§4. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

• Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N được tính bởi công thức

$A_{MN}$ = q.E.d

• Công của lực điện trường trong sự di chuyển của một điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường.

• Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của dòng điện khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường.

• Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm M trong điện trường

$W_{M}$ = $A_{MN}$ = $V_{M}$.q

• Công của lực điện bằng độ giảm thế của điện tích trong điện trường

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Viết công thức tính công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích trong một điện trường đều.

Giải

Công của lực điện q di chuyển từ M đến N (từ bản dương sang bản âm)

A = F.S.cos$\alpha$ = F.S. $\frac{MP}{S}$ = F.d = qEd

⇒ A = qEd

2. Nêu đặc điểm của công của lực điện tác dụng lên điện tích thử q di chuyển trong điện trường.

Giải

Công của lực điện tác dụng lên điện tích thử q khi cho q di chuyển trong điện trường không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối của điện tích thử q trong điện trường.

3. Thế năng của điện tích q trong một điện trường phụ thuộc vào q như thế nào?

Giải

Thế năng của điện tích q tại điểm M tỉ lệ thuận với điện tích thử q.

$A_{M\infty }$ = $W_{tM}$ = $V_{M}$.q

4. Cho một điện tích thử q di chuyển trong một điện trường đều dọc theo hai đoạn thẳng MN và NP và lực điện sinh công dương. Biết rằng MN dài hơn NP. Hỏi kết quả nào sau đây là đúng, khi so sánh các công $A_{MN}$ và $A_{NP}$ của lực điện?

A. $A_{MN}$ > $A_{NP}$.

B. $A_{MN}$ < $A_{NP}$.

C. $A_{MN}$ = $A_{NP}$.

D. Cả ba trường hợp A, B, C đều có thể xảy ra.

Giải

Chọn câu D

5. Một electron di chuyển được đoạn đường 1 cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của lực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000V/m. Hỏi công của lực điện có giá trị nào sau đây?

A. -1,6.$10^{-16}$J.

B. +1,6.$10^{-16}$J.

C. -1,6.$10^{-18}$J.

D. +1,6.$10^{-18}$J.

Giải

Di chuyển dọc theo đường sức

⇒ A = F.S = qES = (1,6.$10^{-19}$).$10^{3}$.$10^{-2}$ = 1,6.$10^{-18}$ J

⇒ Chọn câu D

6. Cho một điện tích di chuyển trong một điện trường dọc theo một đường cong kín, xuất phát từ điểm A rồi trở lại điểm A. Công của lực điện bằng bao nhiêu?

Giải

A = $A_{A\infty }$ + $A_{\infty A}$ = $A_{A\infty }$ - $A_{A\infty }$ = 0

7. Một electron được thả không vận tốc ở đầu sát bản âm, trong điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng, tích điện trái dấu. Cường độ điện trường giữa hai bản là 1000V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1cm. Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương.

Giải

Động năng của electron khi đi từ bản âm đến đập vào bản dương cũng chính là công sinh ra do electron di chuyển từ bản âm đến bản dương.

$W_{d}$ = A = F.d = q.E.d = 1,6.$10^{-19}$.$10^{3}$.$10^{-2}$ = 1,6.$10^{-18}$ J .

8. Cho một điện tích dương Q đặt tại điểm O. Đặt một điện tích âm q tại một điểm M. Chứng minh rằng thế năng của q ở M có giá trị âm.

Giải

Thế năng của q(q < 0) đặt tại M ⇒ $W_{M}$ = $A_{M\infty }$ = $V_{M}.q$

Với $V_{M}$ là hệ số tỉ lệ không phụ thuộc q.

Mặt khác $V_{M}$ = $\frac{k.Q}{\varepsilon r}$ > 0, q < 0 ⇒ $W_{M}$ < 0