NỘI DUNG 2. ĐIỆN TRƯỜNG – ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
Mục tiêu bài học
Kiến thức
- Nêu được định nghĩa và tính chất của điện trường.
- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường.
- Phát biểu được định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu được đơn vị đo hiệu điện thế.
- Xác định được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường đó. Nhận biết được đơn vị đo cường độ điện trường.
NỘI DUNG 2. ĐIỆN TRƯỜNG – ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
Mục tiêu bài học
2. Kĩ năng
Giải được các bài toán đơn giản về cường độ điện trường.
Tính được công của lực điện khi dịch chuyển điện tích.
Giải được các bài toán đơn giản về điện thế, hiệu điện thế.
NỘI DUNG 2. ĐIỆN TRƯỜNG – ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. ĐIỆN TRƯỜNG
II. ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
III. MỐI LIÊN HỆ GIỮA HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
1. Khái niệm
+
+
M
Q
q
- Điện trường là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích.
- Đặc điểm: Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó
Làm thế nào để nhận biết được trong không gian có điện trường ?
Dựa vào đâu để biết điện trường ở nơi đó mạnh hay yếu ?
I – Điện trường
I – Điện trường
Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường về phương diện tác dụng lực. Cường độ điện trường tại những điểm khác nhau trong điện trường là khác nhau.
Cường độ điện trường phụ thuộc vào:
+ Vị trí điểm M đang xét.
+ Điện tích Q sinh ra (gây ra) điện trường
2. Cường độ điện trường
* Định nghĩa
Cu?ng d? di?n tru?ng t?i m?t di?m l� d?i lu?ng d?c trung cho t�c d?ng l?c c?a di?n tru?ng t?i di?m dĩ. Nĩ du?c x�c d?nh b?ng thuong s? c?a d? l?n l?c di?n F t�c d?ng l�n di?n tích th? q d?t t?i di?m dĩ v� d? l?n c?a q.
I – Điện trường
2. Cường độ điện trường
I – Điện trường
* Vectơ cường độ điện trường
+ và cùng phương, cùng chiều khi q > 0
+ và cùng phương, ngược chiều khi q < 0
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vô hướng hay đại lượng vectơ? Vì sao?
Đặc điểm vectơ cđđt tại một điểm so với vectơ lực điện?
+
-
* Đơn vị cường độ điện trường
Người ta dùng đơn vị đo cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m).
2. Cường độ điện trường
Cường độ điện trường của một điện tích điểm
Điện tích điểm Q đặt trong điện môi gây ra điện trường xung quanh Q. Tại điểm M cách Q một khoảng r, vectơ cường độ điện trường có:
- Điểm đặt: tại M (điểm ta xét)
- Phương: đường thẳng nối Q và M
- Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0, Hướng vào Q nếu Q < 0
- Độ lớn:
I – Điện trường
2. Cường độ điện trường
Các điện trường đồng thời tác dụng lực lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp:
được tổng hợp theo qui tắc hình bình hành
I – Điện trường
3. Nguyên lí chồng chất điện trường
Là những đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó
E
E
I – Điện trường
4. Đường sức điện
Hình dạng đường sức của một số điện trường
4. Đường sức điện
I – Điện trường
* Các đặc điểm của đường sức điện
+ Qua mỗi điểm trong điện trường, ta có thể vẽ được một đường sức điện đi qua và chỉ một mà thôi.
+ Các đường sức điện là các đường cong không kín. Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở các điện tích âm.
+ Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau.
+ Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức điện ở đó mau hơn, nơi nào cường độ điện trường nhỏ hơn thì các đường sức điện ở đó thưa hơn.
I – Điện trường
4. Đường sức điện
* Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. Đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều nhau.
4. Đường sức điện
I – Điện trường
1. Công của lực điện
II – Điện thế - Hiệu điện thế
A = qEd
2. Điện thế
II – Điện thế - Hiệu điện thế
VM > 0 trong điện trường của điện tích dương.
VM < 0 trong điện trường của điện tích âm.
