Lý thuyết điện trường và bài tập vận dụng

Tác giả Hoàng Uyên 09:57 06/12/2023 42,138 Tag Lớp 11

Điện trường là một trong những bài quan trọng của chương II. Vì vậy, để nhằm giúp các em nắm chắc được kiến thức của chương và có sự chuẩn bị tốt nhất trước khi lên lớp, VUIHOC xin được gửi tới các em trong bài viết dưới đây. Cùng VUIHOC tìm hiểu nhé!

Lý thuyết điện trường và bài tập vận dụng

Mục lục bài viết

Mục lục bài viết x

1. Điện trường

- Là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích, truyền tương tác giữa các điện tích và được tạo ra bởi điện tích.

- Tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó là tính chất cơ bản của điện trường.

2. Cường độ điện trường

- Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường về mặt tác dụng lực tại một điểm.

- Vectơ cường độ điện trường được xác định theo công thức:

$\large \vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$

Trong đó F chính là lực do điện tích tác dụng lên điện tích q tại một điểm xác định.

- Điện tích điểm Q đặt trong không khí hay trong chân không tạo ra một điểm cách nó khoảng r thì độ lớn của cường độ điện trường:

$\large E=\frac{\left | Q \right |}{4\pi \varepsilon _{o}r^{2}}$

Với là hằng số điện môi, trong môi trường điện môi, cường độ điện trường do điện tích gây ra tại một điểm sẽ giảm là so với điểm trong chân không.

3. Đường sức điện

3.1. Điện phổ

- Là tập hợp các đường sức cường độ điện trường

Đạt điểm cao môn Vật lý cùng bộ sách độc quyền từ vuihoc "cán đích 9+" được biên soạn bởi các thầy cô có nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy tại các trường chuyên trên toàn quốc!

3.2. Khái niệm đường sức điện

- Là sự mô hình hóa hình ảnh điện phổ và là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó, sao cho tiếp tuyến tại một điểm trên đường có phương trùng với cường độ điện trường.

- Các đặc điểm của đường sức điện:

+ Chỉ có một đường sức điện đi qua tại một điểm trong điện trường.

+ Là những đường có hướng và hướng của đường sức điện tại một điểm chính là hướng của vectơ cường độ điện trường.

+ Là những đường cong không kín vì đường sức điện bắt đầu từ điện tích dương và kết thúc tại điện tích âm.

4. Điện trường đều

4.1. Khái niệm điện trường đều

- Là điện trường mà cường độ điện trường tại mỗi điểm đều có giá trị bằng nhau về độ lớn, vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều giống nhau về phương và chiều.

- Các đường trong đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều.

4.2. Điện trường đều giữa hai bản phẳng nhiễm điện đặt song song

- Điện trường đều là điện trường giữa hai bản phẳng nhiễm điện đặt song song trái dấu nhau

- Độ lớn của cường độ điện trường giữa hai bản phẳng này chính là tỉ số khoảng cách giữa hai bản phẳng và hiệu điện thế giữa chúng:

$\large E=\frac{U}{d}$

4.3. Tác dụng của điện trường đều đối với chuyển động của một điện tích

- Dưới tác dụng của lực điện từ, điện tích đều theo phương vuông góc với đường sức khi bay vào điện trường.

- Vận tốc bị biến đổi khi theo phương song song với đường sức còn vận tốc theo phương vuông góc thì không đổi

=> Vận tốc của điện tích liên tục đổi phương và tăng dần độ lớn, quỹ đạo chuyển động chuyển thành đường

5. Bài tập về điện trường

5.1 Bài 1 trang 79 (Chân trời sáng tạo):

Dấu của điện tích trên bề mặt Trái Đất là điện tích âm vì các đường sức điện hướng vào tâm Trái Đất.

5.2 Bài 2 trang 79 (Chân trời sáng tạo):

+ Hai hạt e và proton chịu tác dụng của lực tĩnh điện có độ lớn như nhau vì độ lớn điện tích của hai hạt này bằng nhau.

