BÀI 20. ĐIỆN THẾ

I. ĐIỆN THẾ TẠI MỘT ĐIỂM TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

Bài 1: Để đặt một điện tích q vào điểm M trong điện trường chúng ta cần cung cấp thế năng W_M cho điện tích q. Điều này tương ứng với việc thực hiện một công A dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M. Hãy vận dụng công thức (19.4) và (19.5) để thu được công thức: V=

Giải nhanh:

Ta có công thức  W_M = A_M∞   ( 19.2)

Công thức (19.3): W_M = V_Mq

⇒ V_Mq = A_M∞  ⇒V=

Đề bài:

Hoạt động 2: Tỉ số V=Aq như trên được gọi là điện thế của điện trường tại điểm M.

a) Hãy dự đoán điện thế V đặc trưng cho đại lượng nào của điện trường.
b) Xác định độ lớn điện tích q khi điện thế V có giá trị bằng công A thực hiện để dịch chuyển điện tích q từ vô cực về điểm M.

Giải nhanh

a) V  đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó.

b) Điện tích q có độ lớn V=⇒ q=A.V

II. MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN THẾ VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

Bài 1:  Hãy vận dụng công thức V =  để chứng tỏ rằng công thực hiện để dịch chuyển điện q ích q từ điểm N đến điểm M bằng:

A_NM=(V_M−V_N)q = U_MN q (20.3)

Giải nhanh:

Xét cung đường dịch chuyển từ vô cùng tới điểm M có đi qua điểm N:

V_M==+=V_N+

Hiệu điện thế U_MN bằng độ biến thiên thế năng từ M đến N: U_MN = V_M - V_N

V_MN=A_NM=(V_M−V_N)q = U_MNq

Bài 2: Tế bào quang điện chân không (Hình 20.1) gồm một ống hình trụ có một cửa sổ trong suốt, được hút chân không (áp suất trong khoảng .10⁻⁸ mmHg đến 10-6 mmHg). Trong ống đặt một catôt (cực âm) có khả năng phát xạ electron khi được chiếu sáng và một anôt (cực dương). Electron trong điện trường giữa hai cực sẽ dịch chuyển về phíaanôt nếu UAK > 0.Cho hiệu điện thế UAK = 45 V được đặt vào giữa hai cực của tế bào quang điện. Khi chiếu xạ ánh sáng phù hợp để catôt phát xạ eletron vào vùng điện trường giữa hai cực. Hãy tính công của điện trường trong dịch chuyển của electron từ catôt tới anôt.

Giải nhanh:

Công của điện trường trong dịch chuyển của electron từ catôt tới anôt là:

A_KA = e.U_AK = 1,6.10⁻¹⁹.45=720.10⁻²⁰ (J)

Bài 3: Tính thế năng điện của một electron đặt tại điểm M có điện thế bằng 1000 V.

Giải nhanh:

Thế năng điện của một electron đặt tại điểm M là:

W_M = V_M.e= 1000.1,6.10⁻¹⁹=1,6.10⁻¹⁶(J)

Bài 4: Vận dụng mối liên hệ giữa điện thế và cường độ điện trường để xác định điện thế tại một điểm cách mặt đất 5 m ở nơi có điện trường của Trái Đất là 114 V/m. 

Giải nhanh:

Tại mốc điện thế  đặt tại mặt đất bằng 0, áp dụng công thức E_M=

ta có V_N = 0, MN =5m 

⇒ Điện thế tại điểm cần tìm cách mặt đất 5m là: V = E.h = 114.5 = 570 (V)