Mời các em cùng nhau nghiên cứu bài 3: Điện trường và cường độ điện trường và đường sức điện
Nội dung bài học này sẽ giúp các em hiểu sâu hơn về lý thuyết và phương pháp giải các dạng bài tập về điện trường, qua đó giúp các em nắm vững những kiến thức trọng tâm, áp dụng được các công thức tính điện trường, nguyên lý chồng chất điện trường để giải các dạng bài tập trong chương, vận dụng giải thích được một số hiện tượng vật lý liên quan đến điện trường, đường sức điện trường thường gặp trong đời sống
Môi trường tuyền tương tác giữa các điện tích gọi là điện trường.
Điện trường là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và gắn liền với điện tích.
Tính chất cơ bản của điện trường: Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó.
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó.
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó.
Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
Biểu thức cường độ điện trường:
\(E=\frac{F}{q}(1)\)
Vận dụng công thức của định luật Culong thay vào (1) ta có
\(E=\frac{k.\left |Q \right |}{\varepsilon .r^2}\)
Trong đó:
E: cường độ điện trường (V/m)
r: khoảng cách từ điểm cần tính cường độ điện trường đến điện tích Q (m)
\(k = {9.10^9}\left( {\frac{{N.{m^2}}}{{{C^2}}}} \right)\)
⇒ Cường độ điện trường E không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q.
\(\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}\)
Biểu diễn véc tơ đường sức điện trường:
Đơn vị cường độ điện trường là N/C hoặc người ta thường dùng là V/m.
Véc tơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) gây bởi một điện tích điểm có :
Điểm đặt tại điểm ta xét.
Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét.
Chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu là điện tích âm.
Độ lớn : \(E = k.\frac{{\left| Q \right|}}{{\varepsilon .{r^2}}}\)
Nguyên lí: Điện trường do nhiều điện tích gây ra tại một điểm bằng điện trường tổng hợp tại điểm đó
Biểu thức: \(\vec{E}=\vec{E_1}+\vec{E_2}+...+\vec{E_n}\)
Các hạt nhỏ cách điện đặt trong điện trường sẽ bị nhiễm điện và nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó.
Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của véctơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi
Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó.
Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín.
Qui ước vẽ số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với với đường sức điện tại điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
Điện trường đều là điện trường mà véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn.
Đường sức điện trường đều là những đường thẳng song song cách đều.
Điện trường đều có đường sức điện song song cùng chiều cách đều nhau, cường độ điện trường tại mọi điểm có độ lớn như nhau
Hai điện tích điểm \(\small q_1 = 3.10^{-8}C\) và \(\small q_2 = - 4.10^{-8} C\) đặt cách nhau 10 cm trong không khí. Hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không. Tại các điểm đó có điện trường không?
Điểm có cường độ điện trường bằng không, tức là :
\(\begin{array}{ccccc}
\overrightarrow E = \overrightarrow {{E_1}} + \overrightarrow {{E_2}} = \overrightarrow 0 \\
Suy\,ra:\,\,\,\overrightarrow {{E_1}} \, \uparrow \downarrow \overrightarrow {{E_2}} \, & \,\,,\overrightarrow {{E_1}} \, = \overrightarrow {{E_2}}
\end{array}\)
Do đó điểm này nằm trên đường thẳng nối hai điện tích
Vì q1 và q2 trái dấu nên điểm này nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích và ở về phía gần q1 (vì q1< |q2|)
Ta có:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{{9.10}^9}\frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{{r_1}^2}} = {{9.10}^9}\frac{{\left| {{q_2}} \right|}}{{{r_2}^2}}}\\
{ \Rightarrow {\mkern 1mu} \frac{{{r_1}}}{{{r_2}}} = \sqrt {\frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}} = \frac{{\sqrt 3 }}{2}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} (1)}
\end{array}\)
và : \({r_2} - {r_1} = 10cm\,\,\,(2)\)
Từ (1) và (2) ta tìm được: \({r_1} = 64,6cm\,\,\,;\,\,{r_2} = 74,6cm\)
⇒ tại điểm đó không có điện trường
Hai điện tích điểm \({q_{1}} = {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) và \({q_{2}} = - {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. Tính cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB.
Cường độ điện trường tại M:
Vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow {{E_{1M}}} ,\overrightarrow {{E_{2M}}} \) do điện tích q; q2 gây ra tại M có:
Điểm đặt: Tại M.
