Bài 19. Thế năng điện trang 76, 77, 78 Vật Lí 11 Kết nối tri thức

KĐ

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?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học của những bài trước để trả lời.

Lời giải chi tiết:

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.

HĐ

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.

2. Hãy nhận xét về công A khi ta thay q bằng một điện tích âm.

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết:

1. 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

A = F.d mà F = E.q ⇒ A = E.q.d

2. Với q < 0 thì lúc này công sẽ ngược chiều so với cường độ điện trường

CH

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

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết:

1. 

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 mốc tính thế năng WM = qEd₁ = A_M  (d₁ là khoảng cách từ M đến bản cực âm)

Thế năng của điện tích q tại điểm N: W_N = qEd₂ =A_N (d₂ là khoảng cách từ N đến bản cực âm)

⇒A_MN = A_M - A_N = W_M - W_N

Đối với trường hợp điện tích dương q đặt tại điểm M nằm trong môi trường điện bất kì thì thế năng có thể bằng công của lực điện khi di chuyển điện tích q từ điểm M ra vô cực. Vì ở vô cực khoảng cách rất xa nên điện trường bằng không và lực điện hết khả năng sinh công. Do đó: W_M = A_M∞

2. 

Khi chọn mốc là ở xa vô cùng, trường hợp có số đo thế năng âm khi điện tích q âm tại điểm M trong điện trường bị dịch chuyển tới vô cực.

A_M∞ = W_M = −q.E.d

Trong trường hợp này điện tích sẽ hướng lên bản dương ngược với chiều của cường độ điện trường.