Công thức, cách tính công của lực điện (hay, chi tiết)

Công thức tính công của lực điện Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, biết Cách tính công của lực điện từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 11.

Bài viết Công thức tính công của lực điện gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và 3 Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính công của lực điện Vật Lí 11.

1. Định nghĩa

 

Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M 

đến N là A_MN = qEd, 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.

2. Công thức

Công của lực điện trường:

A_MN = Fd = qE.s cos α = qEd

Trong đó:

E là cường độ điện trường, có đơn vị là V/m.

   q là điện tích ở trong điện trường E, đơn vị là C.

   d là độ dài hình chiếu của MN trên phương vectơ , với chiều dương là chiều  

Chú ý: d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức

           d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức

d = 0 khi hình chiếu vuông góc chiều đường sức

3. Mở rộng  

+ công lực điện đưa điện tích trong sự dịch chuyển điện tích q từ M đến N 

A_MN = qEd = qE.s cos α = qU_MN = q( V_M - V_N) = W_M - W_N

+ công lực điện dịch chuyển điện tích q tại điểm M ra vô cùng

A_M∞ = W_M = V_Mq 

Trong đó:

+ E là cường độ điện trường, có đơn vị là V/m.

+ q là điện tích ở trong điện trường E, đơn vị là C.

+ d là độ dài hình chiếu của MN trên phương đường sức (phương vectơ , với chiều dương là chiều vectơ  

+ U_MN là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N;

+ V_M , V_N là điện thế tại M và N.

+ W_M là thế năng điện tích q tại điểm M trong điện trường

               

4. Bài tập minh họa

Bài tập 1: Một electron di chuyển được đoạn đường 1 cm từ M đến N, dọc theo một đường sức điện dưới tác dụng của lực điện trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 V/m. Biết electron có điện tích q_e = -1,6.10^-19C Công của lực điện có giá trị là?

Hướng dẫn giải:

+ Vì electron mang điện tích âm nên

Do đó dưới tác dụng của lực điện trường thì electron sẽ chuyển động ngược chiều với  

⇒ α = 180^o ⇒ d = MN.cos 180^o = -1(cm) = -0,01(m)

+ Công của lực điện trường khi làm electron di chuyển 1 cm:

 A = qEd = (-1,6.10^-19).1000.(-0,01) = 1,6.10^-18J

Bài tập 2: Điện tích Q = 5.10^-9C đặt tại O trong không khí.
a/ Cần thực hiện công bằng bao nhiêu để đưa q = 4.10^-8C từ M (cách Q đoạn r₁ = 40cm) đến N (cách Q đoạn r₂ = 25cm)
b/ Cần thực hiện công A’ bằng bao nhiêu để đưa q từ M chuyển động ra xa vô cùng

Hướng dẫn giải:

a) Áp dụng công thức

 

Thay số, ta được:

 

b)  

Bài tập 3: A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véctơ 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 giải:

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  có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn:

  

 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn 

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

• Công thức tính thế năng của điện tích

• Công thức tính điện thế

• Công thức tính hiệu điện thế

• Công thức tính tụ điện

• Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp

---