Độ lớn :
\({E_{1M}} = {E_{2M}} = k\frac{{\left| {\begin{array}{*{20}{c}} q \end{array}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}} = {9.10^9}\frac{{\left| {\begin{array}{*{20}{c}} {{{4.10}^{ - 8}}} \end{array}} \right|}}{{0,{1^2}}} = {36.10^3}(V/m)\)
TH1: Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: \(\vec E = \overrightarrow {{E_{1M}}} + \overrightarrow {{E_{2M}}} \)
Vì \(\overrightarrow {{E_{1M}}} \) cùng phương, cùng chiều với \(\overrightarrow {{E_{2M}}} \) nên ta có \(E = {E_{1M}} + {E_{2M}} = {72.10^3}(V/m)\)
TH2: Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: \(\vec E = \overrightarrow {{E_{1M}}} + \overrightarrow {{E_{2M}}} \)
Vì \(\overrightarrow {{E_{1M}}} \) cùng phương, ngược chiều với \(\overrightarrow {{E_{2M}}} \) nên ta có \(E = \left| {\begin{array}{*{20}{c}}
{{E_{1N}} - {E_{2N}}}
\end{array}} \right| = 32000(V/m)\)
Qua bài giảng Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Phát biểu được định nghĩa về cường độ điện trường; viết được biểu thức định nghĩa và nêu được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức.
Nêu được các đặc điểm về phương chiều của véc tơ cường độ điện trường, vẽ được véc tơ điện trường của một điện tích điểm.
Nêu được định nghĩa của đường sức điện trường, các đặc điểm quan trọng của các đường sức điện và khái niệm về điện trường đều.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 3 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Hai điện tích điểm \({q_{1}} = {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) và \({q_{2}} = - {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. Tính cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB.
Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?
Đại lượng nào sau đây không liên quan đến cường độ điện trường của điện tích điểm Q tại một điểm
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 3để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 20 SGK Vật lý 11
Bài tập 10 trang 21 SGK Vật lý 11
Bài tập 11 trang 21 SGK Vật lý 11
Bài tập 12 trang 21 SGK Vật lý 11
Bài tập 13 trang 21 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 17 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 5 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 6 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 7 trang 18 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3.1 trang 7 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.2 trang 7 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.3 trang 7 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.4 trang 8 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.5 trang 8 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.6 trang 8 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.7 trang 8 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.8 trang 8 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.9 trang 9 SBT Vật lý 11
Bài tập 3.10 trang 9 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Hai điện tích điểm \({q_{1}} = {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) và \({q_{2}} = - {\rm{ }}{4.10^{ - 8}}C\) nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. Tính cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB.
Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?
Đại lượng nào sau đây không liên quan đến cường độ điện trường của điện tích điểm Q tại một điểm
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho
Véc tơ cường độ điện trường tại mỗi điểm có chiều
Công thức xác định cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q < 0, tại một điểm trong chân không, cách điện tích Q một khoảng r là:
Nếu tại một điểm có 2 điện trường thành phần gây bởi 2 điện tích điểm. Hai cường độ điện trường thành phần cùng phương khi điểm đang xét nằm trên
Đặt một điện tích dương, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Điện tích sẽ chuyển động:
Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16 (C), đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8 (cm) trong không khí. Cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC có độ lớn là:
Tại điểm nào dưới đây sẽ không có điện trường ?
A. Ở bên ngoài, gần một quả cầu nhựa nhiễm điện.
B. Ở bên trong một quả cầu nhựa nhiễm điện.
C. Ở bên ngoài, gần một quả cầu kim loại nhiễm điện.
D. Ở bên trong một quả cầu kim loại nhiễm điện.
Đồ thị nào trong Hình 3.1 phản ánh sự phụ thuộc của cường độ điện trường của một điện tích điểm vào khoảng cách từ điện tích đó đến điểm mà ta xét?
Điện trường trong khí quyển gần mặt đất có cường độ 200 V/m, hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới. Một êlectron (-e = -1,6.10-19 C) ở trong điện trường này sẽ chịu tác dụng một lực điện có cường độ và hướng như thế nào?
A. 3,2.10 21 N ; hướng thẳng đứng từ trên xuống.
B. 3,2.10 21 N ; hướng thẳng đứng từ dưới lên.
C. 3,2.10 17 N ; hướng thẳng đứng từ trên xuống.
D. 3,2.10 17 N ; hướng thẳng đứng từ dưới lên.
Những đường sức điện nào vẽ ở Hình 3.2 là đường sức của điện trường đều?
A. Hình 3.2a.
B. Hình 3.2b.
C. Hình 3.2c.
D. Không có hình nào.
Hình ảnh đường sức điện nào vẽ ở Hình 3.2 ứng với các đường sức của một điện tích điểm âm?
A. Hình ảnh đường sức điện ở Hình 3.2a.
B. Hình ảnh đường sức điện ở Hình 3.2b.
C. Hình ảnh đường sức điện ở Hình 3.2c.
D. Không có hình ảnh nào.
Trên Hình 3.3 có vẽ một số đường sức của hệ thống hai điện tích điểm A và B. Chọn câu đúng.
A. A là điện tích dương, B là điện tích âm.
B. A là điện tích âm, B là điện tích dương.
C. Cả A và B là điện tích dương.
D. Cả A và B là điện tích âm.
Ba điện tích điểm q1 = +2.10-8 C nằm tại điểm A; q2 = +4.10-8 C nằm tại điểm B và q3 nằm tại điểm C. Hệ thống nằm cân bằng trong không khí. Khoảng cách AB = 1 cm.
a) Xác định điện tích q3 và khoảng cách BC.
b) Xác định cường độ điện trường tại các điểm A, B và C.
Một quả cầu nhỏ tích điện, có khối lượng m = 0,1g, được treo ở đầu một sợi chỉ mảnh, trong một điện trường đều, có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E = 1.103 V/m. Dây chỉ hợp với phương thẳng đứng một góc 100. Tính điện tích của quả cầu. Lấy g = 10 m/s2.
Một giọt dầu hình cầu, có bán kính R, nằm lơ lửng trong không khí trong đó có một điện trường đều. Vectơ cường độ điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới và có độ lớn là E. Khối lượng riêng của dầu là \({\rho _{d}}\), của không khí là \({\rho _{kk}}\) . Gia tốc trọng trường là g.
Tìm công thức tính điện tích của quả cầu.
Một êlectron chuyển động với vận tốc ban đầu 1.106 m/s dọc theo một đường sức điện của một điện trường đếu được một quãng đường 1 cm thì dừng lại. Xác định cường độ điện trường. Điện tích của êlectron là -1,6.10-19 C ; khối lượng của êlectron là 9,1.10-31kg.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
Tại 2 đỉnh B, C của tam giác đều ABC có cạnh 10cm đặt 2 điện tích q1=q2=10 nc. Xác định cường độ điện trường tại đỉnh A và tại trung điểm của mỗi cạnh.
Mọi người giúp mình với
Mình đang cần, cảm ơn mn nhiều
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
Vì electron có khối lượng không đáng kể nên ta có thể bỏ qua trọng lực tác dụng vào electron. Vậy khi electron chuyển động trong điện trường thì lực tác dụng vào electron là lực điện.
Theo định lí biến thiên động năng, ta có công của lực điện chính là độ tăng động năng.
\(A=\Delta {{W}_{d}}=e{{U}_{MN}}\Rightarrow {{U}_{MN}}=\frac{\Delta {{W}_{d}}}{e}=-250V\)
a) Tính gia tốc của e
b) Xác định cường độ điện trường?
Câu trả lời của bạn
a) Vì \({{q}_{e}}<0\) nên e sẽ chuyển động ngược chiều với điện trường suy ra
\(a=\frac{-v_{0}^{2}}{2s}=-{{5.10}^{8}}m/{{s}^{2}}\)
b) Cường độ điện trường
\(E=\frac{m\left| a \right|}{\left| {{q}_{e}} \right|}=\frac{9,{{1.10}^{-31}}{{.5.10}^{8}}}{1,{{6.10}^{-19}}}=2,{{84.10}^{-3}}V/m\)
a) \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \downarrow \overrightarrow{E}\);
b) \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \uparrow \overrightarrow{E}\);
c) \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\bot \overrightarrow{E}\)
Câu trả lời của bạn
a) Vì \({{q}_{e}}<0\) nên khi \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \downarrow \overrightarrow{E}\) thì \)\overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \uparrow \overrightarrow{F}\Rightarrow \overrightarrow{a}\uparrow \uparrow \overrightarrow{v}\). Do đó electron sẽ chuyển động nhanh dần đều theo chiều âm của trục Ox với gia tốc
\(a=\frac{-qE}{m}=\frac{1,{{6.10}^{-19}}{{.9.10}^{2}}}{9,{{1.10}^{-31}}}=1,{{582.10}^{14}}\left( m/{{s}^{2}} \right)\)
b) Khi vectơ vận tốc cùng chiều với vectơ cường độ điện trường thì electron sẽ chuyển động thành 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: electron sẽ chuyển động chậm dần đều (do \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \uparrow \overrightarrow{E}\Rightarrow \overrightarrow{{{v}_{0}}}\uparrow \downarrow \overrightarrow{F}\Rightarrow \overrightarrow{a}\uparrow \downarrow \overrightarrow{v}\)) tới điểm M theo chiều dương Ox với \(OM=\frac{v_{0}^{2}}{2a}=5cm\) và dừng lại tức thời tại đó.
