Công của lực điện là gì? Công thức tính công của lực điện và bài tập có lời giải chi tiết từ A -Z

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 chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn qua bài viết dưới đây.

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Công của lực điện là gì?

Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều

Đặt điện tích dương q trong điện trường đều, nó sẽ chịu tác dụng của lực điện: F = q.E

Độ lớn: F = q.E
Phương: song song với các đường sức điện
Chiều: từ bản dương sang âm.

⇒ Lực F là lực không đổi

Công của lực điện trong điện trường đều

Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đề từ M đến N là: A = q.E.d

Trong đó: d = MH là độ dài đại số, M là hình chiếu của điểm đầu đường đi, H là hình chiếu của điểm cuối đường đi. Chiều dương của MH cùng với chiều của điện trường.

⇒ Công của lực điện không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi.

⇒ Lực tĩnh điện là lực thế.

⇒ Trường tĩnh điện là trường thế.

Thế năng của một điện tích trong điện trường.

Thế năng của điện tích đặt tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đó.

Chọn mốc thế năng là bản âm thì thế năng WM = A = q.E.d với d là khoảng cách từ M đến bản âm.
Điện trường do nhiều điện tích gây ra: Chọn mốc thế năng ở vô cùng

Sự phụ thuộc của thế năng W_M vào điện tích q:

Thế năng của một điện tích điểm q đặt tại điểm M trong điện trường: W_M = A_M∞ = V_M.q
với V_M là hệ số tỉ lệ không phụ thuộc vào q mà chỉ phụ thuộc vào vị trí M trong điện trường.

Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường.

Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện trường tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường.

A_MN = W_M – W_N

Các dạng toán thường gặp ở công của lực điện

Câu 1: Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường từ điểm M đến điểm N không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

Giải:

Công của lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường, do đó người ta nói điện trường tĩnh là một trường thế.

Câu 2: Một êlectron được thả không vận tốc đầu ở 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 1000 V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1cm. Tính động năng của êlectron khi nó đến đập vào bản dương.

Giải:

Lực điện trường F tác dụng lên electron (điện tích âm) có chiều ngược với chiều điện trường do đó electron di chuyển ngược chiều điện trường

Áp dụng định lý động năng cho sự di chuyển của êlectron:

Động năng ban đầu tại bản (-) của electron: W_đ(-) = 0 do electron được thả không vận tốc đầu.

→ động năng của êlectron khi nó đến đập vào bản dương:

Câu 3: Một điện tích điểm q = -2.10^-7C di chuyển được đoạn đường 5cm dọc theo một đường sức của điện trường đều có cường độ điện trường 5000V/m. Công của lực điện thực hiện trong quá trình di chuyển của điện tích q là

Giải:

Ta có: A = qEd, q là điện tích âm, q di chuyển được đoạn đường 5cm dọc theo một đường sức điện nên d = 0,05m (d > 0)

⇒ A = -2.10^-7.5000.0,05 = -5.10^-5J.

Câu 4: Một điện tích điểm q di chuyển trong một điện trường từ điểm C đến điểm D thì lực điện sinh công 1,2J. Nếu thế năng của điện tích q tại D là 0,4J thì thế năng của nó tại C là :

Giải:

Ta có: A_CD = W_C – W_D → W_C = A_CD + W_D = 1,6J

Câu 5: Điện tích điểm q = -3.10^-6C di chuyển được đoạn đường 2,5cm dọc theo một đường sức điện nhưng ngược chiều của đường sức trong một điện trường đều có cường độ điện trường 4000 V/m. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q là

Giải:

A = q.E.d. Ở đây q là điện tích âm, q di chuyển được đoạn đường 5cm dọc theo một đường sức điện nhưng ngược chiều đường sức nên d < 0, d = -0,025m.

Suy ra: A = -3.10^-6.4000.(-0,025) = 3.10^-4J

Câu 6: Điện tích điểm q di chuyển trong một điện trường đều có cường độ điện trường 800 V/m theo một đoạn thẳng AB. Đoạn AB dài 12cm và vecto độ dời AB→ hợp với đường sức điện một góc 30º. Biết công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q là -1,33.10^-4J. Điện tích q có giá trị bằng

Giải:

Câu 7: Một hạt bụi khối lượng 10^-8g mang điện tích 5.10^-5C chuyển động trong điện trường đều theo một đường sức điện từ điểm M đến điểm N thì vật vận tốc tăng từ 2.10⁴m/s đến 3,6.10⁴m/s. Biết đoạn đường MN dài 5cm, cường độ điện trường đều là

Giải:

Theo định lí biến thiên động năng ta có:

Câu 8: Cho một điện tích thử q di chuyển trong một điện trường đều dọc theo hai đoạn thẳng MN và NP. Biết rằng lực điện sinh công dương và 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?

Giải:

Công của lực điện tác dụng nên điện tích q khi di chuyển trên các đoạn thẳng MN và NP được xác định bởi công thức:

A_MN = q.E.MN.cosα_MN; A_NP= q.E.NP.cosα_NP

Trong đó A_MN > 0; A_NP > 0; q > 0; MN > NP.

Nhưng vì không xác định được cosα_MN lớn hơn, nhỏ hơn, hay bằng cosα_NP và hàm cos có thể nhận giá trị trong khoảng [-1; 1] nên A_MN có thể lớn hơn, nhỏ hơn, hay bằng A_NP tùy theo giá trị của cosα_MN và cosα_NP.

Mong rằng những nội dung trên đây sẽ giúp bạn trả lời được những thắc mắc câu hỏi của mình. Hơn hết đó là có thể giải được những bài toán của mình