Trong chương I của môn Vật lý lớp 11, câu hỏi công của lực điện không phụ thuộc vào gì gây khó khăn cho các bạn học sinh. Nội dung hôm nay chúng tôi sẽ đưa ra lời giải đáp chuẩn nhất cho câu hỏi này. Mời bạn đọc chú ý theo dõi bài viết phía bên dưới.
Nội dung bài viết
Công của lực điện không phụ thuộc vào gì?
- Vị trí chính xác của điểm đầu và điểm cuối đường đi
- Cường độ điện trường
- Hình dạng đường đi
- Độ lớn điện tích đã bị dịch chuyển
→ Đáp án đúng: C
Một số lý thuyết liên quan đến công của lực điện
Thông thường, công của lực điện sẽ được xét trong một điện trường đều có vectơ cường độ điện trường tại điểm bất kỳ có cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn. Cụ thể như sau:
1. Công của lực điện
1. 1 Lực điện tác dụng lên điện tích trong điện trường đều
Đặc điểm của lực điện tác dụng lên điện tích trong điện trường đều có dạng dưới đây:
Hình ảnh minh họa cho công của lực điện trường
Khi đặt điện tích q dương (q>0) tại một điểm M trong điện trường đều thì nó sẽ chịu tác dụng của một lực điện:
→ →
F=q. E
Trong đó, lực F là không đổi và có:
- Phương sẽ song song với đường sức điện
- Chiều hướng là từ bản dương sang bản âm
- Độ lớn: F= q.E
⇒ Kết luận: Lực F là lực không bị biến đổi.
1.2 Công của lực điện ở trong điện trường đều
Công của lực điện trong điện trường đều được mô tả như hình ảnh dưới đây:
Hình ảnh công của lực điện ở trong điện trường đều
* Khi điện tích q di chuyển vào đường thẳng MN và tạo với các đường sức điện một góc α, MN = s thì chúng ta sẽ có công thức tính công của lực điện như sau:
Công thức được sử dụng để tính công của lực điện
Trong đó, F = q.E và cosα = d ta có: AMN = q.E.d
Lúc này, α là góc hợp giữa F và s, d là hình chiếu của độ dời s trên một đơn vị của đường sức điện:
- Nếu α < 900 thì cosα > 0, thì d > 0 và AMN> 0.
- Nếu α > 900 thì cosα < 0, thì d < 0 và AMN< 0.
* Khi điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN, tương tư như bên trên thì ta có:
- AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2
- Với s1.cosα1 + s2cosα2 = d, ta lại có AMPN = q.E.d
Trong đó, d = MH được gọi là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối đường đi trên một đường sức điện. Kết quả này có thể mở rộng cho các trường hợp đường đi từ M cho đến N là một đường gấp khúc hoặc một đường cong.
⇒ Như vậy, có thể nói công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMPN= q.E.d. Nó sẽ không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi.
2. Tìm hiểu về thế năng của điện tích trong điện trường
Thế năng của một điện tích trong điện trường sẽ đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi tiến hành đặt điện tích lên chính điểm đó. Điện trường đều chọn mốc thế năng là chiều âm nên thế năng: A = q.E.d = WM với d là khoảng cách từ M đến thanh âm.
Công dịch chuyển ở trong thế năng
Với những trường hợp điện trường do nhiều điện tích gây ra thì bạn cần phải chọn mốc thế năng ở vô cùng:
- Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q, ta có:
AM = WM = VM.q
Trong đó, VM là một hệ số tỷ lệ không phụ thuộc vào q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đặt điểm M ở trong điện trường.
- Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích đặt trong điện trường, cụ thể là khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công của lực điện trường sẽ tác dụng lên điện tích bằng cách giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. Công thức như sau:
AM = WM -WN
3. Một số kỹ năng giải bài tập cần thiết
Khi giải các bài tập liên quan đến công của lực điện thì học sinh cần áp dụng công thức tính:
A = q.E.d
Việc xác định d cần phải được đảm bảo chính xác tuyệt đối, cụ thể là:
- Nếu như vật chuyển động cùng chiều với vectơ của cường độ điện trường thì d>0.
- Nếu như vật chuyển động ngược chiều với vectơ cường độ điện trường thì d<0.
4. Một số ví dụ về công của lực điện
Dưới đây là một số bài tập liên quan đến công của lực điện được chúng tôi tổng hợp giúp các bạn học sinh củng cố kiến thức bên trên:
Bài 1: Một electron di chuyển đoạn đường 1cm dọc theo một đường sức điện. Dưới tác dụng lực điện trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000V/m. Tính công của lực điện trên.
Lời giải chi tiết:
Dưới tác dụng của lực điện electron di chuyển ngược chiều với điện trường, tức là ngược chiều với đường sức điện, ta có:
A = q.E.d = 1,6.10^-19.1000.1.10^−2=+1,6.10^−18 (J).
Bài 2: Một electron được thả rông ban đầu không có vận tốc ở sát bàn âm, ở trong điện trường đều ở giữa 2 bàn kim loại phẳng có điện tích trái dấu. Cường độ điện trường giữa 2 bản là 1000V/m, khoảng cách 2 bản là 1cm. Hãy tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương.
Lời giải chi tiết:
Khi electron bị bản âm đẩy thì bản dương hút nên bay từ bản âm về bản dương và lực điện sinh công dương, điện trường giữa 2 bản là điện trường đều E = 1000V/m.
Do đó, công của lực điện bằng độ tăng động năng của electron
Wd−0=qEd=−1,6.10^−19.1000.(−1.10^−2)
Wd=1,6.10^−18J
Động năng của electron khi nó đập vào bản dương sẽ là: Wd=1,6.10^−18J.
Với nội dung của bài viết trên đây thì chúng tôi đã giải đáp đến bạn câu hỏi công của lực điện không phụ thuộc vào gì? Chúng tôi hy vọng đã phần nào giúp bạn đọc nắm được nội dung về công của lực điện và các kỹ năng giải bài tập Vật lý lớp 11.
