Vật lý 11 bài 5: Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường

Vật lý 11 bài 5: Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường. Thế năng W_M của điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện tác dụng lên điện tích q. Thế năng W_M vừa phụ thuộc điện trường tại M vừa phụ thuộc q.

Câu hỏi là, có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường không phụ thuộc vào điện tích q? Câu trả lời sẽ có trong nội dung bài viết này khi chúng ta tìm hiểu về Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Hệ thức liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường.

I. Điện thế là gì?

1. Khái niệm điện thế

– Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích.

– Ta có: A_M∞= W_M= V_Mq

– Hệ số V_Mchỉ phụ thuộc điện trường tại M. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. V_Mđược gọi là điện thế tại M.

$small V_{M}=frac{W_{M}}{q}=frac{A_{Minfty }}{q}$

2. Định nghĩa Điện thế

– Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó 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.

– Công thức tính điện thế: $small V_{M}=frac{A_{Minfty }}{q}$

3. Đơn vị điện thế

– Đơn vị của điện thế là Vôn (V). $small 1V=frac{1J}{1C}$

4. Đặc điểm của điện thế

– Điện thế là đại lượng đại số, thường chọn điện thế ở mặt đất hoặc một điểm vô cực làm mốc (bằng 0).

– Với q > 0 nếu A_M∞> 0 thì V_M > 0; nếu A_M∞< 0 thì V_M < 0;

hayhochoi

II. Hiệu điện thế là gì?

1. Hiệu điện thế

– Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu giữa điện thế V_M và V_N: U_MN = V_M – V_N.
Hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N

2. Định nghĩa Hiệu điện thế

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

$small U_{MN}=V_{M}-V_{N}=frac{A_{MN}}{q}$

– Đơn vị hiệu điện thế là Vôn (V).

3. Đo Hiệu điện thế

– Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế.

Đo hiệu điện thế bằng tĩnh điện kế

4. Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

– Xét 2 điểm M, N trên một đường sức điện của một điền trường yếu:

Liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

– Hiệu điện thế: $small U_{MN}=frac{A_{MN}}{q}=Ed$

– Cường độ điện trường: $small E=frac{U_{MN}}{d}=frac{U}{d}$

– Công thức này cũng đúng cho trường hợp điện trường không đều, nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc theo đường sức điện, cường độ điện trường thay đổi không đáng kể.

III. Bài tập về Điện thế, Hiệu điện thế

* Bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11: Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào?

° Lời giải bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11:

– 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 q đặt tại điểm đó.

– Điện thế 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.

$small V_{M}=frac{W_{M}}{q}=frac{A_{Minfty }}{q}$

* Bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11: Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là gì?

° Lời giải bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11:

– Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N.

– Hiệu điện thế được xác định bằng thương số của công của lực tác dụng nên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.

* Bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó.

° Lời giải bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11:

– Hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó là:

$small U_{MN}=frac{A_{MN}}{q}$

* Bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường và nói rã điều kiện áp dụng hệ thức đó

° Lời giải bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11:

◊ Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường là: U = E.d

– Trong đó:

E: cường độ điện trường đều;

d: 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 trang 29 SGK Vật Lý 11: Biết hiệu điện thế U_MN = 3V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

A. V_M = 3V

B. V_N = 3V

C. V_M– V_N = 3V

D. V_N– V_M = 3V

° Lời giải bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: C.V_M– V_N = 3V

– Hiệu điện thế giữa hai điểm là: U_MN = V_M – V_N = 3 (V).

* Bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng.

Khi một điện tích q = -2C di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường thì lực điện sinh công -6J. Hỏi hiệu điện thế UMN bằng bao nhiêu?

A. +12V B. -12V C. +3V D. -3V

° Lời giải bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: C. +3V

– Hiệu điện thế U_MN là: $small U_{MN}=frac{A_{MN}}{q}=frac{-6}{-2}=3(V)$

* Bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng.

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

A. Chuyển động dọc theo một đường sức điện

B. Chuyển động từ điểm có điện thế cao xuống điểm có điện thế thấp

C. Chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao.

D. Đứng yên.

° Lời giải bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11:

– Thả cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường, Electron sẽ chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao.

* Bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11: Có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai bản dương và bản âm là 120V. Hỏi điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế ở bản âm.

° Lời giải bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11:

– Ta có, d₀ = 1cm = 0,01m là khoảng cách giữa 2 bản dương và âm

– Điện trường giữa hai bản kim loại này là: $small E=frac{U_{0}}{d_{0}}=frac{120}{0,01}=12.10^{3}(V)$

– Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm d_M = 0,6cm = 6.10^-3m là:

U_M = E.d_M = 12.10³.6.10^-3 = 72 (V) = V_M – V_(-)

– Do mốc điện thế ở bản âm V_(-) =0, nên V_M=72(V).

* Bài 9 trang 29 SGK Vật Lý 11: Tính công mà lực điện tác dụng nên một electron sinh ra khi nó chuyển động từ điểm M đến điểm N . Biết hiệu điện thế U_MN= 50V.

° Lời giải bài 9 trang 29 SGK Vật Lý 11:

– Ta có, U_MN = 50V; q_e = 1,6.10^-19C

– Công của lực điện làm di chuyển electron là:

A_MN = q_e.U_MN =-1,6.10^-19.50 = -8.10^-18J

Hy vọng với bài viết hệ thống kiến thức về Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường cùng bài tập vận dụng ở trên có ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hoàng Thùy Chi About ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Có thể bạn cần