+ Giai đoạn 2: Do tác dụng của lực điện trường ngược chiều với \(\overrightarrow{E}\) nên electron sẽ chuyển động nhanh dần đều quay lại vị trí xuất phát.
c) Vì \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\bot \overrightarrow{E}\) nên lực điện tác dụng vào electron có phương vuông góc với \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\), do đó electron sẽ chuyển động như 1 vật bị ném ngang.
Câu trả lời của bạn
Vì \({{q}_{e}}<0\) nên lực điện sẽ thực hiện công âm, mặt khác ta có công của lực điện bằng độ giảm thế năng, suy ra độ giảm thế năng nhỏ hơn không, hay nói cách khác khi e di chuyển thì thế năng tăng.
Câu trả lời của bạn
\(W = \left| q \right|U = {6.10^8}J\)
Câu trả lời của bạn
\(\frac{{m{v^2}}}{2} = 0,1.1,{6.10^{ - 13}} \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{0,2.1,{{6.10}^{ - 13}}}}{{9,{{1.10}^{ - 31}}}}} = 1,{87.10^8}m/s\)
Câu trả lời của bạn
\(E = \frac{U}{d} = \frac{{{{90.10}^{ - 3}}}}{{{{10.10}^{ - 9}}}} = {9.10^6}V/m\)
Câu trả lời của bạn
\(E = \frac{U}{d} = \frac{{{{90.10}^{ - 3}}}}{{{{10.10}^{ - 9}}}} = {9.10^6}V/m\)
Câu trả lời của bạn
Ta có đối với \(A=Fs=\left| {{W}_{d2}}-{{W}_{d1}} \right|={{W}_{d2}}\) nên cả 2 khi đó có cùng động năng. Suy ra F như nhau, mà F=ma và \({{m}_{p}}>{{m}_{e}}\) nên \({{a}_{e}}>{{a}_{p}}\)
A. thế năng của nó tăng, điện thế của nó giảm
B. thế năng giảm, điện thế tăng
C. thế năng và điện thế đều giảm
D. thế năng và điện thế đều tăng
Câu trả lời của bạn
Khi một electron chuyển động ngược hướng với cường độ điện trường thì thế năng của nó sẽ giảm và điện thế sẽ tăng.
Câu trả lời của bạn
\(\frac{{mv_0^2}}{2} = \left| e \right|U \Rightarrow {v_0} = \sqrt {\frac{{2\left| e \right|U}}{m}} = 8,{4.10^6}m/s\)
Câu trả lời của bạn
Để electron không tới được bản đối diện thì nó phải dừng ở khoảng cách a<d
Áp dụng định lí độ biến thiên động năng ta được
\(0-\frac{mv_{0}^{2}}{2}=eEa=e.\frac{Ua}{d}\)
\(\Rightarrow \frac{a}{d}=\frac{-mv_{0}^{2}}{2eU}=\frac{mv_{0}^{2}}{2\left| e \right|U}\le 1\)
\( \Rightarrow U \ge \frac{{mv_0^2}}{{2\left| e \right|}} = \frac{{9,{{1.10}^{ - 31}}.{{\left( {{{8.10}^6}} \right)}^2}}}{{2.1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 182V\)
Câu trả lời của bạn
+ Chuyển động của electron được coi như chuyển động của 1 vật được ném ngang do do \(\overrightarrow{{{v}_{0}}}\) vuông góc với \(\overrightarrow{E}\), nên nó sẽ có 2 thành phần vận tốc theo phương Ox và Oy lần lượt là \({{v}_{x}}\] và \[{{v}_{y}}\) với \(v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} \)
+ \(\tan \alpha = \frac{{{v_y}}}{{{v_x}}} = \frac{{at}}{{{v_0}}},t = \frac{l}{{{v_0}}} = \sqrt {\frac{{2h}}{a}} \)
\( \Rightarrow \tan \alpha = \frac{{al}}{{v_0^2}} = \frac{{\left| e \right|Ul}}{{mdv_0^2}}\).
Câu trả lời của bạn
\(\frac{{mv_B^2}}{2} = e{U_{AB}} = - e{U_{BA}} \Rightarrow {v_B} = \sqrt {\frac{{ - 2e{U_{BA}}}}{m}} = {4.10^6}\left( {m/s} \right)\)
Câu trả lời của bạn
\(\Delta {W_d} = e{U_{MN}} \Rightarrow {U_{MN}} = \frac{{\Delta {W_d}}}{e} = - 250V\)
Câu trả lời của bạn
\(a = \frac{{\left| e \right|E}}{m} = \frac{{\left| e \right|U}}{{md}}\)
Câu trả lời của bạn
\(s = \frac{{ - v_0^2}}{{2a}} = \frac{{ - v_0^2}}{{2.\frac{{ - \left| e \right|E}}{m}}} = \frac{{mv_0^2}}{{2\left| e \right|E}}\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *