giáo án vật lý 11 dạy buổi chiều 50 ca chia 2 cột hay

- Phát biểu được nội dung định luật Cu-lông và biểu thức- Ghi nhớ được biểu thức tính lực tương tác của các điện tích trong môi trường điện môi.. Kỹ năng: - Giải được bài tập tính lực t

Trang 1

- Phát biểu được nội dung định luật Cu-lông và biểu thức

- Ghi nhớ được biểu thức tính lực tương tác của các điện tích trong môi trường điện môi

- Cung cấp kiến thức tổng hợp véctơ

2 Kỹ năng:

- Giải được bài tập tính lực tương tác giữa các điện tích trong các môi trường

II Phương pháp, Phương tiện

1 Định luật bảo toàn điện tích.

Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điệntích là một hằng số

2 Định luật Cu-long.

) 2 1

.(

r

q q k F





Với k = 9.10 9 (Nm 2 /C 2 ) r: khoảng cách giữa hai điện tích điểm (m)

1 ; 2

q q : là độ lớn hai điện tích điểm (C)

: hằng số điện môiVéc tơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm có:

+ Điểm đặt : trên mỗi điện tích

+ Phương: Trùng với đường thẳng nối 2điểm đặt điện tích

+ Chiều: Hướng ra xa hai điện tích nếuchúng cùng dấu, Hướng từ điện tích nọ đếnđiện tích kia nếu chúng trái dấu

Dạng 1: Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích

và các đại lượng trong công thức định luật Cu –

Trang 2

r

q q



- Chiều của lực dựa vào dấu của hai

điện tích : hai điện tích cùng dấu :

lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực

b) Sau đó đưa hai điện tích ra

ngoài không khí, để lực tương tác

điện giữa chúng như ban đầu thì

khoảng cách giữa chúng bây giờ là

bao nhiêu?

Bài 2: Hai điện tích điểm bằng nhau

được đặt trong nước cách nhau 3cm

Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10-5N

Hỏi độ lớn các điện tích đó? Biết

hằng số điện môi của nước bằng 81

Phương pháp : Dùng nguyên lý

chồng chất lực điện

- Lực tương tác của nhiều điện

tích điểm lên một điện tích điểm lên

2

Trang 3

Bài 3 Hai điện tích q1 = 8.10-8C, q2 =

-8.10-8C đặt tại A, B trong không khí

nên q1, q2, q3 thẳng hàng, q3 nằm trong đoạn AB

; F13,F23 có phương chiều như hình

Trang 4

mang các điện tích q1, q2 đặt trong

không khí, cách nhau một đoạn r =

20cm thì chúng hút nhau lực F =

3,6.10-4N Cho hai quả cầu tiếp xúc

nhau rồi lại đưa về khoảng cách cũ,







 đặt tạihai điểm A và B cách nhau 8cm Tại

điểm C nằm trên đường trung trực

6.10

q q q

, 0

10 10 10 9 AC

q q k

7 7 9 2

0 1

F20  10  ( do q  1 q 2 )+ Do F 20  F 10 nên hợp lực Fo tác dụng lên qo:

N 10 6 , 57 5

4 036 , 0 2 F

AC

AH F 2 A cos F 2 C cos F 2 F

3 o

10 10

1 10

- GV giao bài tập về nhà cho HS làm

Câu 1: Hai điện tích điểm q 1 = 4.10 -6 C và q 2 = -8.10 -6 C nằm cố định tại hai điểm A và B cách

nhau 10 cm trong chân không.

a) Tính lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích (và vẽ hình).

b) Điểm M nằm cách A một khoảng 6cm và cách B một khoảng 8cm Tại M đặt điện tích

Trang 5

(ĐS: a 0,18N; b 3,024.10 -2 N; d 2,765.10 -2 N)

Câu 4 Hai hạt bụi trong không khí ở cách nhau một đoạn R = 3cm, Mỗi hạt mang điện tích

q = -9,6 10-13C

a) Tính lực tĩnh điện giữa hai hạt.

b) Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích mỗi electron là -e = -1,6.10-19C

Trang 6

- Phát biểu được nội dung định luật Cu-lông và biểu thức

- Ghi nhớ được biểu thức tính lực tương tác của các điện tích trong môi trường điện môi

- Cung cấp kiến thức tổng hợp véctơ

2 Kỹ năng:

- Giải được bài tập tính lực tương tác giữa các điện tích trong các môi trường

II Phương pháp, Phương tiện

+ Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau;

+ Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;

3 Định luật Cu - lông:

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2

đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường cóhằng số điện môi ε là F F12; 21 có:

- Điểm đặt: trên 2 điện tích

- Phương: đường nối 2 điện tích

- Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu

Trang 7

q1.q2 >0 q1.q2 < 0

Một số hiện tượng

-Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện

tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng

điện tích chia đều cho mỗi quả cầu

-Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối

hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt

bỏ dây nối

-Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn

điện đã tích điện thì quả cầu mất điện

điện tích thứ ba Q ở đâu và có dấu như

thế nào để để hệ ba điện tích nằm cân

bằng? Xét hai trường hợp:

a) Hai điện tích q và 4q được giữ cố

định

b) hai điện tích q và 4q để tự do

4 Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n

điện tích điểm q1, q2,….,qn tác dụng lên điện tíchđiểm q những lực tương tác tĩnh điện

n n

1 , F , , F

F thì lực điện tổng hợp do các điệntích điểm trên tác dụng lên điện tích q tuân theonguyên lý chồng chất lực điện

Khi khảo sát điều kiện cân bằng của một điện tích

ta thường gặp hai trường hợp:

TH 1: Một điện tích chịu hai lực cân bằng

- trong đoạn nối 2 điện tích nếu q1 và q2 cùng dấu

- ngoài đoạn nối 2 điện tích nếu q1 và q2 trái dấu

Lưu ý: q3 luôn gần điện tích yếu và xa điện tích mạnh

Giải: a) Trường hợp các điện tích q và 4q được

giữ cố định: vì q và 4q cùng dấu nên để cặp lực

do q và 4q tác dụng lên q là cặp lực trực đối thì Qphải nằm trên đoạn thẳng nối điểm đặt q và 4q

= 9.109

2

)(

|4

|

x r

3

2r

; với q có độ lớn và dấu tùy ý

b) Trường hợp các điện tích q và 4q để tự do:

ngoài điều kiện về khoảng cách như ở câu a thìcần có thêm các điều kiện: cặp lực do Q và 4q tácdụng lên q phải là cặp lực trực đối, đồng thời cặplực do q và Q tác dụng lên 4q cũng là cặp lực trựcđối Để thỏa mãn các điều kiện đó thì Q phải tráidấu với q và:

r

21

q1.q2 < 0

Trang 8

Bài 2 : Hai quả cầu nhỏ giống nhau

bằng kim loại, có khối lượng 5g, được

treo vào cùng một điểm O bằng hai sợi

dây không dãn, dài 10 cm Hai quả cầu

tiếp xúc với nhau Tích điện cho một

quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau

cho đến khi hai dây treo hợp với nhau

một góc 600 Tính điện tích đã truyền

cho quả cầu Lấy g = 10 m/s2

Bài 3: Hai quả cầu nhỏ có cùng khối

lượng m, cùng điện tích q, được treo

trong không khí vào cùng một điểm O

bằng hai sợi dây mãnh (khối lượng

không đáng kể) cách điện, không co

dãn, cùng chiều dài l Do lực đẩy tĩnh

điện chúng cách nhau một khoảng r (r

<< l).

a) Tính điện tích của mỗi quả cầu

b) Áp dụng số: m = 1,2 g; l = 1 m; r

= 6 cm Lấy g = 10 m/s2

Bài 4:Tại 2 điểm A, B cách nhau 10

cm trong không khí, đặt 2 điện tích q1

= q2 = - 6.10-6 C Xác định lực điện

trường do hai điện tích này tác dụng

lên điện tích q3 = -3.10-8 C đặt tại C

Biết AC = BC = 15 cm

9.109 2

3

|

= 9.109

2

|4

|

r

q q

P , lực tĩnh điện F

và sức căng sợi dây 

T , khi đó:

tan2

 =

 q2 =

9

2

10.9

2tan

Nên: |q| =

9

3 2

10.9

)2(tan

1 |

|

AC

q q

Trang 9

Bài 5: Tại hai điểm A và B cách nhau

20 cm trong không khí, đặt hai điện

1 |

|

AC

q q

= 3,75 N;

F2 = 9.109

2 3

2 |

|

BC

q q

= 5,625 N

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: 

F =

 1

F + F ; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:2

Bài 3* Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả có điện tích q và khối lượng m = 10g được treo

bởi hai sợi dây cùng chiều dài l30cm vào cùng một điểm O Giữ quả cầu 1 cố định theophương thẳng đứng, dây treo quả cầu 2 sẽ bị lệch góc 60o

  so với phương thẳng đứng Cho

a Xác định lực tương tác giữa hai điện tích?

b Xác định vecto lực tác dụng lên điện tích q0 = 3 10-6 C đặt tại trung điểm AB

c Phải đặt điện tích q3 = 2 10-6 C tại đâu để điện tích q3 nằm cân bằng?

Bài 5 Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt tại A và B cách nhau 10 cm trong không khí.Phải đặt điện tích q3 = 4 10-8C tại đâu để q3 nằm cân bằng?

Trang 10

Bài 6 Hai điện tích q1 = - 2 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 8cm.Một điện tích q3 đặt tại C Hỏi: a C ở đâu để q3 cân bằng? b Dấu và độ lớn của q3 để

q1 và q2 cũng cân bằng ?

Bài 7: Ba quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau và bằng m, được treo vào 3 sợi dây cùng chiều

dài l và được buộc vào cùng một điểm Khi được tách một điện tích q như nhau, chúng đẩynhau và xếp thành một tam giác đều có cạnh a Tính điện tích q của mỗi quả cầu?

Bài 8:Cho 3 quả cầu giống hệt nhau, cùng khối lượng m và điện tích.Ở trạng thái cân bằng vị

trí ba quả cầu và điểm treo chung O tạo thành tứ diện đều Xác định điện tích mỗi quả cầu?ĐS:

Câu 3 Hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m, cùng điện tích q, được treo trong không khí

bằng hai sợi dây mảnh (khối lượng không đáng kể, cách điện, không co giãn, cách điện, cùng

chiều dài l, treo vào cùng 1 điểm treo O) Do lực đẩy tĩnh điện chúng cách nhau khoảng r (r

<< l).

a) Tính điện tích của mỗi quả cầu

b) Nhúng hệ thống vào rượu (không dẫn điện, hằng số điện môi  27) tính khoảng cách r

giữa hai điện tích khi đó Bỏ qua lực đẩy Accimet

Câu 4 Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại có cùng khối lượng m = 1,8g được treo tại cùng một

điểm bằng hai sợi dây mảnh cùng chiều dài l = 1,5m.

a) Truyền cho hai quả cầu một điện tích q=1,2.10-8C thì thấy hai quả cầu tách ra xa nhau mộtđoạn a

Xác định a Xem góc lệch của dây so với phương thẳng đứng là rất nhỏ g = 10m/s2

b) Do một nguyên nhân nào đó, một trong hai quả cầu mất hết điện tích Khi đó hiện tượngxảy ra như thế nào? Tính khoảng cách mới của hai quả cầu khi đã ổn đỉnh

(a 6cm; b 3,75cm)

Câu 6 Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, có cùng khối lượng m = 0,1g, cùng điện tích q

= 10 -7 C, được treo tại cùng một điểm nhờ hai sợ dây mảnh có cùng chiều dài Lực đẩy tĩnh

điện làm cho hai quả cầu cách xa nhau một đoạn a = 30cm Tính góc lệch của dây treo so vớiphương thẳng đứng lấy g = 10m/s2

Trang 11

Lê Văn Tuệ

- Ghi nhớ được khái niệm điện trường

- Viết được công thức tính điện trường tại một điểm do điện tích điểm gây ra

- Biết xác định phương và chiều của véc tơ cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra

- Phát biểu được nguyên lí chồng chất điện trường

1 Khái niệm điện trường: Là môi trường tồn tại

xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tíchkhác đặt trong nó

2 Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng

cho điện trường về khả năng tác dụng lực

E q F q

q < 0 : F cùng phương,ngược chiều vớiE

3 Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r

Trang 12

Hoạt động 2: Hướng dẫn học sinh

làm bài tập

Phương pháp:

Cường độ điện trường do điện tích

điểm Q gây ra có:

+ Điểm đặt: Tại điểm đang xét;

+ Phương: Trùng với đường

thẳng nối điện tích Q và điểm đang

Bài 1: Xác định vectơ cường độ điện

trường do điện tích Q 4.10 8C



gây ra tại điểm M cách nó 10 cm

trong chân không?

+ Phương: trùng phương với vector

cường độ điện trường E;

+Chiều: Cùng chiều với E nếu q >

0 và ngược chiều với E nếu q <0;

+ Độ lớn: F = q E

Bài 2: Cho hai điểm A và B cùng

nằm trên một đường sức của điện

trường do một điện tích điểm q > 0

gây ra Biết độ lớn của cường độ điện

N m C

5 Nguyên lý chồng chất điện trường: Giả sử có

các điện tích q1, q2,… ,qn gây ra tại M các vectorcường độ điện trường E1, En, , En thì vectorcường độ điện trường tổng hợp do các điện tích trêngây ra tuân theo nguyên lý chồng chất điện trường

Trang 13

trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m.

a Xác định cường độ điện

trường tại trung điểm M của AB

b Nếu đặt tại M một điện tích

điểm q0 = -10-2C thì độ lớnn lực điện

tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác

định phương chiều của lực

M A

Dạng 3: Xác định cường độ điện trường tổng hợp

do nhiều điện tích gây ra tại một điểm.

2 Cường độ điện trường tại M:

a Vectơ cđđt E1M;E2M do điện tích q1; q2 gây ratại M có:

Trang 14

1 Tính lực tương tác giữa 2 điện tích.

2 Tính cường độ điện trường tại:

a điểm M là trung điểm của AB

Bài 4: Hai điện tích +q và – q (q >0)

đặt tại hai điểm A và B với AB = 2a

M là một điểm nằm trên đường trung

trực của AB cách AB một đoạn x

a Xác định vectơ cường độ điện

trường tại M

b Xác định x để cường độ điện

trường tại M cực đại, tính giá trị đó

Bài 5 Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt

tại A và B trong không khí cho biết

AB = 2a

a) Xác định cường độ điện trường tại

điểm M trên đường trung trực của

E = 2E1cos

 

2kqa3/2

2kqh3/ 2

2 2

a h

 

b) Định h để EM đạt cực đại:

Trang 15

a) Tính q1 và q3 biết cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng 0 và q2 = 4.10-6C.

b) Xác định cường độ điện trường tại tâm O của hình vuông

c) Tại O đặt điện tích q = +3.10-9C, xác định lực điện tác dụng lên q Nếu q đạt tại D thì lựctác dụng lên q là bao nhiêu?

(a q1 = q3 = -1,4.10-6C; b E0 = 3,2.108 V/m; c F0 = 0,96N, FD = 0)

Bài 2 Ba điện tích q1, q2, q3 lần lượt được đặt tại 3 đỉnh A, B, C của tam giác đều có cạnh a =3cm Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại A, B, C (do hai điện tích kia gây ra), trongcác trường hợp

a) q1 = q2 = q3 = 2.10-7C

b) q1 = q2 = -q3 = 2.10-7C

(a EA =EB = EC = 3,46.106N/m; b Ec = 3,46.106N/m; EA = EB = 2.106 N/m)

Bài 3 Cho hai điện tích q1 = -4q2 = 4.10-8C được đặt tại hai điểm A, B cách nhau một đoạn

AB = l = 5cm Xác định vị trí của điểm mà tại đó điện trường bằng 0

(Ngoài đoạn AB, gần B, cách B đoạn 5cm)

Câu 4: Cho hai điện tích 6

a) Xác định lực tương tác giữa hai điện tích và vẽ hình.

b) Tìm điểm M mà tại đó cường độ điện trường bằng không.

ĐS: a) 40N; b) r 1 = 3cm, r 2 = 6cm.

Câu 5: Cho điện tích 9

1 4.10

 đặt tại điểm A trong không khí

a) Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M cách A đoạn 4cm (và vẽ hình).

Trang 16

c) Đặt thêm điện tích q3 2.109C

 tại điểm M, tính lực điện tổng hợp tác dụng lên q3

Câu 6: Cho điện tích q1 8.108C

 đặt tại điểm A trong không khí

a) Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M cách A đoạn 8 cm (và vẽ hình).

b) Đặt điện tích q2 6.108C

 tại điểm B cách A đoạn 10 cm Tính cường độ điện trường tại M lúc này biết BM = 6 cm (và vẽ hình).

c) Đặt thêm điện tích q3 2.108C

 tại điểm M, tính lực điện tổng hợp tác dụng lên q3

Tam Đảo, Ngày Tháng Năm TTCM

Trang 17

ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ

I Mục tiêu

1 Kiến thức:

- Ghi nhớ được biểu thức tính cơng

- Hiểu được KN điện thế, hiệu điện thế

- Ghi nhớ được biểu thức liên hệ giữa U và E

2 Kỹ năng:

- Xây dựng được biểu thức tính cơng

- Xây dựng được biểu thức liên hệ giữa U và E

- Giải BT tính cơng, điện thế, hđt và cường độ điện trường

+ Chồng chất điện thế: Điện thế tại

một điểm do nhiều điện tích gây ra

VM = V1 + V2 + +Vn

Chú ý:

- Điện thế, hiệu điện thế là một đại

lượng vơ hướng cĩ giá trị dương hoặc

âm;

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N

trong điện trường cĩ giá trị xác định

cịn điện thế tại một điểm trong điện

trường cĩ giá trị phụ thuộc vào vị trí ta

IV Lý Thuyết

1 Cơng của lực điện trường:

* Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác

dụng lên một điện tích khơng phụ thuộc vào dạngquỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểmcuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế)

* Biểu thức: A MN = qEd

Trong đĩ, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phươngcủa đường sức điện

2 Điện thế Thế năng Hiệu điện thế

- Điện thế tại một điểm M trong điện trường làđại lượng đặc trưng cho điện trường về phươngdiện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích

kQ V

r

 : rM là k/c từ M đến QQuy ước V 0

Thế năng : Nếu đặt điện tích q tại điểm M trong

điên trường thì nĩ sẽ cĩ thế năng

+ Wt(M) = q VM

+ Thế năng của điện tích q tại điểm M trong điệntrường đều:

Trang 18

chọn làm gốc điện thế.

- Nếu một điện tích dương ban đầu

đứng yên, chỉ chịu tác dụng của lực

điện thì nó sẽ có xu hướng di chuyển

về nơi có điện thế thấp (chuyển động

cùng chiều điện trường) Ngược lại,

lực điện có tác dụng làm cho điện

tích âm di chuyển về nơi có điện thế

cao (chuyển động ngược chiều điện

trường)

- Trong điện trường, vector cường độ

điện trường cĩ hướng từ nơi cĩ điện

thế cao sang nơi cĩ điện thế thấp

làm bài tập

Bài 1: A, B, C là ba điểm tạo thành

tam giác vuơng tại A đặt trong điện

trường đều cĩ E // BA như hình vẽ.

c) Đặt thêm ở C một điện tích điểm q

= 9.10-10 C Tìm cường độ điện trường

tổng hợp tại A

Một prơtơn bay trong điện trường Lúc

prơtơn ở điểm A thì vận tốc của nĩ

bằng 2,5.104 m/s Khi bay đến B vận

tốc của prơtơn bằng khơng Điện thế

tại A bằng 500 V Tính điện thế tại B

Biết prơtơn cĩ khối lượng 1,67.10-27 kg

và cĩ điện tích 1,6.10-19 C

Bài 3 Một electron di chuyển một

đoạn 0,6 cm, từ điểm M đến điểm N

dọc theo một đường sức điện thì lực

điện sinh cơng 9,6.10-18 J

a) Tính cơng mà lực điện sinh ra khi

electron di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm



- Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là

đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện cơngcủa điện trường khi cĩ 1 điện tích di chuyển giữa 2điểm đĩ

V Bài Tập Giải:

a) UAC = E.AC.cos900 = 0

UBA = UBC + UCA = UBC = 400 V

E =

cos

A

E = E

+  /

E ; cĩ phương chiều như hình vẽ, cĩ độ lớn: EA

A MN

= - 104 V/m; dấu “-“ cho biết 

E ngược chiều chuyển động của

18

Trang 19

b) Tính vận tốc của electron khi đến

điểm P Biết tại M, electron khơng cĩ

vận tốc ban đầu Khối lượng của

electron là 9,1.10-31 kg

Bài 4 Một hạt bụi nhỏ cĩ khối lượng

m = 0,1 mg, nằm lơ lững trong điện

trường giữa hai bản kim loại phẳng

Các đường sức điện cĩ phương thẳng

đứng và chiều hướng từ dưới lên trên

Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V

Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm

Xác định điện tích của hạt bụi Lấy g =

10 m/s2

Bài 5: Cho 3 bản kim loại phẳng A,

B, C có tích điện và đặt song song

như hình

Cho d1 = 5 cm, d2= 8 cm Coi điện

trường giữa các bản là đều và có

chiều

như hình vẽ Cường độ điện trường

tương ứng là E1 =4.104V/m , E2 = 5

104V/m

Tính điện thế của bản B và bản C

nếu lấy gốc điện thế là điện thế bản

A

Bài 6: Hiệu điện thế giữa hai điểm

M,N trong điện trường là 120V.tính

cơng cuả lực điện trường khi :

a/Prơtơn dịch chuyển từ M đếnN

b/ Êlectron dịch chuyển từ M đếnN

Bài 7: Một e di chuyển một đoạn 0,6

cm từ điểm M đến điểm N dọc theo

một đường sức điện của 1 điện trường

đều thì lực điện sinh cơng 9,6.10-18J

1 Tính cường độ điện trường E

2 Tính cơng mà lực điện sinh ra khi e

di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến

điểm P theo phương và chiều nĩi

UAB= VA – VB = E1.d1

Gốc điện thế tại bản A: VA = 0Suy ra:

VB = VA - E1.d1

= 0 – 4.104.5.10-2= -2000V

Vì E 2 hướng từ C đến B, ta cĩ:

A = UMN.qe = -120.1,6.10-19 = -19,2.10-18J

Giải:

Ta cĩ: AMN =q.E.M'N' vì AMN > 0; q < 0; E > 0nên M'N'< 0 tức là e đi ngược chiều đường sức.

=> M'N'=- 0,006 m

Trang 20

4 Tính vận tốc của e khi nó tới P.

Biết vận tốc của e tại M bằng không

18

4 19

9,6.10

10 ( / ) ' ' 1,6.10 0,006

-18 NP

9,6.10

-1,6.106,4.10

-1,6.10

A

V q

A

V q

2 2.16.10

5,9.10 ( / )9,1.10

- Ghi nhớ được biểu thức tính công

2 Kỹ năng:

- Xây dựng được biểu thức tính công

- Giải BT tính công, điện thế, hđt và cường độ điện trường

1 Công của lực điện trường:

* Đặc điểm: Công của lực điện tác dụng lên tác

dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạngquỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểmcuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế)

20

Trang 21

đường sức.

d < 0 khi hình chiếu ngược chiều

đường sức

VM = V1 + V2 + +Vn

Chú ý:

âm;

chọn làm gốc điện thế

trường)

làm bài tập

kQ V

r



VII Bài Tập Giải:

E =

cos

Trang 22

N đến điểm P theo phương và chiều

nĩi trên

10 m/s2

như hình

A

E = E

+  /

A MN

= - 104 V/m; dấu “-“ cho biết 

electron (được mặc nhiên chọn làm chiều dương);

VB = VA - E1.d1

= 0 – 4.104.5.10-2= -2000V

22

Trang 23

A

trên?

3 Tính hiệu điện thế UMN; UNP

4 Tính vận tốc của e khi nĩ tới P

Biết vận tốc của e tại M bằng khơng

Vì E 2 hướng từ C đến B, ta cĩ:

A = UMN.qe = -120.1,6.10-19 = -19,2.10-18J

Giải:

Ta cĩ: AMN =q.E.M'N' vì AMN > 0; q < 0; E > 0nên M'N'< 0 tức là e đi ngược chiều đường sức

9,6.10

10 ( / ) ' ' 1,6.10 0,006

-18 NP

9,6.10

-1,6.106,4.10

-1,6.10

A

V q

A

V q

2 2.16.10

5,9.10 ( / )9,1.10

Trang 24

I Mục tiêu

1 Kiến thức:

- Ghi nhớ được biểu thức tính cơng

2 Kỹ năng:

- Xây dựng được biểu thức tính cơng

- Giải BT tính cơng, điện thế, hđt và cường độ điện trường

VM = V1 + V2 + +Vn

Chú ý:

âm;

chọn làm gốc điện thế

VIII Lý Thuyết

1 Cơng của lực điện trường:

* Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác

dụng lên một điện tích khơng phụ thuộc vào dạngquỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểmcuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế)

* Biểu thức: A MN = qEd

Trong đĩ, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phươngcủa đường sức điện

kQ V

r

Trang 25

trường)

làm bài tập

N đến điểm P theo phương và chiều



IX Bài Tập Giải:

E =

cos

A

E = E

+  /

A MN

= - 104 V/m; dấu “-“ cho biết 

electron (được mặc nhiên chọn làm chiều dương);

ANP = q.E.NP = 6,4.10-18 J

Trang 26

E  2

E 

10 m/s2

như hình

chiều

như hình vẽ Cường độ điện trường

tương ứng là E1 =4.104V/m , E2 = 5

104V/m

Tính điện thế của bản B và bản C

A

trên?

3 Tính hiệu điện thế UMN; UNP

4 Tính vận tốc của e khi nĩ tới P

Biết vận tốc của e tại M bằng khơng

A = UMN.qe = -120.1,6.10-19 = -19,2.10-18J

Giải:

Ta cĩ: AMN =q.E.M'N' vì AMN > 0; q < 0; E > 0nên M'N' < 0 tức là e đi ngược chiều đường sức

9,6.10

10 ( / ) ' ' 1,6.10 0,006

Trang 27

2 Ta có: N P = -0,004m ' '

=> ANP= q.E.N'P'= (-1,6.10-19).104.(-0,004) =6,4.10-18 J

3 Hiệu điện thế:

-18 MN

-18 NP

9,6.10

-1,6.106,4.10

-1,6.10

A

V q

A

V q

2 2.16.10

5,9.10 ( / )9,1.10

- Giáo viên giao bài tập về nhà cho học sinh làm

Bài 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D trong điện trường là UCD = 200V

a.Tính công của lực điện trường trong sự di chuyển p từ C đến D (3,2.10-17J)

b.Tính công của lực điện trường trong sự di chuyển e từ C đến D (-3,2.10-17J)

Bài 2: Công của lực điện trường làm dịch chuyển một điện tích giữa hai điểm có hdt 2000V là1J Tính độ lớn q của điện tích đó (5.10-4C)

Bài 3: Giữa hai điểm A và B có một hdt bằng bao nhiêu nếu một điện tích q = 10-6C thu đượcnăng lượng W = 2.10-4J khi đi từ A đến B (200V)

Bài 4: Khi chuyển động trong điện trường một điện tử tăng vận tốc từ 2000 đến 3000km/s.Hdt giữa điểm đầu và điểm cuối của đường đi là bao nhiêu? Biết điện tử có m = 9,1.10-31kg, q

Bài 8: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau 2cm Cddtgiữa hai bản E = 3000V/m Sát bản mang điện dương, đặt một hạt mang điện tích dương có m

= 4,5.10-6g và có điện tích q = 1,5.10-2C Tính:

a Công của lực dt khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm (0,9J)

b Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản âm (2.104 m/s)

Bài 9: Một điện tích có khối lượng m = 6,4.10-15g nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại songsong nằm ngang và nhiễm điện trái dấu Điện tích của quả cầu là 1,6.10-19C Hai tấm kl cáchnhau 3cm tính hdt đặt vào hai tấm kim loại đó Lấy g = 10m/s2 (120V)

Bài 10: Một hạt bụi có khối lượng m = 2.10-6g , khi nó nằm cân bằng trong điện trường củamột tụ điện mà hdt giựa hai bản là 600V Hai tấm kim loại cách nhau 2cm Xác định điện tíchcủa hạt bụi (6,5.10-13C)

Bài 11: Một e bay từ bản dương sang bản âm trong điện trường của một tụ điện phẳng theomột đường thẳng AB dài 4cm, có phương làm với đường sức điện một góc 600, biết E =500V/m Tìm công của lực điện trường trong sự dịch chuyển này?

Bài 12: Một dt q = 4.10-8J di chuyển trong một dt đều E = 100V/m theo một đường gấp khúcABC Đoạn AB dài 20cm và vecto độ dời AB làm với các dd sức điện góc 300, BC = 40cm,góc 1200 Tính công của lực điện (-0,108.10-6J)

Trang 28

Bài 13: Một e di chuyển một đoạn 0,6cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điệncủa một điện trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10-18J.

d.Tìm vận tốc của e khi nó tới P Biết tại M vận tốc = 0 (5,9.106m/s)

Bài 14: Một dtd q = 10μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCABCnằm trong điện trường đều có cường độ 5000V/m Dường sức của điện trường này song songvới cạnh BC và có chiều từ C tới B Cạnh của tam giác bằng 10cm tính công của lực điện khiđiện tích di chuyển trong 2 t/h:

a q ch động theo đoạn thẳng BC (-5.10-3J)

b q cd theo đoạn gấp khúc BAC (-5.10-3J)

Bài 15: Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông tại C có AC =4cm, Bc = 3cm và nằm trongmột điện trường đều / /E ACvà hướng từ A đến C, có độ lớn E = 5000V/m Tính:

+ Định nghĩa tụ điện, điện dung của tụ điện

+ Công thức tính điện dung của tụ phẳng

+ Các cách ghép tụ điện thành bộ

2 Kỹ năng:

28

Trang 29

+ Giải các bài tập về tính điện dụng của tụ điện.

+ Tính điện tích của mỗi tụ trong mạch gồm nhiều tụ điện

+ Tính điện dung của bộ tụ điện

Đối với tụ điện biến thiên thì phần đối

diện của hai bản sẽ thay đổi

Công thức (2) chỉ áp dụng cho trường

hợp chất điện môi lấp đầy khoảng

không gian giữa hai bản Nếu lớp điện

môi chỉ chiếm một phần khoảng không

gian giữa hai bản thì cần phải phân tích,

lập luận mới tính được điện dung C của

U

Q => Q = CU

- Điện dung của tụ điện phẳng :

C =

d k 4

để tăng điện dung của bộ tụ

+ Các tụ điện ghép nối tiếp:

Q = q1 = q2 = … = qn;

U = U1 + U2 + … + Un;

n

C C

1

111

2 1

+ Năng lượng tụ điện đã tích điện:

W = 2

1

QU = 2

1

C

Q2

= 2

1

CU2.+ Định lý động năng: Wđ = A

- Lưu ý các điều kiện sau:

+ Nối tụ điện vào nguồn: U = const

Trang 30

Hoạt động 2: Hướng dẫn học sinh làm

bài tập

Bài 1: Một tụ điện phẳng có điện môi

không khí; khoảng cách giữa 2 bản là d

3 Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi

nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một

điện môi lỏng có hằng số điện môi ε =

2 Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế

của tụ

4 Nếu người ta không ngắt tụ khỏi

nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như

ở phần 3 Tính điện tích và hđt giữa 2

bản tụ

Bài 2 Một tụ điện phẵng không khí có

điện dung 20 pF Tích điện cho tụ điện

đến hiệu điện thế 250 V

a) Tính điện tích và năng lượng điện

trường của tụ điện

b) Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng

khoảng cách giữa hai bản tụ điện lên

gấp đôi Tính hiệu điện thế giữa hai bản

b) Tính điện tích, hiệu điện thế trên

từng tụ và hiệu điện thế giữa hai đầu

Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn  tụ điện trở thành hệ

cô lập  điện tích của tụ không thay đổi:

4 Khi không ngắt tụ ra khỏi nguồn  hiệu điện

thế 2 bản tụ không thay đổi:



= 2

C

= 10 pF; q’ = q; U’ =

1 3 3 2 2 1

3 2 1

C C C C C C

C C C

5 1234

C C

Trang 31

Bài 4 Cho bộ tụ được mắc như hình vẽ.

Trong đó C1 = C2 = 2 F; C3 = 3 F; C4

= 6F; C5 = C6 = 5 F U3 = 2 V Tính:

a) Điện dung của bộ tụ

b) Hiệu điện thế và điện tích trên từng

tụ

Bài 5: Một tụ điện có điện dung C1

=0,2µF khoảng cách giữa hai bản là d1

= 5cm được nạp điện đến hiệu điện thế

U = 100V

a Tính năng lượng của tụ điện

b Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện Tính độ

biến thiên năng lượng của tụ khi dịch

hai bản gần lại còn cách nhau d2 = 1cm

Bài 6: Tụ C1 0,5 F  được tích điện

đến hiệu điện thế 90V rồi ngắt khỏi

nguồn Sau đó tụ C1 được mắc song

2 4 4 3 3 2

4 3 2

C C C C C C

C C C

2345 1

C C

C 9.10 4 d

Trang 32

song với tụ C2  0,4 F  chưa tích

điện tính năng lượng của tia lửa điện

phát ra khi nối hai tụ với nhau

Bài 7: Tụ c1 = 0,5  F được tích điện

đến hiệu điện thế U1= 90V rồi ngắt ra

khỏi nguồn.sau đó tụ c1 được mắc song

song với tụ c2 = 0,4  F chưa tích

điện.Tính năng lượng của tia lửa điện

phát ra khi hai tụ nối với nhau

2 C1U’

2 +1

2C2U’

2=1125  JNăng lượng tia lửa điện tạo ra khi nối hai tụ vớinhau

W= W1- W’= 900  J

3 Hướng dẫn học ở nhà

- Giáo viên giao bài tập về nhà cho học sinh làm

Bài 1 Một tụ điện phẳng điện dung C = 0,12 F có lớp điện môi dày 0,2 mm có hằng số điện

môi  = 5 Tụ được đặt dưới một hiệu điện thế U = 100 V

a Tính diện tích các bản của tụ điện, điện tích và năng lượng của tụ

b Sau khi được tích điện, ngắt tụ khỏi nguồn rồi mắc vào hai bản của tụ điện C1 =0,15 F chưa được tích điện Tính điện tích của bộ tụ điện, hiệu điện thế và năng lượng của

bộ tụ

Đ s: a/ 0,54 m 2 , 12 C, 0,6 mJ.

b/ 12 C, 44,4 V, 0,27 mJ.

Bài 2 Một tụ điện 6 F được tích điện dưới một hiệu điện thế 12V.

a Tính điện tích của mỗi bản tụ

b Hỏi tụ điện tích lũy một năng lượng cực đại là bao nhiêu ?

c Tính công trung bình mà nguồn điện thực hiện để đưa 1 e từ bản mang điện tíchdương  bản mang điện tích âm ?

Đ s: a/ 7,2 10 -5 C b/ 4,32 10 -4 J c/ 9,6 10 -19 J.

Bài 3 Một tụ điện phẳng không khí 3,5 pF, được đặt dưới một hiệu điện thế 6,3 V.

a Tính cường độ điện trường giữa hai bản của tụ điện

b Tính năng lượng của tụ điện

Đ s: 5000 V/m, 6,95 10 -11 J.

Bài 4 : một tụ điện phẳng hình tròn có bán kính là 4cm, giữa hai bản là một lớp điện môi có

2

  , khoảng cách giữa hai bản là 2cm Đặt vào tụ hiệu điện thế U = 200V

a Tính điện dung của tụ

b Điện tích của tụ điện

c Năng lượng của tụ điện

32

Trang 33

Bài 5 : cho hai bản của một tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 30cm, khoảng cách

giữa hai bản là d = 5mm, môi trường giữa hai bản là không khí

a Tính điện dung của tụ điện

b Biết rằng không khí chỉ còn tính chất cách điện khi cường độ điện trường tối đa là 3.105V/

m Hỏi :

+ hiệu điện thế lớn nhất giữa hai bản mà chưa xảy ra phóng điện

+ có thể tích điện cho tụ điện điện tích lớn nhất là bao nhiêu mà tụ điện không bị đánh thủng ?

ĐS : a) 5.10 -10 F, b) U gh = 1500V và Q gh = 75.10 -8 C Bài 6 : Tụ điện phẳng gồm hai bản tụ hình vuông cạnh a = 20 cm, đặt cách nhau 1 cm, chất

điện môi giữa hai bản tụ là thủy tinh có  = 6 Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 50V

a Tính điện dung của tụ?

b Tính điện tích mà tụ đã tích được?

c Nếu tụ được tích điện dưới hiệu điện thế U’ thì năng lượng điện trường tích lũy trong tụ là531.10-9 J Tính điện tích trên mỗi bản tụ khi đó?

ĐS:a)2,12.10 -10 F; b)1,06.10 -8 C; c)1,5.10 -8 C

Trang 34

+Hiểu được các cách làm tăng điện dung của một tụ điện phẳng và mỗi tụ có một hiệu điệnthế giới hạn(một cđđt giới hạn) vì vậy để tăng điện dung cuả tụ điện phẳng thì chỉ giảm d đếnmột giới hạn nào đó.

GV: Mạch cầu tụ điện cân bằng :

- Khi mắc vào mạch điện, nếu Q5 = 0 hay

1

C

C C

C

 thì

Q5 = 0 ( hoặc U5 = 0 , VM = VN )

I Lý Thuyết Dạng 2: GHÉP TỤ ĐIỆN CHƯA TÍCH ĐIỆN

PP Chung:

- Vận dụng các công thức tìm điện dung (C),điện tích (Q), hiệu điện thế (U) của tụ điệntrong các cách mắc song song, nối tiếp

- Nếu trong bài toán có nhiều tụ được mắc hổnhợp, ta cần tìm ra được cách mắc tụ điện củamạch đó rồi mới tính toán

- Khi tụ điện bị đánh thủng, nó trở thành vậtdẫn

- Sau khi ngắt tụ điện khỏi nguồn và vẫn giữ tụđiện đó cô lập thì điện tích Q của tụ đó vẫnkhông thay đổi

Đối với bài toán ghép tụ điện cần lưu ý haitrường hợp:

+ Nếu ban đầu các tụ chưa tích điện, khi ghépnối tiếp thì các tụ điện có cùng điện tích và khighép song song các tụ điện có cùng một hiệuđiện thế

+ Nếu ban đầu tụ điện (một hoặc một số tụ điệntrong bộ) đã được tích điện cần áp dụng địnhluật bảo toàn điện tích (Tổng đại số các điệntích của hai bản nối với nhau bằng dây dẫnđược bảo toàn, nghĩa là tổng điện tích của haibản đó trước khi nối với nhau bằng tổng điệntích của chúng sau khi nối)

Hoạt động 2: Hướng dẫn học sinh làm

1 Cấu tạo của mạch điện:

Trang 35

2 Nếu hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ

C1,2,3 (CAM) là 40V; hiệu điện thế giới hạn

của tụ C4 là 60V Thì hiệu điện thế tối đa

đặt vào 2 đầu mạch điện là bao nhiêu để

a) Điện dung của bộ tụ

b) Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ

12 3 4 4

6.4

2, 4

6 4

2, 4 3,6 66.6

3

6 6

AM

AM AB

12 3 6

50( )6.10

3,6.10 50 1,8.10 ( ) 2, 4.10 50 1, 2.10 ( )

AM AM

QAM = Q4 min Q maxAM;Qmax4

Điện tích tối đa của bộ:

QAB = QAM = Q4 = QmaxAM = 24.10-5(C)Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 đầu mạchđiện là:

5 6

24.10

80( )3.10

AB AB AB

O

Trang 36

Dạng mạch điện với nhiều nguồn điện

Bài 4: Cho mạch như hình vẽ Biết

1 1 1 2 2 2

6,25 18,75

q

C q

3 3 3 4 4 4

50 16,7 3

50 8,3 6

q

C q

1

;

C

q U C

2

C

q U C

Trang 37

Bài 5: Tụ phẳng trong không khí có các

bản hình tròn bán kính 6cm, khoảng cách

giữa 2 bản tụ là 1cm, nối với hiệu điện

thế 300V

a) 1.Tính điện tích q của tụ điện

2 Ngắt điện khỏi nguồn, nhúng chúng

vào chất điện môi có hằng số điệm môi là

2 Tính điện dung C1, Q1, U1

3 Vẫn nối tụ với nguồn, nhúng chúng

vào chất điện môi có hằng số điệm môi là

(4) 20(3) C MN 8

Khi ngắt nguồn : tụ điện vẫn ở tráng cô lập nên

Q1 = Q = 3nC Nhưng điện dung vẫn có thể thayđổi do chất điện môi :

1 2.0,01 0,02

1 1 1

31500,02

.2

Trang 38

U1 = Q1/C1 = 40/3(V) ; U2 = 20/3 (V)

Q34 = C34.U34 = 40 = Q3 = Q4

nên U3 = Q3/C3 = 10( V) = U4

3 Hướng dẫn học ở nhà

- Giáo viên giao bài tập về nhà cho hs làm

Bài 1: Năm tụ điện giống hệt nhau, mỗi tụ có điện dung C = 50F, được mắc song song vớinhau Điện dung của bộ tụ là:

A 10F B 50F C 250 F D một giá trị khác.Bài 2: Một tụ điện khi mắc vào hiệu điện thế U=20V thì tích điện tích q= 5.10-6C Điện dungcủa tụ điện là:

A 10-4F B 4.10-6F C 2,5.10-7F D 2,5.10-5F

Bài 3: Một tụ điện phẳng, diện tích mỗi cốt tụ là 20cm2, khoảng cách giữa 2 cốt tụ điện cóđiện môi hằng số điện môi là 2, hai bản cách nhau một khoảng 5mm Điện dung của tụ điệnbằng:

A 7,1.10-15F; B 7,1.10-9F; C 7,1.10-12F; D 7,1.10-11FBài 4: Ba tụ điện có điện dung C1= 12F , C2= 6F , C3= 4F được mắc nối tiếp với nhau.Điện dung tương đương của bộ tụ là:

Bài 5 Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4 V thì tụ tích được một điện lượng 2 μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC.Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10 V thì tụ tích được một điện lượng

A 50 μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC B 1 μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC C 5 μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC D 0,8 μC chuyển động từ đình B đến đỉnh C của tam giác đều ABC ΔABCC

Bài 6 Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 2V Để tụ đótích được điện lượng 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế

A Umax = 3000 (V) B Umax = 6000 (V) C Umax = 15.103 (V) D Umax = 6.105 (V)

Bài 12 Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (  F), C2 = 30 (  F) mắc nối tiếp với nhau, rồimắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 60 (V) Điện tích của bộ tụ điện là:

Trang 39

Điện dung của bộ tụ là

Trang 40

- Nêu được khái niệm về tụ xoay.

- Đọc được các thông số cho biết giới hạn hoạt động của tụ điện

- Vai trò của tụ xoay

2 Kỹ năng:

- Xác định được giới hạn hoạt động của tụ điện

- Xác định được giá trị điện dung của một tụ xoay ứng với góc xoay nào đó

Tìm hiệu điện thế giới hạn khi ghép bộ tụ

khi chúng nối tiếp với nhau

+ Trong tụ điện xoay có sự thay đổi điệndung là do sự thay đổi diện tích đói diện củacác tấm Nếu là có n tấm thì sẽ có (n-1) tụphẳng mắc song song

II Bài tập Giải: Khi ghép nối tiếp U = U1 + U2 để tụ

Định dạng
Số trang	226
Dung lượng	9,16 MB