Lý thuyết Điện thế và thế năng điện (Chân trời sáng tạo 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 13: Điện thế và thế năng điện

A. Lý thuyết Điện thế và thế năng điện

1. Thế năng điện. Điện thế

Công của lực điện

Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, lực điện là lực thế và điện trường là một trường thế.

$A_{AB}=qE\overline{A\text{'}B\text{'}}$

Thế năng điện

Thế năng điện của một điện tích q tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường để dịch chuyển điện tích q từ điểm đó ra xa vô cùng.

$W_A=A_{A\infty }$

Trong hệ SI, thế năng điện có đơn vị là jun (J).

Điện thế

Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho thế năng điện tại vị trí đo và được xác định bằng công mà ta cần thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó:

$V_A=\frac{A{\text{'}}_{\infty A}}{q}$

Trong hệ SI, điện thế có đơn vị là vôn (V).

Hiệu điện thế

Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường để dịch chuyển một đơn vị điện tích giữa hai điểm đó và được xác định bằng biểu thức:

$U_{AB}=V_A-V_B=\frac{A_{AB}}{q}$

Trong hệ SI, hiệu điện thế có đơn vị là vôn (V).

Mối liên hệ giữa cường độ điện trường với hiệu điện thế

$E=\frac{U}{d}$

Với d là khoảng cách giữa hai điểm đang xét trên phương của vecto cường độ điện trường.

2. Chuyển động của điện tích trong điện trường đều

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu song song với vecto cường độ điện trường

Tốc độ của hạt electron tại bản dương (vận tốc ban đầu bằng 0): $v=\sqrt{\frac{2q_{e}Ed}{m}}$

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu vuông góc với vecto cường độ điện trường

- Quỹ đạo chuyển động của electron giống với quỹ đạo của chuyển động ném ngang

- Trên phương Ox: electron chuyển động thẳng đều với tốc độ v0.

- Trên phương Oy: lực điện $\overrightarrow{F}$ gây ra gia tốc $\overrightarrow{a}=\frac{q_e.\overrightarrow{E}}{m}$

B. Trắc nghiệm Điện thế và thế năng điện

Câu 1. Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 0,5 m. Độ lớn cường độ điện trường là 1000 V/m. Hiệu điện thế giữa hai điểm đó là

A. 500 V.

B. 1000 V.

C. 2000 V.

D. chưa đủ dữ kiện để xác định.

Câu 2. Biết điện thế tại điểm M trong điện trường là 20V. Electron có điện tích e = -1,6.10-19 C đặt tại điểm M có thế năng là:

A. 3,2.10-18 J.

B. -3,2.10-18 J.

C. 1,6.1020 J.

D. -1,6.1020 J.

Câu 3. Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách nhau 5 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 8 cm có hiệu điện thế là

A. 10 V.

B. 16 V.

C. 20 V.

D. 6,25 V.

Câu 4. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 5 μC từ A đến B là 5 mJ. Hiệu điện thế UAB có giá trị nào sau đây?

A. 1000 V.

B. -1000 V.

C. 2500 V.

D. - 2500 V.

Câu 5. Tính công mà lực điện tác dụng lên một điện tích 5 μC sinh ra nó khi nó chuyển động từ điểm A đến điểm B. Biết UAB = 1000 V

A. 5000 J.

B. - 5000 J.

C. 5 mJ.

D. - 5 mJ

Câu 11. Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 4 cm có một hiệu điện thế không đổi 50 V. Cường độ điện trường ở khoảng giữa hai bản kim loại là

A. 5000 V/m.

B. 1250 V/m.

C. 2500 V/m.

D. 1000 V/m.

Câu 12. Khi một điện tích chuyển động vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện thì điện trường sẽ không ảnh hưởng tới

A. gia tốc của chuyển động.

B. thành phần vận tốc theo phương vuông góc với đường sức điện.

C. thành phần vận tốc theo phương song song với đường sức điện.

D. quỹ đạo của chuyển động.