Công của lực điện là kiến thức Vật Lý 11 cơ bản mà các em cần hiểu và nắm vững để hiểu về nguyên lý hoạt động của điện tích trong điện trường cũng như giải quyết các bài giải liên quan. Vậy công của lực điện là gì? Công thức tính công của lực điện như thế nào? Cùng Team Marathon Education tìm hiểu kỹ hơn qua bài viết dưới đây.
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 11 Về Thuyết Electron Và Định Luật Bảo Toàn Điện Tích
Lực điện tác dụng lên một điện tích trong điện trường đều
Điện trường đều là điện trường có các đường sức điện có cường độ bằng nhau, đồng thời song song và cách đều nhau.
Điện tích dương q được đặt trong điện trường đều sẽ chịu tác dụng của lực điện:
\begin{aligned} &\small\bull \text{Độ lớn của lực }\vec{F}: F=q.E\\ &\small\bull \text{Lực }\vec{F} \text{ có chiều từ bản dương sang bản âm.}\\ &\small\bull \text{Phương của lực }\vec{F} \text{ song song với các đường sức điện}\\ \end{aligned}
Do đó: Lực F có độ lớn không đổi.
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 11: Điện Tích Và Định Luật Cu-Lông
Công của lực điện là gì?
Công của lực điện làm cho điện tích q dịch chuyển trong điện trường E với một độ dài d. Công thức tính công của lực điện là A= qEd.
Trong đó d là độ dài từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên đường sức từ.
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 11: Điện Năng – Công Suất Điện
Lý Thuyết Tính Tương Đối Của Chuyển Động Và Bài Tập Minh Họa
Công của lực điện trong điện trường đều
Điện tích Q di chuyển theo đường thẳng MN [MN = s] và hợp với các đường sức điện một góc α như hình vẽ sau. Công của lực điện từ điểm M đến điểm N được xác định bằng công thức A= qEd với d = MH.
Công của lực điện:
A_{MN}=\vec{F}.\vec{s}=F.s.cos\alpha
Với F = qE và cosα = d thì:
\begin{aligned} &\small \text{Trong đó α là góc giữa lực }\vec{F}\text{ và độ dời }\vec{s}, \text{d là hình chiếu của độ dời }\vec{s}.\\ &\small \ \ \bull \text{Nếu }α < 90^0 \text{ thì cosα > 0, do đó d > 0 và }A_{MN} > 0.\\ &\small \ \ \bull \text{Nếu }α > 90^0 \text{ thì cosα < 0, do đó d < 0 và }A_{MN} < 0.\\ \end{aligned}
Điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc MPN. Tương tự như trên, ta có:
AMPN = Fs1.cosα1 + Fs2cosα2
Với s1.cosα1 + s2cosα2 = d thì AMPN = qEd
Từ đó, ta có thể suy ra được công của lực điện trong điện trường đều có các đặc điểm như sau:
- Công của lực điện trong điện trường đều không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu đến điểm cuối
- Lực tính điện chính là lực điện thế
- Trường tĩnh điện là trường thế.
Công của lực điện khi điện tích di chuyển trong một điện trường bất kì
Theo chứng minh thì công của lực điện trong điện trường đều và trong môi trường bất kì đều không phụ thuộc vào hình dạng đường đi giữa điểm đầu M và điểm cuối N mà chỉ phụ thuộc vào vị trí 2 điểm M và N. Đây chính là đặc tính chung của trường tĩnh điện.
>>> Xem thêm: Cường Độ Điện Trường Là Gì? Công Thức Tính Cường Độ Điện Trường
Thế năng của điện tích trong điện trường là gì?
Định nghĩa
Thế năng của điện tích trong điện trường cũng giống như thế năng của vật trong trọng trường. Thế năng này đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện của điện tích q tại thời điểm xét.
Cho một điện tích q dương được đặt trong điện trường đều tại điểm M thì công sẽ được xác định bằng công thức:
A = qEd = WM
Trong đó:
- WM là thế năng của điện tích dương q tại điểm M.
- d là khoảng cách giữa bảng âm và điểm M.
Đối với trường hợp điện tích dương q đặt tại điểm M nằm trong môi trường điện bất kì thì thế năng có thể bằng công của lực điện khi di chuyển điện tích q từ điểm M ra vô cực. Vì ở vô cực khoảng cách rất xa nên điện trường bằng không và lực điện hết khả năng sinh công. Do đó:
WM = AM∞
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Suất Điện Động Cảm Ứng – Định Luật Faraday, Định Luật Len-xơ
Mối quan hệ giữa thế năng WM và điện tích q
Theo công thức thì độ lớn của lực điện tỉ lệ thuận với điện tích q nên thế năng tại M cũng tỷ lệ thuận với điện tích q:
AM = WM =VM.q
Trong đó: VM là hệ số không phụ thuộc vào điện tích q, đại lượng này phụ thuộc vào vị trí của điểm M nằm trong điện trường.
Mối quan hệ giữa công của lực điện và độ giảm thế năng
Công của lực điện sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường.
Ta có công thức:
AAN = WM – WN
Học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education
Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.
Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Giao Thoa Sóng Là Gì? Lý Thuyết Và Công Thức Giao Thoa Sóng
Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.
Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.
Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.
Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.
Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.
Các khóa học online tại Marathon Education
Trên đây là chia sẻ của Team Marathon Education về kiến thức công của lực điện thuộc chương trình Vật lý lớp 11. Hy vọng qua bài viết các em sẽ học nắm thêm được nhiều kiến thức và áp dụng thành công trong các bài giải.