ican
Giải SGK Vật lý 11
Bài 5: Điện thế – Hiệu điện thế

ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ

Vật Lý 11 bài Điện thế. Hiệu điện thế: Lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa Điện thế. Hiệu điện thế: giúp học sinh nắm vững kiến thức ngắn gọn

Ican

BÀI 5: ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Điện thế

a) Khái niệm điện thế

Trong công thức tính thế năng của một điện tích q tại một điểm M trong điện trường WM = VM.q thì hệ số VM không phụ thuộc q, mà chỉ phụ thuộc điện trường tại M. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. Ta gọi nó là điện thế tại M : \({{V}_{M}}=\frac{{{\text{W}}_{M}}}{q}=\frac{{{\text{A}}_{M\infty }}}{q}\)

b) Định nghĩa

Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng sinh công khi đặt nó tại 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 : \({{V}_{M}}=\frac{{{\text{A}}_{M\infty }}}{q}\)

c) Đơn vị điện thế.

Đơn vị điện thế là Vôn, kí hiệu là V.

Trong công thức \({{V}_{M}}=\frac{{{\text{A}}_{M\infty }}}{q}\), nếu q = 1 C, AM∞ = 1 J thì VM­ = 1 V.

d) Đặc điểm của điện thế

  • Điện thế là đại lượng đại số.
  • Trong công thức \({{V}_{M}}=\frac{{{\text{A}}_{M\infty }}}{q}\), vì q > 0
  • Nếu AM∞ > 0 thì VM­ > 0.
  • Nếu AM∞ < 0 thì VM < 0.
  • Điện thế của đất và của một điểm ở vô cực thường lấy bằng 0 (Vđất = 0).

2. Hiệu điện thế

  • Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu điện thế giữa VM­ và VN: UMN = VM – VN
  • Định nghĩa: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của M và N và độ lớn của q.

Công thức: \({{U}_{MN}}=\frac{{{\text{A}}_{MN}}}{q}\)

  • Đơn vị hiệu điện thế cũng là Vôn (V).

Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm mà nếu di chuyển điện tích q = 1 C từ điểm nọ đến điểm kia thì lực điện sinh công là 1 J.

  • Đo hiệu điện thế: Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế.
  • Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường : \(E=\frac{{{U}_{MN}}}{d}=\frac{U}{d}\)

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Điện thế, hiệu điện thế. Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

  • Điện thế tại một điểm M: \({{\text{V}}_{\text{M}}}=\frac{{{\text{A}}_{\text{M}\infty }}}{\text{q}}\)

trong đó \({{\text{A}}_{\text{M}\infty }}\) là công để dịch chuyển điện tích q từ điểm M ra xa đến vô cực.

  • Thế năng tại một điểm M: \({{\text{W}}_{\text{M}}}={{\text{A}}_{\text{M}\infty }}.\)
  • Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N: \({{\text{U}}_{\text{MN}}}={{\text{V}}_{\text{M}}}-{{\text{V}}_{\text{N}}}=\frac{{{\text{A}}_{\text{MN}}}}{\text{q}}.\)
  • Liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường \({{\text{U}}_{\text{MN}}}=E.{{d}_{MN}}.\)
  • Điện thế tại một điểm gây ra bởi một điện tích điểm q: \({{\text{V}}_{\text{M}}}=k\frac{q}{\varepsilon \text{r}}\)
  • Điện thế do nhiều điện tích gây ra: V = V1 + V2 +...+ VM

C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 26 SGK Vật Lí 11):

Chứng minh rằng điện thế tại mọi điểm trong điện trường của một điện tích điểm âm (Q < 0) đều có giá trị âm.

Trả lời:

  • Trong điện trường của Q < 0 , công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q > 0 từ M ra vô cùng là AM∞ < 0 (công cản)

Mà AM∞ = VM.q do đó VM < 0.

  • Trong điện trường của Q < 0, công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q < 0 từ M ra vô cùng là AM∞ > 0 (công động). Do đó ta cũng thấy VM < 0.

D. CÂU HỎI – BÀI TẬP

Bài 1 (trang 28 SGK Vật Lí 11):

Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào?

Lời giải:

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. 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: \({{\text{V}}_{\text{M}}}=\frac{{{\text{A}}_{\text{M}\infty }}}{\text{q}}\)

Bài 2 (trang 28 SGK Vật Lí 11):

Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là gì?

Lời giải:

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. Nó 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 Lí 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:

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: \({{\text{U}}_{\text{MN}}}=\frac{{{\text{A}}_{\text{MN}}}}{\text{q}}.\)

Bài 4 (trang 28 SGK Vật Lí 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:

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

Trong đó:

E là cường độ điện trường đều;

d là 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 Lí 11):

Biết hiệu điện thế UMN = 3 V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

A. VM = 3 V. B. VN = 3 V. C. VM - VN = 3 V. D. VN - VM = 3 V.

Lời giải: Chọn C.

Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là: UMN = VM – VN = 3 V.

Bài 6 (trang 29 SGK Vật Lí 11):

Chọn đáp án đúng.

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

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

Lời giải: Chọn C.

Hiệu điện thế UMN bằng: \({{\text{U}}_{\text{MN}}}=\frac{{{\text{A}}_{\text{MN}}}}{\text{q}}=\frac{-6}{-2}=3\,V.\)

Bài 7 (trang 29 SGK Vật Lí 11):

Chọn câu 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:

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

Bài 8 (trang 29 SGK Vật Lí 11):

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

Lời giải:

Điện trường bên trong giữa hai bản kim loại này là: \(E=\frac{U}{d}=\frac{120}{0,01}=12000\,V/m.\)

Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm 0,6 cm là:

UM(-) = UM – V(-)= 12000.0,6.10-2 = 72 V

Chọn mốc điện thế ở hai bản âm V(-) = 0, nên VM = 72 V.

Bài 9 (trang 29 SGK Vật Lí 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 UMN = 50 V.

Lời giải:

Công của lực điện làm di chuyển electron là: AMN = qe.UMN = - 1,6.10-19.50 = - 8.10-18 J.

 

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 11 bài Điện thế. Hiệu điện thế do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.

Đánh giá (465)
ican
  • Một thương hiệu của 
    ICAN
  • ICAN
  • ICAN © 2023, All Rights Reserved.

  • Trụ sở Hồ Chí Minh: B0003 C/C Sarina, Khu đô thị Sala, Khu phố 3, Đường Hoàng Thế Thiện, Phường An Lợi Đông, TP. Thủ Đức

  • Văn phòng Hà Nội: Tòa nhà 25T2 Đường Hoàng Đạo Thúy, Phường Trung Hòa, Quận Cầu Giấy