Công của lực điện là gì? Công thức tính công của lực điện là gì? Hãy cùng tìm hiểu qua bài này nhé.
Công của lực điện là gì?
Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMN = qEd. Chúng không phụ thuộc vào hình dáng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. Công của lực điện bằng độ giảm thế năng của điện tích trong từ trường.
1. Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều
Quan sát hình trên ta thấy, khi điện tích q dương (q>0) tại một điểm M trong điện trường đều, chúng sẽ chịu tác dụng của một lực điện F→ = q. E→.
Lực F→ không đổi, có:
Phương song song với các đường sức điện.
Chiều hướng từ bản dương sang bản âm.
Độ lớn là F = q.E.
2. Công của lực điện trong điện trường đều
Quan sát hình ảnh dưới đây, ta thấy
Khi điện tích q di chuyển theo đường thẳng MN cùng các đường sức điện tạo một góc
α, với MN = s. Từ đó ta có công của lực điện sẽ bằng AMN = F→.s→ = F.s.cosα.
Với F = qE và cos α = d thì : AMN = qEd.
Trong đó góc α là góc giữa lực F→ và độ dời s→, d là hình chiếu của độ dời s→ trên một đơn vị đường sức điện. Từ đó có hai trường hợp:
- Nếu α < 900thì cosα >0, do đó d > 0 và AMN > 0.
- Nếu α > 900thif cosα < 0, do đó d < 0 và AMN < 0.
Khi điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN, ta có:
AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2.
Với: s1.cosα1 + s2cosα2 = d, ta lại có AMPN = qEd. Trong đó:
- d = MH: là độ dài đại số, là khoảng cách của hình chiếu từ điểm đầu đến hình chiếu của điểm cuối của đường đi trên một đường sức điện.
- M: là hình chiếu của điểm đầu đường đi.
- H: là hình chiếu của điểm cuối đường đi.
Từ đó ta có thể thấy:
- Công của lực điện không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi.
- Lực tĩnh điện là lực thế.
- Trường tĩnh điện là trường thế.
3. Thế năng của một điện tích trong điện trường
Thế năng của một điện tích trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích lên chính điểm đó.
Điện trường đều: chọn mốc thế năng là chiều âm thì thế năng WM = A = q.E.d. Trong đó d là khoảng cách từ M đến thanh âm. Nhưng với trường hợp điện trường do nhiều điện tích gây ra thì bạn nên chọn mốc thế năng ở vô cùng.
4. Sự phụ thuộc của thế năng Wm vào điện tích q
Ta có WM= AM= VM.q
Trong đó
- VM là hệ số tỉ lệ không phụ thuộc vào q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đặt điểm M trong điện trường.
- Độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích q, do đó thế năng của điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q.
Công của lực điện và độ giảm của thế năng
Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q đặt trong điện trường. Từ đó ta có:
AMN = WM – WN
Công thức tính công của lực điện
1. Công thức tính công của lực điện
Công thức: AMN = Fd = qE.s cos α = qEd
Trong đó:
- E (V/m): cường độ điện trường.
- q (C): điện tích trong điện trường E.
- d: độ dài hình chiếu của MN trên phương vectơ E→, với chiều dương là chiều là chiều E→.
Chú ý:
- d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức
- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức
- d = 0 khi hình chiếu vuông góc chiều đường sức
2. Bài tập về công của lực điện
Bài tập lý thuyết
Câu 1: Công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường đều E là A = qEd. d ở đây có nghĩa là gì?
- Khoảng cách giữa hình chiếu điểm đầu và hình chiếu điểm cuối lên một đường sức.
- Khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối.
- Độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức.
- Độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện.
Đáp án: d.
Câu 2: Một điện tích q chuyển động trong điện trường theo một đường cong khép kín. Gọi A là công của lực điện trong chuyển động. Kết luận nào sau đây đúng về A?
- A > 0 nếu q < 0
- A > 0 nếu q > 0
- A = 0
- A ≠ 0 nếu điện trường không đổi.
Đáp án: c. q nằm trong một đường cong khép kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau ⇒ A = 0.
Câu 3: Công của lực điện tác dụng lên một điện tích điểm q khi di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, thì không phụ thuộc vào yếu tố nào?
- hình dạng của đường đi.
- vị trí của các điểm M, N.
- độ lớn của cường độ điện trường tại các điểm trên đường đi.
- độ lớn của điện tích q.
Đáp án: a.
Bài tập vận dụng
Câu 1: Khi điện tích dịch chuyển dọc theo một đường sức trong một điện trường đều. Khi quãng đường dịch chuyển tăng 2 lần thì công của lực điện trường sẽ?
- tăng 2 lần.
- giảm 2 lần
- tăng 4 lần.
- không đổi.
Đáp án: a.
Câu 2: Một điện tích điểm q di chuyển trong điện trường đều E có quỹ đạo là một đường cong khép kín. Gọi chiều dài quỹ đạo là s thì công lực điện trường là?
- A = 0
- A = qEs
- A = qE/s
- A = 2qEs
Đáp án: a
Bài tập tính toán
Câu 1: Trong một điện trường đều bằng 60000V/m. Điện tích q0 = 4.10-9C trên đoạn thẳng dài 5 cm. Biết góc giữa phương dịch chuyển và đường sức điện trường là α = 60 độ. Xác định công của điện trường trong trường hợp trên?
- 10-6 J
- 106 J
- 10-6 J
- -6.10-6 J
Đáp án: C. Giải thích: A = qEd = qEs.cosα = 6.10-6 (J).
Câu 2: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích -2μC ngược chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1m. Xác định công lực điện trong trường hợp trên?
- 2000 J.
- – 2000 J.
- 2 mJ.
- – 2 mJ.
Đáp án: C. Giải thích: Áp dụng công thức ta có: A = qEd = -2.10-6.1000.(-1) = 2.10-3J = 2 mJ.
>>> Xem thêm: Điện năng tiêu thụ là gì?
Bài viết mới cập nhật
Hệ điều hành DOS là gì? So sánh giữa DOS và Windows
Hệ điều hành DOS là gì? Trên thị trường hiện nay các hệ điều hành
Hệ điều hành Windows là gì? Các phiên bản của hệ điều hành windows
Hệ điều hành Windows là gì? Như các bạn đã biết, hệ điều hành Windows
Khám phá những điều chưa biết về hệ điều hành macOS
Hệ điều hành macOS được biết đến là hệ điều hành kén người dùng vì
Node.js là gì? NodeJS có phải là ngôn ngữ lập trình hay không?
Node.js là gì? kể từ khi ra đời đến nay vẫn luôn có nhiều tranh
Ngôn ngữ Golang là gì? Lý do nên sử dụng ngôn ngữ Golang
Ngôn ngữ Golang là một ngôn ngữ hoàn toàn mới, được ra đời khá muộn
Rust là gì? Khám phá chi tiết ngôn ngữ lập trình Rust
Ngôn ngữ lập trình Rust những năm gần đây luôn nằm trong top 10 loại
Hoàng Vina thông báo lịch nghỉ Tết 2023
Thân gửi: Quý khách hàng và đối tác Lời đầu tiên, Hoàng Vina cảm
Tổng quan về ngôn ngữ lập trình PHP
Ngôn ngữ lập trình PHP là một ngôn ngữ được ưa chuộng hiện nay đặc