Khi điện tích dịch chuyển trong điện trường đều từ M đến N thi công của lực điện

Công của lực điện sẽ làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường E với độ dài d. Nó được xác định bằng công thức A = qEd. Ở đây d được hiểu là độ dài của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức từ. d được tính theo chiều của đường sức từ.

Và để tìm hiểu kỹ hơn về lý thuyết công của lực điện và có bài tập áp dụng, chúng ta hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!

Tóm tắt lý thuyết công của lực điện

Công của lực điện

Lực điện tác dụng lên điện tích trong điện trường đều

Đối với trường hợp này, đặc điểm của lực điện tác dụng lên điện tích sẽ có dạng dưới đây:

Mô tả: Đặt điện tích dương q trong điện trường đều, nó sẽ chịu tác dụng của lực điện F:

• Độ lớn: F = q.E
• Phương: Song song với các đường sức điện
• Chiều: Từ dương sang âm

Kết luận: Lực F là lực không bị biến đổi

Công của lực điện trong điện trường đều

Trường hợp này được mô tả qua hình ảnh dưới đây:

Khi di chuyển điện tích trong điện trường đều, công của lực điện sẽ đi từ M đến N. Thể hiện qua công thức A = q.E.d

Trong đó:

• d = MH− là độ dài đại số
• M là hình chiếu của điểm đầu
• H là hình chiếu của điểm cuối

Chiều của điện trường sẽ cùng chiều với chiều dương của MH-. Do đó, công của lực điện không bị ảnh hưởng bởi hình dạng đường đi. Nó phụ thuộc trực tiếp vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối.

Thế năng của một điện tích trong điện trường

Thế năng của một điện tích trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích lên chính điểm đó.

Điện trường đều: Chọn mốc thế năng là chiều âm thì thế năng WM = A = qEd. Trong đó d là khoảng cách từ M đến thanh âm.

Với trường hợp điện trường do nhiều điện tích gây ra, bạn cần chọn mốc thế năng ở vô cùng:

• Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q

Ta có: WM = AM = VM.q

Đây là thế năng của một điện tích điểm q đặt tại điểm M trong điện trường.

Trong đó: VM là hệ số tỉ lệ không phụ thuộc vào q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đặt điểm M trong điện trường.

• Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường

Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường. Công lực điện trường tác dụng lên điện tích sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường.

Ta có công thức sau: AMN = WM – WN

Kỹ năng giải bài tập cần thiết

Bài tập cần áp dụng công thức tính công: A = q.E.d

Việc xác định d cần phải được thực hiện chính xác

• Nếu vật chuyển động cùng chiều vectơ cường độ điện trường thì d > 0.
• Nếu vật chuyển động ngược chiều vectơ cường độ điện trường thì d < 0.

Bài tập lý thuyết

Câu 1: Công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường đều E là A = qEd. d ở đây có nghĩa là gì?

A. khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối. B. khoảng cách giữa hình chiếu điểm đầu và hình chiếu điểm cuối lên một đường sức. C. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện.

D. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức.

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Công của các lực tác dụng khi điện tích di chuyển, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.

