của [imath]Q < 0[/imath], công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích [imath]q < 0[/imath] từ [imath]M[/imath] ra vô cùng là [imath]A{M\infty} > 0[/imath](công động). Do đó ta cũng thấy [imath]V_M < 0.[/imath]

Chúc các bạn học tốt!
Xem thêm kiến thức tại
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 3: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN
BÀI 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

 

[Elishuchi]

C. GIẢI BÀI TẬP GIÁO KHOA​

Bài 1 :​

Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào?

Lời giải:
Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi tác dụng lên một điện tích [imath]q[/imath] đặt tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên [imath]q[/imath] khi [imath]q[/imath] di chuyển từ [imath]M[/imath] ra vô cực và độ lớn của [imath]q: V_M=\dfrac{A_{M\infty }}{q}[/imath]

Bài 2 :​

Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là gì?

Lời giải:
Hiệu điện thế giữa hai điểm [imath]M, N[/imath] trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích từ [imath]M[/imath] đến [imath]N[/imath]. Nó được xác định bằng thương số của công của lực tác dụng nên điện tích [imath]q[/imath] trong sự di chuyển từ [imath]M[/imath] đến [imath]N[/imath] và độ lớn của [imath]q.[/imath]

Bài 3 :​

Viết hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích [imath]q[/imath] di chuyển giữa hai điểm đó.

Lời giải:
Hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích [imath]q[/imath] di chuyển giữa hai điểm đó: [imath]U_{MN}=\dfrac{A{MN}}{q}.[/imath]

Bài 4 :​

Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường và nói rã điều kiện áp dụng hệ thức đó.

Lời giải:

• Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường là : [imath]U = E.d[/imath]

Trong đó:
[imath]E[/imath] là cường độ điện trường đều;
[imath]d[/imath] là khoảng cách giữa hình chiếu của hai điểm trong điện trường trên đường sức.

• Điều kiện áp dụng:Trong điện trường đều.
• Biểu thức trên cũng đúng cho trường hợp điện trường không đều, nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc theo đường sức, cường độ điện trường thay đổi không đáng kể.

Bài 5 :​

Biết hiệu điện thế [imath]U_{MN} = 3 V[/imath]. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

[imath]A. V_M = 3 V.[/imath]
[imath]B. V_N = 3 V.[/imath]
[imath]C. V_M - V_N = 3 V.[/imath]
[imath]D. V_N - V_M = 3 V.[/imath]

Lời giải: Chọn [imath]C.[/imath]
Hiệu điện thế giữa hai điểm [imath]M[/imath] và [imath]N[/imath] là: [imath]U_{MN} = V_M – V_N = 3 V.[/imath]

Bài 6 :​

Chọn đáp án đúng.
Khi một điện tích [imath]q = - 2 C[/imath] di chuyển từ điểm [imath]M[/imath] đến điểm [imath]N[/imath] trong điện trường thì lực điện sinh công [imath]- 6 J[/imath]. Hỏi hiệu điện thế [imath]U_{MN}[/imath] bằng bao nhiêu?

[imath]A. + 12 V.[/imath]
[imath]B. - 12 V.[/imath]
[imath]C. + 3 V.[/imath]
[imath]D. - 3 V.[/imath]

Lời giải: Chọn [imath]C[/imath].
Hiệu điện thế UMN bằng: [imath]U_{MN}=\dfrac{A_{MN}}{q}=\dfrac{−6}{−2}=3V.[/imath]

Bài 7 :​

Chọn câu đúng.
Thả cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường. Êlectron đó có

[imath]A.[/imath] chuyển động dọc theo một đường sức điện
[imath]B.[/imath] chuyển động từ điểm có điện thế cao xuống điểm có điện thế thấp
[imath]C.[/imath] chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao.
[imath]D.[/imath] đứng yên.

Lời giải:
Thả cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường. Êlectron sẽ chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao.

Bài 8 :​

Có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1 cm. 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.