Đơn vị của điện thế là vôn (V)
Tìm công thức liên hệ giữa UMN và AMN
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
II – Điện thế - Hiệu điện thế
3. Hiệu điện thế
Ta có:
Lập tỉ số:
3. Hiệu điện thế
II – Điện thế - Hiệu điện thế
Đơn vị của hiệu điện thế là vôn (V)
Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích giữa hai điểm đó. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích trong sự di chuyển giữa hai điểm và độ lớn của điện tích ấy.
III – Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường
Từ: A = Eqd và A = Uq ta suy ra: U = Ed
Hay:
Câu 1. Đại lượng nào dưới đây không liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm?
Điện tích Q.
Điện tích thử q.
Khoảng cách r từ Q đến q.
Hằng số điện môi của môi trường đặt Q.
CỦNG CỐ
A
B
C
D
Câu 2. Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo của cường độ điện trường?
Niutơn.
Culông.
Vôn trên mét.
Vôn nhân mét.
CỦNG CỐ
A
B
C
D
Câu 3. Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong chân không đặt lần lượt q1 = 10-6 C và q2 = -5.10-6 C. Xác định vectơ cường độ điện trường tại M cách A 5 cm, cách B 15 cm. Cho
CỦNG CỐ
CỦNG CỐ
Hướng dẫn giải
Ta có:
Tóm tắt
Cho: q1 = 10-6 C,
q2 = -5.10-6 C
AB = 10 cm, AM = 5 cm
BM = 15 cm
Xác định:
Dạng 1: Xác định cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm
BÀI TẬP
Phương pháp:
Cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm Q có
+ Điểm đặt: Tại điểm đang xét.
+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích điểm và điểm đang xét.
+ Chiều: Hướng ra xa điện tích q nếu Q > 0.
Hướng vào điện tích q nếu Q < 0.
+ Độ lớn:
Trong hệ SI:
là hằng số điện môi của môi trường.
r là khoảng cách
Hướng dẫn giải
Cường độ điện trường do điện tích điểm q gây ra tại M có độ lớn là
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
VD1. Xác định độ lớn của vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm
một khoảng 3 cm.
Cho hệ số tỉ lệ
Hướng dẫn giải
Áp dụng công thức:
Vì Q < 0 nên:
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
VD2. Một điện tích điểm âm Q trong chân không gây ra một điện trường có cường độ . Tại điểm M cách điện tích một khoảng
30 cm. Xác định điện tích điểm Q. Cho hệ số tỉ lệ
Dạng 2: Sự chồng chất điện trường. Xác định cường độ điện trường tổng hợp
Phương pháp:
Giả sử có các điện tích điểm cùng gây ra tại điểm M các cường độ điện trường lần lượt là
thì cường độ điện trường tổng hợp tại điểm M là
Để xác định cường độ điện trường tổng hợp ta có thể xác định theo một trong hai cách:
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
Cách 1: Cộng lần lượt hai vectơ theo quy tắc hình bình hành
Nếu cùng phương, cùng chiều thì:
Nếu cùng phương, ngược chiều thì:
Nếu có phương vuông góc thì:
Nếu có cùng độ lớn và hợp với nhau một góc
thì:
Nếu khác độ lớn và hợp với nhau một góc thì
Cách 2: Phương pháp hình chiếu
Chọn hệ trục tọa độ Oxy vuông góc và ta chiếu các vectơ cường độ điện trường lên các trục tọa độ.
Ta có:
Khi đó độ lớn của cường độ điện trường tổng hợp là:
VD. Cho hai điện tích điểm
đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Biết AB = 2 cm. Hệ số tỉ lệ Xác định cường độ điện trường tại
điểm H là trung điểm của AB.
điểm M với MA = 1 cm, MB = 3 cm.
điểm N biết NAB là một tam giác đều.
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
Hướng dẫn giải
Xác định cường độ điện trường tại điểm H
Vậy có:
- Điểm đặt: Tại H
- Phương: Trùng với đường thẳng AB
- Chiều: Từ A đến B
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
a.
- Độ lớn:
Tóm tắt
AB = 2 cm,
a. BH = HA = 1 cm
Xác định
b. MA = 1 cm,
MB = 3 cm.
Xác định
c. NA = NB = AB
Xác định
Hướng dẫn giải
Vì BM = MA + AB nên M nằm trên đường thẳng AB, ngoài đoạn AB về phía A.