Nội dung bài viết Công của các lực tác dụng khi điện tích di chuyển:
DẠNG 1. Công của các lực tác dụng khi điện tích di chuyển 1. Phương pháp – Công mà ta đề cập ở đây là công của lực điện hay công của điện trường. Công này có thể có giá trị dương hay âm. – Có thể áp dụng định lý động năng cho chuyển động của điện tích. Nếu ngoài lực điện còn có các lực khác tác dụng lên điện tích thì công tổng cộng của tất cả các lực tác dụng lên điện tích bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích. – Nếu vật mang điện chuyển động đều thì công tổng cộng bằng không. Công của lực điện và công của các lực khác sẽ có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. – Nếu chỉ có lực điện tác dụng lên điện tích thì công của lực điện bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích. Với m là khối lượng của vật mang điện tích q. – Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, với một đường cong kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên công của lực điện trong trường hợp này bằng không. Tóm lại, ta cần nhớ các công thức sau: – Công của lực điện: A qEd qU – Công của lực ngoài: A A. – Định lý động năng 2 2 A qU mv mv MN M – Biểu thức hiệu điện thế: MN – Hệ thức liên hệ giữa cường độ điện trường hiệu điện thế trong điện trường đều: MN Trong đó: M, N là hai điểm trên 1 đường sức, d là khoảng cách giữa hai điểm MN và d mang giá trị dương [d > 0] khi MN E d mang giá trị âm [d < 0] khi MN E. Nếu M, N không nằm trên đường sức, khi đó công thức tính hiệu điện thế sẽ là: cos U Ed MN α trong đó α = [MNE] STUDY TIP Công thức A qEd chỉ áp dụng được cho trường hợp điện tích di chuyển trong điện trường đều. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một điện tích điểm 8 q C 4.10 di chuyển dọc theo chu vi của một tam giác MNP, vuông tại P, trong điện trường đều, có cường độ 200 V/m. Cạnh MN cm MN E NP cm Môi trường là không khí. Tính công của lực điện trong các dịch chuyển sau của q a] Khi điện tích dịch chuyển từ M đến N thì hình chiếu của M và N lên đường sức là chính nó, mà MN E nên d MN Công của lực điện khi di chuyển điện tích q từ M đến N là: Đáp án A. b] Gọi H là hình chiếu P lên MN, ta được NH chính là hình chiếu của NP lên phương của đường sức trong từ trường đều, và khi đi từ M đến N thì hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường. Đáp án C. c] Ta được HM là hình chiếu của PM lên phương của điện trường và khi đi từ H đến M, hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường. Đáp án D. d] Khi điện tích dịch chuyển theo đường kính MNPM thì điện tích dịch chuyển trên 1 đường cong kín có điểm đầu và cuối trùng nhau nên 0 A J MNPM. Đáp án A. Phân tích - Sử dụng công thức tính công của lực điện A qEd. - Xác định d với d là đoạn nối giữa hình chiếu của điểm đầu quỹ đạo và hình chiếu của điểm cuối quỹ đạo lên một đường sức [với điện trường đều thì chiều của đường sức từ chính là chiều của điện trường E]. Nếu hình chiếu cùng chiều với chiều E, ta lấy dấu [+], ngược chiều với chiều E, ta lấy dấu [−]. STUDY TIP Với đoạn di chuyển của điện tích là một đoạn thẳng MN, chiều từ M đến N, thì ta có thể tính công của lực điện trường bằng công thức sau A qEMN cosα. Ví dụ 2: Một điện trường đều có cường độ E Vm 2500. Hai điểm A, B cách nhau 10 cm khi tính dọc theo đường sức. Tính công của lực điện trường thực hiện một điện tích q khi nó di chuyển từ A B ngược chiều đường sức. Giải bài toán khi: Lời giải Khi điện tích di chuyển ngược chiều đường sức thì ta có A qE AB Thay lần lượt 6 6 q Cq C 10 ta được a] Công của lực điện trường: Đáp án A. b] Công của lực điện trường: Đáp án B. Ví dụ 3: Điện tích 8 q C 10 di chuyển dọc theo cạnh của một tam giác đều ABC cạnh a cm 10 trong điện trường đều có cường độ là 300 V/m. Tính công của lực điện trường khi q dịch chuyển trên mỗi cạnh của tam giác Lời giải Gọi H là hình chiếu A lên BC, ta được HB chính là hình chiếu của AB lên phương của điện trường và khi đi từ H đến B thì hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường. Công của lực điện trường khi q dịch chuyển từ B đến C là: Ta có CH là hình chiếu của CA lên phương của điện trường và khi từ C đến H thì hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường Đáp án D. STUDY TIP Dùng công thức sau cũng cho kết quả tương tự, bạn đọc tự làm. Bài tập tương tự: Điện tích 8 q C 10 di chuyển dọc theo cạnh của một tam giác đều MBC, mỗi cạnh 20 cm đặt trong điện trường đều E có hướng song song với BC và có cường độ là 3000 V/m. Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q theo các cạnh MB, BC và CM của tam giác.