Lời giải:
Điện trường bên trong giữa hai bản kim loại này là: [imath]E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{120}{0,01}=12 000V/m.[/imath]
Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm [imath]0,6 cm[/imath] là:
[imath]U_M(-) = V_M – V_{(-)}=E.d=12 000.0,6.10_{-2} = 72 V[/imath]
Chọn mốc điện thế ở hai bản âm [imath]V(-) = 0[/imath], nên [imath]V_M = 72 V.[/imath]

Bài 9 :​

Tính công mà lực điện tác dụng nên một electron sinh ra khi nó chuyển động từ điểm [imath]M[/imath] đến điểm [imath]N[/imath] . Biết hiệu điện thế [imath]U_{MN} = 50 V.[/imath]

Lời giải:
Công của lực điện làm di chuyển electron là: [imath]A_{MN} = q_e.U_{MN} = - 1,6.10^{-19}.50 = - 8.10^{-18} J.[/imath]

Chúc các bạn học tốt!
Xem thêm kiến thức tại
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 3: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN
BÀI 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

 

[Elishuchi]

D.BÀI TẬP SBT

Bài 5.1 : Biểu thức nào dưới đây biểu diễn một đại lượng có đơn vị là vôn ?

[imath]A. qEd[/imath]
[imath]B. qE[/imath]
[imath]C. Ed[/imath]
[imath]D.[/imath] Không có biểu thức nào

Lời giải:Đáp án [imath]C[/imath]
[imath]U=Ed[/imath] , mà hiệu điện thế [imath]U[/imath] có đơn vị là vôn.

Bài 5.2 : Thế năng của một êlectron tại điểm [imath]M[/imath] trong điện trường của một điện tích điểm là [imath]-32.10^{-19} J[/imath]. Điện tích của êlectron là [imath]e = -1,6.10^{-19}C[/imath]. Điện thế tại điểm [imath]M[/imath] bằng bao nhiêu ?

[imath]A. + 32V[/imath]
[imath]B. – 32V[/imath]
[imath]C. + 20V[/imath]
[imath]D. – 20V[/imath]

Lời giải:Đáp án [imath]C[/imath]
Điện thế tại điểm [imath]M[/imath] là:
[imath]V_M=\dfrac{W_{tM}}{q}=\dfrac{−32.10^{−19}}{ −1,6.10^{−19}}=20V[/imath]

Bài 5.3 : Một êlectron ([imath]e = -1,6.10^{-19} C[/imath]) bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai điểm có hiệu điện thế [imath]U_{MN} = 100 V[/imath]. Công mà lực điện sinh ra sẽ là :

[imath]A. + 1,6.10^{-19}J[/imath]
[imath]B. - 1,6.10^{-19}J[/imath]
[imath]C. + 1,6.10^{-17}J[/imath]
[imath]D. - 1,6.10^{-17} J[/imath]

Lời giải:Đáp án [imath]D[/imath]
Công của lực điện:
[imath]A_{MN} = q.U_{MN} = -1,6.10^{-19} . 100 = - 1,6.10^{-17} J[/imath]

Bài 5.4 : 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

A. dọc theo một đường sức điện.
B. dọc theo một đường nối hai điện tích điểm.
C. từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp.
D. từ điểm có điện thế thấp đến điểm có điện thế cao.

Lời giải:Đáp án [imath]C[/imath]
Điện tích dương chuyển động cùng chiều điện trường (từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp).


Bài 5.5 : Hiệu điện thế giữa hai điểm [imath]M, N[/imath] là [imath]U_{MN} = 40 V[/imath]. Chọn câu chắc chắn đúng.

A. Điện thế ở [imath]M[/imath] là [imath]40 V.[/imath]
B. Điện thế ở [imath]N[/imath] bằng [imath]0.[/imath]
C. Điện thế ở [imath]M[/imath] có giá trị dương, ờ [imath]N[/imath] có giá trị âm.
D. Điện thế ở [imath]M[/imath] cao hơn điện thế ở [imath]N 40 V.[/imath]

Lời giải:Đáp án [imath]D[/imath]
Ta có: [imath]U_{MN} = V_M – V_N[/imath]
Với [imath]V_M, V_N[/imath] là điện thế tại các điểm [imath]M, N.[/imath]
Vậy [imath]U_{MN} = 40V[/imath] thì điện thế ở [imath]M[/imath] cao hơn điện thế ở [imath]N[/imath] là [imath]40 V.[/imath]

Chúc các bạn học tốt!
Xem thêm kiến thức tại
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 3: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN
BÀI 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN