Cách tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm hay, chi tiết

Phương pháp & Ví dụ

Áp dụng các công thức:

    + Công của lực điện trong điện trường đều A = qEd

    + Điện thế của một điểm trong điện trường 

    + Điện thế tại một điểm gây bởi điện tích q: 

    + Điện thế do nhiều điện tích điểm gây ra V = V₁ + V₂ + V₃ + ...+ V_M

    + Hiệu điện thế 

Ví dụ 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm C, D trong điện trường là U_CD = 200 V. Tính

a. Công của điện trường di chuyển proton từ C đến D.

b. Công của điện trường di chuyển electron từ C đến D.

Hướng dẫn:

a. Công của lực điện di chuyển proton: A_CD = qU_CD = 3,2.10^-17J

b. Công của lực điện trường di chuyển electron: A_CD = qU_CD = - 3,2.10^-17J

Ví dụ 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN = 1 V. Một điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu. Giải thích về kết quả tính được.

Hướng dẫn:

    + Công điện trường làm di chuyển điện tích q từ M đến N là: A = qU_MN = - 1 (J)

    + Dấu ( - ) nói lên công của lực điện là công cản, do đó để di chuyển điện tích q từ M đến N thì cần phải cung cấp một công A = 1 J.

Ví dụ 3: Khi bay qua 2 điểm M và N trong điện trường, êlectrôn tăng tốc, động năng tăng thêm 250eV (1eV = 1,6.10^-19J). Tính hiệu điện thế giữa M và N.

Hướng dẫn:

Ta có: Công của lực điện trường là A = q.U_AB = ΔW_d

.

Vậy: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường là U_MN = –250V.

Ví dụ 4: A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ E→ song song với AB. Cho α = 60°; BC = 10 cm và U_BC = 400 V.

a) Tính U_AC, U_BA và E.

b) Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q = 10^-9 C từ A → B, từ B → C và từ A → C.

c) Đặt thêm ở C một điện tích điểm q = 9.10^-10 C. Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A.

Hướng dẫn:

a) U_AC = E.AC.cos90° = 0.

U_BA = U_BC + U_CA = U_BC = 400 V.

b) A_AB = qU_AB = -qU_BA = -4.10^-7 J.

A_BC = qU_BC = 4.10^-7 J.

A_AC = qU_AC = 0.

c) Điện tích q đặt tại C sẽ gây ra tại A véc tơ cường độ điện trường E'→ có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:

E_A→ = E→ + E'→; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: EA =  = 9,65.10³ V/m.

Ví dụ 5: Cho ba bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song như hình vẽ. d₁ = 5cm, d₂ = 8cm. Các bản được tích điện và điện trường giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ với độ lớn: E₁ = 4.10⁴V/m, E₂ = 5.10⁴V/m. Chọn gốc điện thế tại bản A, tìm điện thế V_B , V_C của hai bản B, C.

Hướng dẫn:

- Vì E₁→ hướng từ A đến B, ta có: U_AB = V_A - V_B = E₁.d₁

Gốc điện thế tại bản A : V_A = 0

Suy ra: V_B = V_A - E₁d₁ = 0 - 4.10⁴.5.10^-2 = -200V

- Vì E₂→ hướng từ C đến B, ta có: U_CB = V_C - V_B = E₂.d₂

Suy ra : V_C = V_B + E₂d₂ = -2000 + 5.10⁴.8.10^-2 = 2000V