Vậy có điểm đặt tại M; Phương trùng với đường thẳng AB; Chiều hướng ra xa A.
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
b.
Độ lớn:
Tóm tắt
AB = 2 cm,
a. BH = HA = 1 cm
Xác định
b. MA = 1 cm,
MB = 3 cm.
Xác định
c. NA = NB = AB
Xác định
Hướng dẫn giải
Vì:
- Điểm đặt: Tại N
- Phương: Song song đường thẳng AB
- Chiều: Từ A đến B
Vậy có:
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
c.
đều
- Độ lớn:
Tóm tắt
AB = 2 cm,
a. BH = HA = 1 cm
Xác định
b. MA = 1 cm,
MB = 3 cm.
Xác định
c. NA = NB = AB
Xác định
Dạng 3: Sự cân bằng của điện tích trong điện trường
Phương pháp:
Khi một điện tích cân bằng thì hợp lực tác dụng lên điện tích bằng 0
Trong số các lực là lực điện trường và có thể là các lực khác: trọng lực, lực căng dây, lực đẩy Acsimet,…
Phương trình (*) được giải theo cách tổng hợp vectơ hoặc hình chiếu trên trục tọa độ. Từ đó suy ra điều kiện hoặc các đại lượng liên quan.
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
VD. Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 0,25 g mang điện tích được treo bởi một sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể tại điểm cố định O trong một điện trường đều, có vectơ cường độ điện trường theo phương ngang và có độ lớn Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi quả cầu ở vị trí cân bằng.
Lấy
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
Hướng dẫn giải
Tóm tắt
m = 0,25 g
Khi quả cầu ở vị trí cân bằng ta có:
BÀI TẬP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
Dạng 4: Tính công của các lực tác dụng khi điện tích di chuyển
BÀI TẬP
- Công của lực điện:
- Định lí động năng:
- Hiệu điện thế :
VD 1. Một điện tích điểm di chuyển dọc theo chu vi của tam giác MNP vuông tại P trong điện trường đều có cường độ điện trường 200 V/m. Cạnh MN = 10 cm,
NP = 8 cm. Tính công của lực điện trong các dịch chuyển sau của điện tích q:
Từ M đến N
Từ N đến P
Từ P đến M
Theo đường kín MNPM
BÀI TẬP
BÀI TẬP
Tóm tắt
E = 200 V/m
MN = 10 cm
NP = 8 cm
Hướng dẫn giải
a. Công của lực điện khi di chuyển điện tích q từ M đến N:
BÀI TẬP
Hướng dẫn giải
b. Khi điện tích dịch chuyển từ N đến P thì công của lực điện là:
Tóm tắt
E = 200 V/m
MN = 10 cm
NP = 8 cm
BÀI TẬP
Hướng dẫn giải
Tóm tắt
E = 200 V/m
MN = 10 cm
NP = 8 cm
c. Khi điện tích dịch chuyển từ P đến M thì công của lực điện là:
BÀI TẬP
Hướng dẫn giải
Tóm tắt
E = 200 V/m
MN = 10 cm
NP = 8 cm
d. Khi điện tích dịch chuyển theo đường kín MNPM thì công của lực điện trường bằng 0.
VD2. Tam giác ABC vuông tại A được đặt trong điện trường đều Biết BC = 6 cm, hiệu điện thế Tính các hiệu điện thế và cường độ điện trường
BÀI TẬP
BÀI TẬP
Hướng dẫn giải
Vì nên ta sẽ chiếu lên AB.
Ta có AC vuông góc với AB nên
hình chiếu bằng 0. Suy ra:
Ta có hình chiếu của BC lên BA
chính là BA nên:
Mà:
Tóm tắt
BC = 6 cm
E = ?
VD3. Cho 3 bản kim loại phẳng A, B, C tích điện, đặt song song (hình vẽ). Cho Coi điện trường giữa các bản là điện trường đều và có chiều như hình vẽ. Cường độ điện trường tương ứng là
. Tính điện thế của bản B và bản C nếu lấy gốc điện thế là điện thế bản A.
BÀI TẬP
BÀI TẬP
Hướng dẫn giải
Ta có:
Mà:
Tóm tắt
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Chào tạm biệt và hẹn gặp lại các em
nguon VI OLET