+ Gia tốc electron thu được lớn hơn gia tốc của proton bởi vì trong khi khối lượng proton lớn hơn khối lượng electron mà hai hạt chịu tác dụng của lực tĩnh điện có độ lớn bằng nhau.

Lộ trình học và ôn tập thi THPT quốc gia sớm cùng các thầy cô dạy giỏi trong khóa học DUO 11 duy nhất của vuihoc!

5.3 Bài 3 trang 79 (Chân trời sáng tạo):

Cường độ điện trường bằng không khi và chỉ khi:

$\large \vec{E_{1}}+\vec{E_{2}}=\vec{E}=\vec{0}\Rightarrow \vec{E_{1}}=-\vec{E_{2}}$

=> E₁ ↑↓ E₂ và E₁ = E₂

Vì q1 < q2 => Điểm đó $\large \in$ đường thẳng AB và ngoài đoạn AB, gần A hơn (r₂ > r₁)

=> BC - AC = AB và $\large \frac{BC^{2}}{AC^{2}}=\frac{\left | q_{1} \right |}{\left | q_{2} \right |}=\frac{\left | 3.10^{-6} \right |}{\left | -3,5.10^{-6} \right |}$

=> AC = 7,5 m ; BC = 8,1 m

=> Điểm C cần tìm cách A 7,5m và cách B 8,1m

5.4 Câu 1 trang 65 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

1. Hiện tượng này xảy ra là do điện trường xung quanh điện tích đã truyền tương tác điện và khi đặt trong chân không chứ không phải không khí đã truyền tương tác điện từ điện tích Q đến điện tích q.

2. Ta không thể nhận biết điện trường đang tồn tại bằng mắt thường, để nhận biết phải thông qua những hiện tượng vật lý

VD: Ta đặt một điện tích điểm vào trong đó, nếu có lực tác dụng lên điện tích thì tồn tại điện trường, nếu ngược lại không xuất hiện tác dụng lực thì không tồn tại điện trường.

5.5 Câu 2 trang 66 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Ta có: $\large \vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$

mà vecto cường độ điện trường E có phương trùng với vectơ lực điện F tác dụng lên điện tích nên ta có các trường hợp sau:

Nếu q > 0 => $\large \vec{E}, \vec{F}$ cùng chiều

Nếu q < 0=> $\large \vec{E}, \vec{F}$ ngược chiều

Nếu q =1 thì $\large \vec{E}= \vec{F}$

5.6 Câu 3 trang 66 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Ta có:

$\large E=\frac{\left | Q \right |}{4\pi \varepsilon _{o}r^{2}}=\frac{10^{-10}}{6\pi \varepsilon _{o}}\Leftrightarrow r=0,03cm$

=> Độ lớn của cường độ điện trường tại điểm cách Q₁ khoảng = 3cm là 6.10^-14C

Cường độ điện trường tại một điểm cách Q 2cm có độ lớn là:

$\large E=\frac{\left | Q \right |}{4\pi \varepsilon _{o}r^{2}}=\frac{15.10^{-11}}{4\pi \varepsilon _{o}}(V/m)$

5.7 Câu 4 trang 67 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

$\large \vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$

Trong đó nếu q=1C thì $\large \vec{E}= \vec{F}$

5.8 Câu 5 trang 67 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Tổng hợp lực tác dụng lên điện tích q tại A theo quy tắc hình bình hành:

$\large \vec{F_{1}}+\vec{F_{2}}=\vec{F}$

5.9 Câu 6 trang 68 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Cường độ điện trường bằng không khi và chỉ khi:

$\large \vec{E_{1}}+\vec{E_{2}}=\vec{E}=\vec{0}\Rightarrow \vec{E_{1}}=-\vec{E_{2}}$

=> E₁ ↑↓ E₂ và E₁ = E₂

Vì $\large \left | q_{1} \right |> \left | q_{2} \right |$ => Điểm đó $\large \in$ đường thẳng AB và ngoài đoạn AB, gần B hơn (r₂> r₁)

=> r₁- r₂=AB và $\large \frac{r_{1}^{2}}{r_{2}^{2}}=\left | \frac{q_{1}}{q_{2}} \right | => r_{1}=0,071m; r_{2}=0,041m$

Cách A 7,1 cm và cách B 4,1 cm => điểm cần tìm.

