Phương pháp giải Công thức tính thế năng của điện tích (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

225

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính thế năng của điện tích (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Vật lí 11.

Phương pháp giải Công thức tính thế năng của điện tích (50 bài tập minh họa)

1. Định nghĩa

Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường

2. Công thức

- Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra vô cực. Đó là vì ở vô cực, tức là ở rất xa các điện tích gây ra điện trường thì điện trường bằng 0 và lực điện cũng bằng 0. Do vậy:

$W_{M} = A_{M \infty}$

Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử q nên công và thế năng của một điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q:

$W_{M} = A_{M \infty} = V_{M} q$

- Trong đó:

+ W_M: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm M (J)

+ $A_{M \infty}$ : Công của lực điện trường trong sự dịc h chuyển điện tích điểm q từ điểm M tới vô cùng (J)

+ $V_{M}$ : Điện thế tại điểm M (V)

+ q: Điện tích (C)

3. Mở rộng

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

$A_{M N} = W_{M} - W_{N}$

- Trong đó:

+ $A_{M N}$ : Công của một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường

+ W_M: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm M (J)

+ W_N: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm N (J)

4. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Tính thế năng của một electron tại điểm H trong điện trường của một điện tích điểm. Biết điện thế tại điểm H là 3V.

Hướng dẫn giải:

+Áp dụng công thức

$V_{H} = \frac{W_{H}}{q} \to W {}_{H}= q . V_{H} = - {1,6.10}^{- 19} .3 = - {48.10}^{- 20} (J) .$

Ví dụ 2: Thế năng của một điện tích $q = - 10^{- 19}$ tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là ${2.10}^{- 19} (J)$ . Điện thế tại điểm M là