5.10 Câu 7 trang 68 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Lực điện tác dụng vào hạt bụi trong điện trường là:

F = E.q = 120.1,6.10^-19= 1,92.10^-17

Lực điện sé có chiều hướng từ trên xuống dưới mặt đất vì hạt bụi mịn có điện tích dương

=> các hạt bụi mịn không bị gió cuốn bay lên cao được.

5.11 Câu 8 trang 69 - Bài 17 (Kết nối tri thức):

Đường sức điện dày khi ở gần điện tích.
Đường sức điện thưa khi ở xa điện tích.
Các đường sức điện đi ra từ điện tích âm và kết thúc ở điện tích âm.

5.12 Câu 1 trang 72 - Bài 18 (Kết nối tri thức):

Cường độ điện trường tác dụng lên electron là:

$\large E=\frac{U}{d}=\frac{120.10^{3}}{0,02}=6.10^{6}(V/m)$

Lực điện tác dụng lên electron là:

F = eE = 1,6.10^-19.6.10⁶= 9,6.10^-13(N)

5.13 Câu 2 trang 74 - Bài 18 (Kết nối tri thức):

Hệ thống lái tia có hai bản kim loại được nối với hai cực của nguồn điện.

- Electron bị hút về phía bản cực dương khi electron đi qua bản lái tia theo phương y, còn chùm tia electron này đã bị lệch theo phương y sau khi đi ra khỏi bản lái tia theo phương y

- Electron tiếp tục bị hút về phía bản cực dương sau khi chùm electron đi vào bản lái tia theo phương x, còn chùm tia đập vào màn huỳnh quang tạo ra mỗi điểm sáng sau khi đi ra khỏi bản lái tia theo phương x .

- Ta có thể điều khiển chùm electron đập vào vị trí xác định trên màn huỳnh quang khi đặt các hiệu điện thế thích hợp vào hai cặp bản. Các cực được cấu tạo, xếp đặt và có các điện thế sao cho chùm electron một mặt được tăng tốc rồi hội tụ lại tạo ra một điểm sáng nhỏ trên màn huỳnh quang.

- Nhiều chùm tia đi qua sẽ tạo ra nhiều điểm sáng, tổng hợp trên màn.

5.14 Câu 3 trang 74 - Bài 18 (Kết nối tri thức):

- Hình chiếu trên phương Oy sẽ có giá trị âm vì vectơ cường độ điện trường hướng từ trên xuống dưới ngược chiều với Oy.

- Lực điện tác dụng lên ion âm chiếu trên phương Oy có giá trị bằng: F = -qE

- Phương trình chuyển động theo phương Ox:

x = v_o.t (1)

- Phương trình chuyển động theo phương Oy:

$\large y=\frac{1}{2}a_{y}.t^{2}=\frac{1}{2}.\frac{F}{m}.t^{2}=-\frac{1}{2}.\frac{qE}{m}.t^{2}$ (2)

Từ (1),(2) => phương trình quỹ đạo của chuyển động:

$\large y=-\frac{1}{2}.\frac{qE}{m}.\left ( \frac{x}{v_{o}} \right )^{2}$ với v_o = 20m/s $\large \rightarrow$ 40m/s

Với v_o= 20m/s ta được y₁ = 8,048x²

Với v_o= 40m/s ta được y₂= 2,012x²

Chùm ion phân tán từ đường parabol y₁ đến parabol y₂

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

Trên đây là toàn bộ những kiến thức trọng tâm về Điện trường bao gồm lý thuyết, bài tập vận dụng. Đây là phần học quan trọng trong chương trình vật lý 11 nên các bạn cần hiểu bản chất và nắm rõ kiến thức căn bản. Để ôn thi hiệu quả cũng như mong muốn, các bạn học sinh có thể truy cập ngay vào trang web Vuihoc.vn để đăng ký khoá học với các thầy cô giáo của VUIHOC ngay bây giờ nhé!

>> Mời bạn tham khảo thêm: