Vật lý 11 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG Gồm ba chủ đề - Chủ đề 1: Điện tích Lực điện Điện trường - Chủ đề 2: Điện Hiệu điện - Chủ đề 3: Tụ điện Chủ đề 1: ĐIỆN TÍCH LỰC ĐIỆN ĐIỆN TRƯỜNG I Kiến thức: Vật nhiểm điện_ vật mang điện, điện tích_ vật có khả hút vật nhẹ Có tượng nhiễm điện nhiễm điện cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc nhiễm điện hưởng ứng Một vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét gọi điện tích điểm Các điện tích dấu đẩy nhau, trái (ngược) dấu hút Định luật Cu_Lông (Coulomb): Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đạt chân phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng q1 q N m F =k Công thức: Với k = 4π.ε = 9.10 ( ) C2 r2 q1, q2 : hai điện tích điểm (C ) r : Khoảng cách hai điện tích (m) 5.Lực tương tác điện tích điện môi (môi trường đồng tính) Điện môi môi trường cách điện Các thí nghiệm chứng tỏ rằng, lực tương tác điện tích điểm đặt điện môi đồng chất, chiếm đầy không gian xung quanh điện tích, giãm ε lần chúng đặt chân không: q q ε : số điện môi môi trường (chân không ε = 1) F = k 22 ε r Thuyết electron (e) dựa vào cư trú di chuyển e để giải thích tượng điện tính chất điện vật Trong việc vận dụng thuyết e để giải thích tượng nhiễm điện (do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng), ta thừa nhận có e di chuyển từ vật sang vật từ điểm đến điểm vật Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích không đổi Xung quanh điện tích tồn điện trường, điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt E = Cường độ điện trường (cđđt) đặc trưng cho tác dụng lực điện điện trường Cường độ điện trường đại lượng vectơ biểu diễn vectơ CĐĐT: E = F q F q 10 Cường độ điện trường điện tích điểm Q điểm cách khoảng r chân không (hoặc không khí) : E =k Q r2 Trang Vật lý 11 Nếu đặt điện tích môi trường điện môi đồng chất: E = k Q ε.r Với ε số điện môi môi trường 11 Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vectơ cđđt điểm Đường sức điện từ điện tích dương vào (kết thúc) điện tích âm Qua điểm điện trường có đường sức Quy ước vẽ số đường sức: số đường sức qua điện tích định, đặt vuông góc với đường sức điểm mà ta xét tỉ lệ với cđđt điểm 12 Nguyên lí chồng chất điện trường: E = E1 + E2 II Hướng dẫn giải tập: - Trong SGK VL 11, công thức định luật CouLomb dùng để tính độ lớn lực tác dụng hai điện tích điểm Vì vậy, ta đưa độ lớn (chứ không đưa dấu) điện tích vào công thức - Để xác định lực tương tác hai điện tích điểm, ta dùng định luật CouLomb Để xác định lực điện trường hợp tổng quát, ta dùng công thức: F =q.E - Ngoài lực điện, điện tích có lực khác tác dụng trọng lực, lực đàn hồi, … Hợp lực lực gây gia tốc cho điện tích - Thuật ngữ “cường độ điện trường” vừa dùng để đại lượng cường độ điện trường với tư cách đại lượng vectơ, vừa để độ lớn đại lượng III Bài tập: Dạng 1: XÁC ĐỊNH LỰC TƯƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM PP chung:  TH có hai (2) điện tích điểm q1 q2 - p dụng công thức định luật Cu_Lông : F = k q1 q (Lưu ý đơn vị đại lượng) ε.r = Trong môi trường khác ε > - Trong chân không hay không khí ε  TH có nhiều điện tích điểm - Lực tác dụng lên điện tích hợp lực cùa lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích lại - Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực - Xác định hợp lực từ hình vẽ Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam gaic1 vuông, cân, đều, … Nếu không xảy trường hợp đặc biệt tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt không khí cách 10 cm a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích b Đặt hai điện tích vào môi trường có số điện môi ε =2 lực tương tác chúng thay đổi ? Để lực tương tác chúng không đổi (bằng lực tương tác đặt không khí) khoảng cách chúng đặt môi trường có số điện môi ε =2 ? Đs: 0,576 N, 0,288 N, cm Trang Vật lý 11 Hai điện tích điểm đặt chân không cách đoạn cm, lực đẩy tónh điện chúng 10-5 N a Tìm độ lớn điện tích b Tìm khoảng cách chúng để lực đẩy tónh điện chúng 2,5 10-6 N Đs: 1,3 10-9 C cm -27 -19 Mỗi prôtôn có khối lượng m= 1,67.10 kg, điện tích q= 1,6.10 C Hỏi lực đẩy hai prôtôn lớn lực hấp dẫn chúng lần ? Đ s: 1,35 1036 Hai vật nhỏ giống nhau, vật thừa electron Tìm khối lượng vật để lực tónh điện lực hấp dẫn Đ s: 1,86 10-9 kg Hai vật nhỏ đặt không khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật Đ s: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C (hoặc ngược lại) Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B không khí (AB = cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C , neáu: a CA = cm, CB = cm b CA = cm, CB = 10 cm c CA = CB = cm Đ s: 0,18 N; 30,24.10-3 N; 27,65.10-3 N Người ta đặt điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác Đ s: 72.10-5 N Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-7 C, q3 = 4.10-7 C laàn lượt đặt A, B, C không khí, AB = cm AC = cm BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích Đ s: 4,05 10-2 N 16,2 10-2 N 20,25 10-2 N Ba điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = -4 10-8 C, q3 = 10-8 C đặt không khí ba đỉnh tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đ s: 45 10-3 N 10 Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6 10-19 C đặt chân không ba đỉnh tam giác cạnh 16 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đ s: 15,6 10-27N 11 Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C, q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-7 C đặt không khí ba đỉnh tam giác vuông (vuông góc C) Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm.Xác định vectơ lực tác dụng lên q Đ s: 45.10-4 N 12 Hai điện tích q1 = -4.10-8 C, q2 = 10-8 C đặt hai điểm A B cách khoảng cm không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C khi: a q đặt trung điểm O AB b q đặt M cho AM = cm, BM = cm 13 Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-10 C đặt không khí cách đoạn 10 cm a Xác định lực tương tác hai điện tích? Trang Vật lý 11 b Đem hệ hai điện tích đặt vào môi trường nước (ε = 81), hỏi lực tương tác hai điện tích thay đổi ? Để lực tương tác hai điện tích không thay đổi (như đặt không khí) khoảng cách hai điện tích bao nhiêu? 14 Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm không khí, lực tác dụng chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F ? Đ s: 10 cm Dạng 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH PP Chung:  Đối với dạng tập này, Hs cần vận dụng định luật bảo toàn điện tích: “ Trong hệ cô lập điện, tổng đại số điện tích luôn số” Hai cầu kim loại nhỏ mang điện tích q q2 đặt không khí cách cm, đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, đẩy lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ? Đ s: 6.10-9 C , 10-9 C -6 10-9 C, -2 10-9 C Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng Đ s: 40,8 N Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ? Đ s: 1,6 N Hai bi kim loại giống nhau, bi có độ lớn điện tích lần bi Cho xê dịch hai bi chạm đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn lực tương tác biến đổi điện tích chúng : a dấu b trái dấu Đ s: Tăng 1,8 lần Giãm 0,8 lần Hai bi kim loại giống có điện tích dấu q 4q cách khoảng r Sau cho hai bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’ ? Đ s: r’ = 1,25 r Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10 -5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? Đ s: 5,625 N Trang Vật lý 11 Dạng 3: ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH PP Chung Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp:  Trường hợp có lực điện:   - Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện F1 , F2 , … tác dụng lên điện tích xét    - Dùng điều kiện cân bằng: F1 + F2 + = - Vẽ hình tìm kết  Trường hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …) - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Tìm hợp lực lực học hợp lực lực điện      - Dùng điều kiện cân bằng: R + F =  R = −F (hay độ lớn R = F) Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (không di chuyển) ? Đ s: Tại C cách A cm cách B cm -6 Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10 C, đặt A B cách 10 cm không khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Đ s: CA = CB = cm -8 -8 Hai điện tích q1 = 10 C, q2= -8 10 C đặt A B không khí, AB = cm.Một điện tích q đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ? Ñs: CA= cm,CB= 16 cm q3 = -8 10-8 C Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2= 1,8 10-8 C đặt A B không khí, AB = cm Một điện tích q đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ? Ñs: CA= cm,CB= 12 cm q3 = 4,5 10-8 C Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q = q2 = q3 = 10-7 C Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị để hệ thống đứng yên cân bằng? Đ s: q0 = − Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = q1 ≈ −3,46.10 −7 C 3.q đặt A B cách một khoảng a (cm) Phải đặt điện tích q0 đâu có trị số để cân bằng? Đ s: Nằm AB, cách B: a cm Hai điện tích q1 = 10-8 C đặt A q2 = -8 10-8C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15 cm không khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng? Đ s: AM = 10 cm Trang Vật lý 11 Ở trọng tâm tam giác người ta đặt điện tích q = đặt đỉnh tam giác hệ trạng thí cân bằng? 3.10 −6 C Xác định điện tích q cần Đ s: -3 10-6 C Hai cầu nhỏ khối lượng m= 0,6 kg treo không khí hai sợi dây nhẹ chiều dài l= 50 cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = cm a Tính điện tích cầu, lấy g= 10m/s2 b Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (ε= 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet Cho biết góc α nhỏ sin α ≈ tg α Ñ s: 12 10-9 C cm 10 Hai cầu nhỏ giống nhôm không nhiễm điện, cầu có khối lượng 0,1 kg treo vào hai đầu sợi tơ dài 1m móc vào điểm cố định cho hai cầu vừa chạm vào Sau chạm vật nhiễm điện vào hai cầu thấy chúng đẩy tách xa khoảng r = cm Xác định điện tích cầu? Đ s: 0,035 10-9 C 11* Hai cầu kim loại nhỏ giống có điện tích q khối lượng m = 10g treo hai dây chiều dài 30 cm vào điểm Giữ cho cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo cầu II lệch góc α = 600 so với phương thẳng đứng Cho g= 10m/s2 Tìm q ? Đ s: q = l Dạng 4: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG PP Chung  Cường độ điện trường điện tích điểm Q: F Q p dụng công thức E = q = k ε.r q1⊕ -  E1 m.g = 10 −6 C k  E1 q1 - (Cường độ điện trường E1 q1 gây vị trí cách q1 khoảng r1 : E1 = k q1 , ε r1 Lưu ý cường độ điện trường E đại lượng vectơ Trong chân không, không khí ε = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m)  Cường độ điện trường hệ điện tích điểm: Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường: + Xác định phương, chiều, độ lớn vectơ cường độ điện trường điện tích gây + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp + Xác định độ lớn cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ Khi xác định tổng hai vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt: ↑↑, ↑↓, ⊥ , tam giac vuông, tam giác đều, … Nếu không xảy trường hợp đặt biệt tính độ dài vectơ định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Xác định vectơ cường độ điện trường điểm M không khí cách điện tích điểm q = 2.10 -8 C khoảng cm Đ s: 2.105 V/m Trang Vật lý 11 Một điện tích điểm dương Q chân không gây điện trường có cường độ E = 10 V/m điểm M cách điện tích khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ? Đ s: 10-7 C Một điện tích điểm q = 10-7 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây M có độ lớn ? Đ s: 104 V/m Cho hai điện tích q1 = 10-10 C, q2 = -4 10-10 C, đặt A B không khí biết AB = cm Xác định  vectơ cường độ điện trường E tại: a H, trung điểm AB b M, MA = cm, MB = cm c N, biết NAB tam giác Đ s: 72 103 V/m 32 103 V/m 103 V/m Giải lại toán số với q1 = q2 = 10-10 C Ñ s: V/m 40 103 V/m 15,6 103 V/m Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2 = -8 10-8 C đặt A B không khí biết AB = cm Tìm vectơ cường độ điện trường C đường trung trực AB cách AB cm, suy lực tác dụng lên điện tích q = 10-9 C đặt C Đ s: ≈ 12,7 105 V/m F = 25,4 10-4 N Hai điện tích q1 = -10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B không khí, AB = cm Xác định vectơ cường độ điện trường M nằm đường trung trực AB cách AB cm Ñ s: ≈ 0,432 105 V/m Tại ba đỉnh tam giác vuông A caïnh a= 50 cm, b= 40 cm, c= 30 cm.Ta đặt điện tích q1 = q2 = q3 = 10-9 C Xác định vectơ cường độ điện trường H, H chân đường cao kẻ từ A Đ s: 246 V/m Tại hai điểm A B cách cm chân hai điện tích q = 16.10-8 C, q2 = -9.10-8 C Tìm cường độ điện trường tổng hợp vẽ vectơ cường độ điện trường điểm C nằm cách A khoảng cm, cách B khoảng cm Đs: 12,7 105 V/m 10 Hai điện tích điểm q1 = 10-2 µC, q2 = -2 10-2 µC đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 cm không khí Tính cường độ điện trường M cách A B khoảng a Đ s: 2000 V/m -8 11 Trong chân không, điện tích điểm q = 10 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q = 10-6C chịu tác dụng lực điện F = 9.10-3N Tính cường độ điện trường M khoảng cách hai điện tích? Đs: 45.104V/m, R = 0,2 m 12 Trong chân hai điện tích điểm q 1= 10-8C q2= 4.10-8C đặt theo thứ tự hai đỉnh B C tam giác ABC vuông cân A với AB=AC= 0,1 m Tính cường độ điện trường A Đ s: 45 103 V/m 13 Trong chân hai điện tích điểm q1 = 10-8C q2= -32.10-8C đặt hai điểm A B cách khoảng 30 cm Xác định vị trí điểm M cường độ điện trường không Đ s: MA = 10 cm, MB = 40 cm 14* Bốn điểm A, B, C, D không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a= cm, AB= b= cm.Các điện tích q1, q2, q3 đặt A, B, C Bieát q = - 12,5 10-8C cường độ điện trường   tổng hợp D E D = Tính q1 q3? Trang Vật lý 11 Đ s: q1 2,7 10-8C, q2 = 6,4 10-8C 15 Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt A B không khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà cường độ điện trường không với: a q1= 36 10-6C, q2= 10-6C b q1= - 36 10-6C, q2= 10-6C Ñ s: a CA= 75cm, CB= 25cm b CA= 150 cm, CB= 50 cm 16 Cho hai điện tích điểm q1, q2 đặt A B, AB= cm Bieát q + q2 = 10-8C điểm C cách q1 cm, cách q2 cm có cường độ điện trường E = Tìm q1 q2 ? Đ s: q1= -9.10-8C, q2= 16.10-8C 17 Cho hình vuông ABCD, A C đặt điện tích q1 = q3 = q Hỏi phải đặt B điện tích để cường độ điện trường D không? Đ s: q2 = - 2 q -9 18 Một cầu nhỏ khối lượng m= 0,25 g mang điện tích q= 2,5 10 C treo dây đặt   điện trường E E có phương nằm ngang có độ lớn E= 106 V/m Tính góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng Lấy g= 10 m/s2 Đ s: α = 450 Chủ đề 2: ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ I Kiến thức: Khi điện tích dương q dịch chuyển điện trường có cường độ E (từ M đến N) công mà lực điện tác dụng lên q có biểu thức: A = q.E.d  Với: d khoảng cách từ điểm đầu  điểm cuối (theo phương E ) Vì d dương (d> 0) âm (d< 0) Cụ thể hình vẽ: điện tích q di chuyển từ M N d = MH    Vì chiều với E nên trường hợp d>0 E F Nếu A > lực điện sinh công dương, A< lực điện sinh công âm Công A phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường mà không phụ thuộc vào hình dạng đường Tính chất cho điện trường (không đều) Tuy nhiên, công thức tính công khác Điện trường trường Thế điện tích q điểm M điện trường tỉ lệ với độ lớn điện tích q: WM = AM∞ = q.VM AM∞ công điện trường dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến vô cực (mốc để tính năng.) Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho khả điện trường việc tạo điện tích q đặt M WM AM ∞ VM = q = q Hiệu điện UMN hai điểm M N đại lượng đặc trưng cho khả sinh công điện A trường di chuyển điện tích q từ M ñeán N U MN = VM −VN = MN q Đơn vị đo điện thế, hiệu điện Vôn (V) II Hướng dẫn giải tập: Trang Vật lý 11 - Công mà ta đề cập công lực điện hay công điện trường Công có giá trị dương hay âm - Có thể áp dụng định lý động cho chuyển động điện tích.Nếu lực điện có lực khác tác dụng lên điện tích công tổng cộng tất lực tác dụng lên điện tích độ tăng động vật mang điện tích - Nếu vật mang điện chuyển động công tổng cộng không Công lực điện công lực khác có độ lớn trái dấu - Nếu có lực điện tác dụng lên điện tích công lực điện độ tăng động vật mang điện tích AMN = q.U MN m.v N m.v M = − 2 Với m khối lượng vật mang điện tích q - Trong công thức A= q.E.d áp dụng cho trường hợp điện tích di chuyển điện trường III Bài tập: Dạng 1: TÍNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU ĐIỆN THẾ PP Chung - Công lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường Do đó, với đường cong kín điểm đầu điểm cuối trùng nhau, nên công lực điện trường hợp không Công lực điện: A = qEd = q.U Công lực A’ = A 1 2 Định lý động năng: AMN = q.U MN = m.v N − v M Biểu thức hiệu điện thế: U MN = AMN q Hệ thức liên hệ cường độ điện trường hiệu điện điện trường đều: E = U d Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông C AC = cm, BC = cm nằm điện  trường Vectơ cường độ điện trường E song song với AC, hướng từ A C có độ lớn E = 5000V/m  Tính: E a UAC, UCB, UAB b Công điện trường electron (e) di chuyển từ A đến B ? Ñ s: 200v, 0v, 200v - 3,2 10-17 J  Tam giác ABC vuông A đặt điện trường E , α = ABC = 600,  AB ↑↑ E Bieát BC = cm, UBC= 120V  a Tìm UAC, UBA cường độ điện trường E? E b Đặt thêm C điện tích điểm q = 10-10 C Tìm cường độ điện trường tổng hợp A Đ s: UAC = 0V, UBA = 120V, E = 4000 V/m E = 5000 V/m Trang Vật lý 11 Một điện tích điểm q = -4 10 -8C di chuyển dọc theo chu vi tam giác MNP, vuông P,  điện trường đều, có cường độ 200 v/m Caïnh MN = 10 cm, MN ↑↑ E NP = cm Môi trường không khí Tính công lực điện dịch chuyển sau q: a từ M  N b Từ N  P c Từ P  M d Theo đường kín MNPM Ñ s: AMN= -8 10-7J ANP= 5,12 10-7J APM = 2,88 10-7J AMNPM = 0J Một điện trường có cường độ E = 2500 V/m Hai điểm A , B cách 10 cm tính dọc theo đường sức Tính công lực điện trường thực điện tích q di chuyển từ A  B ngược chiều đường sức Giải toán khi: a q = - 10-6C b q = 10-6C Ñ s: 25 105J, -25 105J  Cho baûn kim loại phẳng A, B, C có tích điện đặt song song hình E2  Cho d1 = cm, d2= cm Coi điện trường có chiều 4 E1 hình vẽ Cường độ điện trường tương ứng E1 =4.10 V/m , E2 = 10 V/m Tính điện B C lấy gốc điện điện A Đ s: VB = -2000V VC = 2000V d1 d2  Ba điểm A, B, C nằm điện trường cho E // CA Cho AB ⊥AC vaø AB = cm AC = cm a Tính cường độ điện trường E, UAB UBC Biết UCD = 100V (D trung điểm AC) b Tính công lực điện trường electron di chuyển từ B  C, từ B D Đ s: 2500V/m,UAB= 0v, UBC = - 200v ABC = 3,2 10-17J ABD= 1,6 10-17J Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác ABC cạnh a   E = 10 cm điện trường có cường độ 300 V/m E // BC Tính công lực điện trường q dịch chuyển cạnh tam giác Đ s: AAB = - 1,5 10-7 J ABC = 10-7 J ACA = -1,5 10-7 J  Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác MBC, E  cạnh 20 cm đặt điện trường E có hướng song song với BC có cường độ 3000 V/m Tính công thực để dịch chuyển điện tích q theo cạnh MB, BC CM tam giác Đ s: AMB = -3µJ, ABC = µJ, AMB = -3 µJ Giữa hai điểm B C cách đoạn 0,2 m có điện trường với đường sức hướng từ B  C Hiệu điện UBC = 12V Tìm: a Cường độ điện trường B cà C b Công lực điện điện tích q = 10-6 C từ B C Đ s: 60 V/m 24 µJ  E2 10 Cho kim loại phẳng tích điện A, B, C đặt song song hình  Điện trường điện trường có chiều hình vẽ E1 Hai A B cách đoạn d1 = cm, Hai B C cách đoạn d2 = cm Cường độ điện trường tương ứng E1 =400 V/m , d1 d2 Trang 10 Vật lý 11 Một protôn bay theo phương đường sức điện Lúc protôn điểm A vận tốc 2,5 10 m/s Khi bay đến B vận tốc protôn Điện A 500 V, Hỏi điện B ? cho biết protôn có khối lượng 1,67 10-27 kg, có điện tích 1,6 10-19 C Đ s: 503,3 V Chủ đề 3: TỤ ĐIỆN I Kiến thức: Tụ điện hệ gồm hai vật dẫn đặt gần cách điện với Tụ điện dùng để tích điện phóng điện mạch điện Tụ điện thường dùng tụ điện phằng Kí hiệu tụ điện: Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện tụ điện bị tích điện Độ lớn điện tích hai tụ trái dấu Người ta gọi điện tích tụ điện điện tích dương Đại lượng đặc trưng tụ điện điện dung tụ Điện dung C tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó đo thương số điện tích Q tụ với hiệu điện U hai C= Q U Đơn vị đo điện dung tụ điện fara (F) mF = 10-3 F µF = 10-6 F nF = 10-9 F pF = 10-12 F ε ε o S ε S = - Điện dung tụ điện phaúng: C = d 9.10 4.π.d F N.m k= = 9.10 ( ) ≈ 8,85.10 −12 ( ) ; 4.π.ε o m C2 9.10 4.π Q Lưu ý: Trong công thức C = , ta thường lầm tưởng C đại lượng phụ thuộc vào Q, phụ thuộc U Trong đó: ε o = vào U Nhưng thực tế C KHÔNG phụ thuộc vào Q U 4* Ghép tụ điện (xem kó): Ghép nối tiếp: C1 C2 Cn Ghép song song: Cb = C1 + C2 + + Cn 1 1 = + + + Cb C1 C2 Cn Qb = Q1 + Q2 + … + Qn Qb = Q1 = Q2 =… = Qn Ub = U1 + U2 + + Un Ub = U1 = U2 = … = Un Điện trường tụ điện mang lượng là: W = Q2 = Q.U 2.C - Điện trường tụ điện điện trường - Công thức liên hệ cường độ điện trường E bên tụ điện, hiệu điện U khoảng cách d hai là: E= U d - Nếu cường độ điện trường lớp điện môi vượt giá trị giới hạn Emax lớp điện môi trở thành dẫn điện tụ điện bị hỏng Như vậy, hiệu điện hai tụ điện không vượt giới hạn phép: Umax = Emax.d Trang 12 Vật lý 11 Dạng 1: ĐIỆN DUNG, ĐIỆN TÍCH, HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ NĂNG LƯNG CỦA TỤ ĐIỆN PP Chung: Vận dụng công thức:  Điện dung tụ điện: C = Q U (1)  Điện dung tụ điện phẳng: C = Năng lượng tụ điện: W = ε ε o S = ε S Q2 1 = Q.U = C.U 2 C 2 (2) d 9.10 4.π d Trong S diện tích (là phần đối diện với kia) Đối với tụ điện biến thiên phần đối diện hai thay đổi Công thức (2) áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian hai Nếu lớp điện môi chiếm phần khoảng không gian hai cần phải phân tích, lập luận tính điện dung C tụ điện - Lưu ý điều kiện sau: + Nối tụ điện vào nguồn: U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const Tụ điện phẳng gồm hai tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách 0,5 mm, điện dung tụ nF Tính số điện môi lớp điện môi hai tụ Đ s: 3,4 Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 3,5 pF, diện tích cm đặt hiệu điện 6,3 V Biết εo = 8,85 10-12 F/m Tính: a khoảng cách hai tụ b Cường độ điện trường hai Đ s: 1,26 mm 5000 V/m -9 Một tụ điện không khí tích điện lượng 5,2 10 C điện trường hai tụ 20000 V/m Tính diện tích tụ Đ s: 0,03 m2 tụ điện phẳng nhôm có kích thước cm x cm điện môi dung dịch axêton có số điện môi 20 khoảng cách hai tụ điện 0,3 mm Tính điện dung tụ điện Đ s: 1,18 10-9 F Một tụ điện phẳng không khí có hai cách mm có điện dung 10 -11 F mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện 50V Tính diện tích tụ điện điện tích tụ điện Tính cường độ điện trường hai ? Đ s: 22,6 dm2, 10-9 C, 104 V/m Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi không khí Khoảng cách hai tụ 0,5 cm Tích điện cho tụ điện hiệu điện 20 V Tính: a điện tích tụ điện b Cường độ điện trường tụ Đ s: 24 10-11C, 4000 V/m Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện hiệu điện 120V a Tính điện tích tụ b Sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ lên gấp đôi Tính hiệu điện hai tụ Biết điện dung tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai Đ s: 48 10-10C, 240 V Trang 13 Vật lý 11 Tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 500 pF tích điện đến hiệu điện 300 V a Tính điện tích Q tụ điện b Ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có ε = Tính điện dung C1 , điện tích Q1 hiệu điện U1 tụ điện lúc c Vẫn nối tụ điện với nguồn nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có ε = Tính C2 , Q2 , U2 tụ điện Đ s: a/ 150 nC ; b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V Tụ điện phẳng không khí điện dung pF tích điện hiệu điện 600V a Tính điện tích Q tụ b Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ xa để khoảng cách tăng gấp đôi Tính C1, Q1, U1 tụ c Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa đề khoảng cách tăng gấp đôi Tính C2, Q2, U2 tụ Đ s: a/ 1,2 10-9 C b/ C1 = 1pF, Q1 = 1,2 10-9 C, U1 = 1200V c/ C2 = pF, Q2 = 0,6 10-9 C, U2 = 600 V 10 Tụ điện phẳng có tụ hình tròn bán kính 10 cm Khoảng cách hiệu điện hai 1cm, 108 V Giữa hai không khí Tìm điện tích tụ điện ? Đ s: 10-9 C 11 Tụ điện phẳng gồm hai tụ hình vuông cạch a = 20 cm đặt cách cm Chất điện môi hai thủy tinh có ε = Hiệu điện hai U = 50 V a Tính điện dung tụ điện b Tính điện tích tụ điện c Tính lượng tụ điện, tụ điện có dùng đề làm nguồn điện không ? Ñ s: 212,4 pF ; 10,6 nC ; 266 nJ Dạng 2: GHÉP TỤ ĐIỆN CHƯA TÍCH ĐIỆN PP Chung: - Vận dụng công thức tìm điện dung (C), điện tích (Q), hiệu điện (U) tụ điện cách mắc song song, nối tiếp - Nếu toán có nhiều tụ mắc hổn hợp, ta cần tìm cách mắc tụ điện mạch tính toán - Khi tụ điện bị đánh thủng, trở thành vật dẫn - Sau ngắt tụ điện khỏi nguồn giữ tụ điện cô lập điện tích Q tụ không thay đổi  Đối với toán ghép tụ điện cần lưu ý hai trường hợp: + Nếu ban đầu tụ chưa tích điện, ghép nối tiếp tụ điện có điện tích ghép song song tụ điện có hiệu điện + Nếu ban đầu tụ điện (một số tụ điện bộ) tích điện cần áp dụng định luật bảo toàn điện tích (Tổng đại số điện tích hai nối với dây dẫn bảo toàn, nghóa tổng điện tích hai trước nối với tổng điện tích chúng sau nối) Một tụ điện phẳng điện dung C = 0,12 µF có lớp điện môi dày 0,2 mm có số điện môi ε = Tụ đặt hiệu điện U = 100 V a Tính diện tích tụ điện, điện tích lượng tụ Trang 14 Vật lý 11 b Sau tích điện, ngắt tụ khỏi nguồn mắc vào hai tụ điện C = 0,15 µF chưa tích điện Tính điện tích tụ điện, hiệu điện lượng tụ Đ s: a/ 0,54 m2, 12 µC, 0,6 mJ b/ 12 µC, 44,4 V, 0,27 mJ Một tụ điện µF tích điện hiệu điện 12V a Tính điện tích tụ b Hỏi tụ điện tích lũy lượng cực đại ? c Tính công trung bình mà nguồn điện thực để đưa e từ mang điện tích dương  mang điện tích âm ? Đ s: a/ 7,2 10-5 C b/ 4,32 10-4 J c/ 9,6 10-19 J Một tụ điện phẳng không khí 3,5 pF, đặt hiệu điện 6,3 V a Tính cường độ điện trường hai tụ điện b Tính lượng tụ điện Đ s: 5000 V/m, 6,95 10-11 J Có tụ điện C1 = 10 µF, C2 = µF, C3 = µF mắc vào nguồn điện có C1 C3 hiệu điện U = 38 V a Tính điện dung C tụ điện, điện tích hiệu điện C2 tụ điện b Tụ C3 bị “đánh thủng” Tìm điện tích hiệu điện tụ C1 Đ s: a/ Cb ≈ 3,16 µF Q1 = 10-5 C, Q2 = 10-5 C, Q3 = 1,2 10-4 C, U1 = U2 = V, U3 = 30 V b/ Q1 = 3,8 10-4 C, U1 = 38 V Tính điện dung tương đương, điện tích, hiệu điện tụ điện trường hợp sau (hình vẽ) C1 C2 C3 C1 C2 C3 C2 C3 C1 (Hình 1) (Hình 2) (Hình 3) Hình 1: C1 = µF, C2 = µF, C3 = µF UAB = 100 V Hình 2: C1 = µF, C2 = 1,5 µF, C3 = µF UAB = 120 V Hình 3: C1 = 0,25 µF, C2 = µF, C3 = µF UAB = 12 V Hình 4: C1 = C2 = µF, C3 = µF, UAB = 10 V Cho tụ mắc hình vẽ: C1 = µF, C2 = µF, C3 = µF, C4 = µF UAB = 20 V Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tụ a K hở b K đóng Trong hình bên C1 = µF, C2 = µF, C3 = C4 = µF, C5 = µF U = 900 V Tính hiệu điện A B ? Đ s: UAB = - 100V Trang 15 C1 C2 C3 (Hình 4) C1 C2 C3 C1 C3 C4 C2 C4 Vật lý 11 Cho mạch điện hình vẽ: C1 = C2 = C3 = C4 =C5 = µF, U = 15 V Tính điện dung tụ, điện tích hiệu điện tụ khi: a K hở b K đóng 9* Cho tụ điện hình vẽ C2 = C1, UAB = 16 V Tính UMB C5 C1 C3 C2 Ñ s: V C2 C5 C4 C1 C2 C1 10* Cho tụ điện giống ghép theo cách hình vẽ a Cách có điện dung lớn b Nếu điện dung tụ khác chúng phải có liên hệ để CA = CB (Điện dung hai cách ghép nhau) C1 Hình A Hình B Đ s: a/ CA = CB b/ C = C1 C C1 + C CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Gồm ba chủ đề - Chủ đề 1: Dòng điện không đổi Nguồn điện - Chủ đề 2: Điện năng, công suất điện - Chủ đề 3: Định luật Ôm toàn mạch Định luật Ôm đoạn mạch chứa nguồn điện Chủ đề 1: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN I Kiến thức: Cường độ dòng điện xác định thương số điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian ∆t khoảng thời gian I= ∆q ∆t Dòng điện không đổi dòng điện có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian Đơn vị cường độ dòng điện Ampe (A) Nguồn điện nguồn lượng có khả cung cấp điện cho dụng cụ tiêu thụ điện mạch Trang 16 Vật lý 11 Suất điện động nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược chiều điện trường (trong vùng có lực lạ) độ lớn điện tích Đơn vị suất điện động Vôn (V) Cấu tạo pin, acquy Nguyên tắc hoạt động pin, acquy Pin điện hóa gồm cực có chất hóa học khác ngâm chất điện phân (dd axit, bazơ, muối,…) Do tác dụng hóa học, cực pin điện hóa tích điện khác chúng có hiệu điện giá trị suất điện động pin Acquy nguồn điện hóa học hoạt động dựa phản ứng hòa học thuận nghịch, tích trữ lượng lúc nạp điện giải phóng lượng phát điện Đối với dây dẫn có điện trở R, ta có định luật Ôm : I = U , với U hiệu điện hai R đầu dây, I cường độ dòng điện chạy qua dây II Hướng dẫn giải tập: - Ở chủ đề này, câu hỏi tập chủ yếu về: Đặc điểm dòng điện không đổi công thức I = định nghóa suất điện động công thức ξ = q , t A , cấu tạo chung nguồn điện hóa học q - Cần lưu ý vấn đề sau: q đơn vị I Ampe (A) q Culông (C), t t giây (s) đề cho thời gian phút, giờ, … phải đổi giây + Cần ý khác biệt lực làm di chuyển điện tích mạch mạch (bên nguồn điện) + Bên nguồn điện hóa học có chuyển hóa từ hóa thành điện + Dòng điện không đổi có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian, chiều dịch chuyển có hướng điện tích không đổi điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn tỉ lệ thuận với thời gian + Đơn vị đại lượng: Trong công thức I = III Bài tập: Dạng 1: CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PP chung:  Tính cường độ dòng điện, số electron qua đoạn mạch Dùng công thức I= q t q N= e (q điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch) ( e = 1,6 10-19 C)  Tính suất điện động điện tích lũy nguồn điện Dùng công thức ξ= A q ( ξ suất điện động nguồn điện, đơn vị Vôn (V) ) Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn I = 0,5 A a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc 10 phút ? b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc khoảng thời gian ? Đ s: 300 C, 18,75 1020 hạt e Trang 17 Vật lý 11 Suất điện động nguồn điện 12 V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích 0,5 C bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương ? Đ s: J Tính suất điện động nguồn điện Biết dịch chuyển lượng điện tích 10-3 C hai cực bên nguồn điện lực lạ thực công mJ Đ s: V Suất điện động acquy V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích 0,16 C bên acquy từ cực âm đến cực dương ? Đ s: 0,96 J Tính điện lượng số electron dịch chuyển qua tiết diện ngang dây dẫn phút Biết dòng điện có cường độ 0,2 A Đ s: 12 C, 0,75 1020 hạt e Một pin thiết bị điện cung cấp dòng điện A liên tục phải nạp lại a Nếu pin sử dụng liên tục chế độ tiết kiệm lượng phải nạp lại Tính cường độ dòng điện mà pin cung cấp? b Tính suất điện động pin thời gian sinh công 72 KJ Đ s: 0,5 A, 10 V Trong giây lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn 4,5 C Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn ? Đ s: 0,9 A Chủ đề 2: ĐIỆN NĂNG, CÔNG SUẤT ĐIỆN I Kiến thức: Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch A = U.I.t Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch P= A =U.I t Nếu đoạn mạch vật dẫn có điện trở R điện tiêu thụ đoạn mạch biến đổi hoàn toàn thành nhiệt Công suất tỏa nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua xác định nhiệt lượng tỏa vật dẫn khoảng thời gian giây P= U2 = R.I R Công nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện Công nguồn điện công dòng điện chạy toàn mạch A = ξ.I.t Công suất nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện Công suất nguồn điện công suất dòng điện chạy toàn mạch P= A =ξ.I t Định luật Jun_LenXơ: Nhiệt lượng tỏa vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn Trang 18 Vật lý 11 Q= R.I2.t Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: + Với dụng cụ tỏa nhieät: P = U.I = R.I2 = U2 R + Với máy thu điện: P = ξ.I + r.I2 = P ‘ + r.I2 (Với P ‘ = ξ.I phần công suất mà máy thu điện chuyển hóa thành dạng lượng có ích, nhiệt Ví dụ: Điện chuyển hóa thành ) Đơn vị công (điện năng) nhiệt lượng Jun (J); đơn vị công suất oát (W) II Hướng dẫn giải tập: - Ở chủ đề này, câu hỏi tập chủ yếu về: Tính điện tiêu thụ công suất điện đoạn mạch Tính công suất tỏa nhiệt nhiệt lượng tỏa vật dẫn Tính công công suất nguồn điện - Cần lưu ý vấn đề sau: + Trong công thức tính công, tính nhiệt lượng: Để có công, nhiệt lượng tính có đơn vị Jun (J) cần ý đổi đơn vị thời gian giây (s) + Mạch điện có bóng đèn: U dm Rđ = Pdm ( Coi điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.) Nếu đèn sáng bình thường Ithực = Iđm (Lúc có Uthực = m; Pthực = P đm ) Nếu Ithực < Iđm đèn mờ bình thường Nếu Ithực > Iđm đèn sáng bình thường III Bài tập: Dạng 1: VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ CÔNG SUẤT ĐIỆN PP chung: p dụng công thức:  Công công suất dòng điện đoạn mạch: A = U.I.t , P =  Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I2.t hay Q=  Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: P U2 t = U.I.t R U2 = U.I = R.I2 = R R1 A =U.I t R2 Cho mạch điện hình, U = 9V, R1 = 1,5 Ω Biết hiệu điện hai đầu R2 = 6v Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? Đ s: 1440 J Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V Khi R1 nối tiếp R2 công suất mạch W Khi R1 mắc song song R2 công suất mạch 18 W Hãy xác định R1 R2 ? Ñ s: R1 = 24 Ω, R2 = 12 Ω, ngược lại Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W Đ2 ghi 6V - 4,5 W Trang 19 Vật lý 11 mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện U không thay đổi a Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng bình thường Tìm điện trở biến trở lúc ? Trên mạch điện, đâu Đ1, đâu Đ2 ? b Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở chạy sang phải chút độ sáng đèn thay đổi ? Đ s: Rb = 24 Ω Rb Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12 V Đ ξ Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính công nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ? Đ s: 21600 J, 50 % Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta mắc nối tiếp với điện trở phụ R Tính R ? Đ s: 200 Ω Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 Ω, R2 = Ω R3 Biết cường độ dòng điện qua R3 A R1 a Tìm R3 ? b Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? R2 c Tính công suất đoạn mạch chứa R1 ? Đ s: Ω, 720 J, W Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 Vthi2 dòng điện chạy qua quạt có cường độ A a Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ? b Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện 600 đồng / Kwh (Bieát wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ) Ñ s: 1980000 J (hay 0,55 kw) 9900 đồng Một ấm điện có hai dây dẫn R1 R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 nước ấm sôi sau khoảng thời gian 40 phút Còn dùng dây R2 nước sôi sau 60 phút Vậy dùng hai dây mắc song song ấm nước sôi sau khoảng thời gian ? (Coi điện trở dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.) Đ s: 24 phút Ba điện trở giống mắc hình, công suất tiêu thụ điện trở (1) W công suất toàn mạch ? Đ s: 18 W 10 Ba điện trở có trị số R, R, R mắc hình vẽ Nếu công suất điện trở (1) W công suất điện trở (3) ? Đ s: 54 W Trang 20 Vật lý 11 Chủ đề 3: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH CHỨA NGUỒN ĐIỆN I Kiến thức: Định luật ôm toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch I= ξ RN + r + - (ξ, r)  ξ = I.RN +I.r I Với I.RN = UN : độ giãm mạch I.r: độ giãm mạch  UN = ξ - r.I + Nếu điện trở r = 0, hay mạch hở (I = 0) UN = ξ ξ + Nếu R = I = , lúc nguồn gọi bị đoản mạch r Định luật ôm toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn chuyển hóa lượng Theo định luật bảo toàn chuyển hóa lượng ta có: Công nguồn điện sinh mạch kín tổng công dòng điện sản mạch mạch A = ξ I.t = (RN + r).I2.t Hiện tượng đoản mạch xảy nối cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn gây nhiều tác hại Định luật ôm đoan mạch: I= U R  Đoạn mạch chứa nguồn điện: Thì UAB = ξ + I(R+ r) Hay UBA = - ξ - I (R +r)  Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở: Thì UAB = ξ1 - ξ2 + I (R1+ R2+ r1 +r2) Hay: UBA = ξ2 - ξ1 – I (R1+ R2+ r1 +r2) A U I t ξ, r ξ1, r1 ξ2, r2 U co ich = N = N (%) Hiệu suất nguồn điện: H = A ξ.I t ξ nguon Mắc nguồn điện:  Mắc n nguồn điện nối tiếp ξb = ξ1 + ξ2 + + ξn rb = r1 + r2 + + rn  Mắc m nguồn điện giống (ξ0 , r0) song song r ξb = ξ0 , rb = m  Mắc N nguồn điện giống (ξ0 , r0) thành m dãy, dãy có n nguồn điện n.r0 ξb = n.ξ0 , rb = m  Mắc xung đối Giả sử cho ξ1 > ξ2 ξ1, r1 ξ2, r2 ξb = ξ1 - ξ2 , rb = r1 + r2 Trang 21 Vật lý 11 II Hướng dẫn giải tập: Ở chủ đề có dạng tập sau đây: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín + Tính điện trở mạch ngồi + Tính điện trở tồn mạch: Rtm = RN + r + Áp dụng định luật Ôm: I = ξ RN + r Trong trường hợp mạch có nhiều nguồn cần xác định xem nguồn mắc với nào: Tính ξb, rb thay vào biểu thức định luật Ơm ta tìm I I= ξ RN + r Bài tốn ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi tốn cho cường độ, hiệu điện mạch cho đèn sáng bình thường, … - Dạng tốn tính cơng suất cực đại mà nguồn điện cung cấp cho mạch ngồi Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo sát biểu thức ta tìm R để P max giá trị Pmax ξ2 ξ2 R = r P ( R + r) ( R+ ) = Xét R+ R r ξ2 đạt giá trị cực tiểu R = r Khi Pmax = R 4.r - Dạng toán ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, điện trở nguồn Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu nguốn ghép song song - Mạch chứa tụ điện: dòng điện qua nhánh chứa tụ; bỏ qua nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ hiệu điện điểm mạch điện nối với hai tụ hai đầu tụ III Bài tập: Dạng 1: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH PP chung: Định luật ôm toàn mạch: ξ I= ξ,r R +r Hệ quả: - Hiệu điện mạch (cũng hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện):U = ξ - I.r - Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) U = ξ - Nếu điện trở mạch R = I = ξ r , lúc đoạn mạch bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, I tăng lên nhanh đột ngột mang giá trị lớn.) Tính hiệu điện hai cực nguồn có suất điện động ξ, biết điện trở ? Đ s: ξ 2 Nếu mắc điện trở 16 Ω với pin cường độ dịng điện mạch A Nếu mắc điện trở Ω vào pin cường độ 1,8 A Tính suất điện động điện trở pin Trang 22 Vật lý 11 Đ s: 18 V, Ω Một nguồn điện có suất điện động V, điện trở r = Ω, mạch ngồi có điện trở R a Tính R để cơng suất tiêu thụ mạch ngồi W b Với giá trị R để công suất mạch ngồi có giá trị cực đại? Tính giá trị đó? Đ s: Ω (1 Ω); Ω, 4,5 W Mắc bóng đèn nhỏ với pin có suất điện động 4,5 v vơnkế cho biết hiệu điện hai đầu bóng đèn V ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin Đ s: Ω Mắc dây có điện trở Ω với pin có suất điện động 1,1 V có dịng điện 0,5 A chạy qua dây Tính cường độ dịng điện đoản mạch ? Đ s: 5,5 A Dùng nguồn điện để thắp sáng bóng đèn có điện trở R = Ω R2 = Ω, cơng suất tiêu thụ hai bóng đèn Tìm điện trở nguồn điện ? Đ s: Ω 7* Vôn kế V mắc vào hai cực nguồn điện Mắc thêm vào hai cực đèn A vơn kế V Hãy tìm số Vơn kế mắc thêm đèn B giống đèn A: a Nối tiếp với đèn A b Song song với đèn A Điện trở bóng đèn (1) (2) Ω 12 Ω Khi mắc vào nguồn điện cơng suất tiêu thụ chúng Tính: a Điện trở nguồn điện b Hiệu suất đèn Đ s: Ω, 33,3 %, 66,7 % Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, biết ξ = 12 V, r = 1,1 Ω, R1 = 0,1 Ω + a Muốn cho cơng suất mạch ngồi lớn nhất, R phải có giá trị bao ξ r nhiêu ? c phải chọn R để công suất tiêu thụ R lớn nhất? tính cơng suất lớn ? Đ s: Ω; 2, Ω 10 Cho mạch điện hình ξ1 = V, r1= r2 = Ω Đèn có ghi 12 V – W Xác định giá trị ξ2 biết đèn sáng bình thường Đ s: ξ2 = V ξ1, r1 ξ2, r2 11 Cho ξ = 12 V, r = Ω, R biến trở a Điều chỉnh cho R = Ω Tìm cơng nguồn ξ nhiệt lượng tỏa R phút ? b Điều chỉnh R cho điện tiêu thụ đoạn mạch chứa R phút 3240 J, tính R ? d Với giá trị R cơng suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại ? ξ, r Đ s: 4320 J, 3240 J Ω Ω 36 W (R = r) 12 Cho mạch điện hình veõ, ξ1 = 10 V, ξ2 = V, r1 = r2 = Ω R biến trở a Điều chỉnh R = 10 Ω, tìm hiệu điện hai cực nguồn ξ2 Trang 23 Đ ξ1 , r1 Vật lý 11 Tính nhiệt lượng tỏa R phút ? b Điều chỉnh R cho hiệu điện hai cực nguồn ξ1 không Tính R ? c Với giá trị R công suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại này? Đ s: V, 3000 J; Ω; Ω, 18 W 13 Mạch điện hình vẽ ξ1 = V, ξ2 = V, r1 = r2 = Ω a Tính cường độ dòng điện hiệu điện cực nguồn k mở b.* Tính I qua K K đóng ? Ñ s: 4,5 A, U1 = 1,5 V, U2 = -1,5 V A 14 Cho mạch điện hình vẽ.R2 = R3 = R4 = 30 Ω R1= 35 Ω, r = Ω Rv lớn, V 13,5 V a Tính suất điện động nguồn? b Đổi chổ nguồn Vôn kế, tìm số V ? Đ s: 18 V, 13,5 V 15 Cho mạch điện hình ξ2 = V, r1 = Ω Đèn ghi 12 V- W Xác định giá trị ξ1 r2 biết đèn sáng thường Hiệu điện hai cực nguồn V Đ s: V, Ω ξ2, r2 R Đ Dạng 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH (THUẦN R HOẶC CHỨA NGUỒN) PP chung:  Định luật ôm đoạn mạch: I = U R Trường hợp điện trở, mạch có dụng cụ đo(Vôn kế Ampe kế ) vào kiện cho đề để biết có phải dụng cụ đo lý tưởng (nghóa Vôn kế có R v = ∞, Ampe kế có RA = 0) hay không  Đoạn mạch chứa nguồn: (máy thu điện) ξ r Thì UAB = ξ + I(R+ r) Hay UBA = - ξ - I (R +r)  Đoạn mạch chứa nguồn điện (máy phát) ξ r Thì UAB = -ξ + I (R + r) Hoaëc UBA = ξ - I (R + r) Cho mạch điện hình vẽ, Rb biến trở Hiệu điện U hai đầu mạch điện có giá trị không đổi Biết Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở lớn Điều chỉnh biến trở cho: - Khi ampe kế 0,4 A vôn kế 24 V - Khi ampe kế 0,1 A vôn kế 36 V Tính hiệu điện U điện trở R ? Đ s: 40 Ω, 40 V Trang 24 Vật lý 11 Cho mạch điện hình vẽ:R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω Điện trở ampe kế không đáng keå UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2 Ω ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: 0,67 A, 18 Ω Cho mạch điện hình vẽ:R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2 Ω ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: A, 180 Ω Cho mạch điện hình vẽ, biết UAB = 48 V R1= Ω , R2 = Ω, R3 = Ω , R4 = 16 Ω a Tính hiệu điện hai điểm M N ? b Muốn đo UMN phải mắc cực dương vônkế vào điểm nào? Đ s: 4V, điểm N Xác định cường độ dòng điện qua ampe kế theo mạch hình vẽ Biết RA ≈ 0; R1 = R3 = 30 Ω; R2 = Ω; R4 = 15 Ω vaø U = 90 V Đ s: A * CHÚ Ý:  Trong trường hợp rõ chiều dòng điện mạch điện ta tự chọn chiều dòng điện theo dòng điện mà phân biệt nguồn điện máy phát (dòng điện từ cực dương vào cực âm), đâu máy thu (dòng điện vào cực dương từ cược âm)  Nếu ta tìm I > 0: chiều dòng điện ta chọn chiều thực dòng điện mạch  Nếu ta tìm I < 0: chiều dòng điện thực mạch ngược với chiều ta chọn ban đầu Cho mạch điện hình vẽ Biết ξ1 =12 V, r1 = Ω; ξ2 =6 V, r2 = Ω; ξ3 = V, r3 = Ω; R1 = Ω, R2 = Ω, R3 = Ω Tính hiệu điện hai điểm A B ? Đ s: 13,6 V Cho mạch điện hình : ξ1 = 1,9 V; ξ2 = 1,7 V; ξ3 = 1,6 V; r1 = 0,3 Ω; r2 = r3 = 0,1 Ω Ampe kế A số Tính điện trở R cường độ dòng điện qua mạch nhánh Đ s: R = 0,8 Ω, I = A, I1 = I2 = A Trang 25 ξ1 r1 ξ2 r2 ξ3 r3 ξ1 ξ2 ξ3 Vật lý 11 8.Cho mạch điện hình: cho biết ξ1 = ξ2 ; R1 = Ω, R2 = Ω; r2 = 0,4 Ω Hiệu điện hai cực nguồn ξ1 không Tính r1 ? ξ1 Đ s: 2,4 Ω Cho mạch điện hình vẽ: ξ = 3v, r = 0,5 Ω R1 = Ω, R2 = Ω, R4 = Ω, R5 = 100 Ω, RA = Ω Ban đầu k mở ampe kế I = 1,2 A a Tính UAB cường độ dòng điện qua điện trở b Tìm R3, UMN, UMC c Tìm cường độ mạch nhánh K đóng ? Đ s: 4,8 v, I1 = I2 = 0,4 A I3 = I4 = 0,8 A R3 = Ω, UMN = V, UMC = 0,8 V Không thay đổi 10 Cho mạch điện hình vẽ: ξ1 = 20V, ξ2 = 32 V, r1 = Ω, r2 = 0,5 Ω, R = Ω Xác định chiều cường độ dòng điện qua nhánh ? Đ s: I1 = A, I2 = 16 A, I = 12 A Trang 26 ξ r1 ξ r2 ξ2 ...Vật lý 11 Nếu đặt điện tích môi trường điện môi đồng chất: E = k Q ε.r Với ε số điện môi môi trường 11 Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vectơ... trường tương öùng laø E1 =400 V/m , d1 d2 Trang 10 Vật lý 11 E2 = 600 V/m Chọn gốc điện cùa A Tính điện B C Đ s: VB = - 20V, VC = 28 V 11 Một electron di chuyển môt đoạn cm, dọc theo đường sức... Gia tốc e b Vận tốc e chuyển động 10-7 s điện trường Đ s: 3,52 1014 m/s2 8,1 107 m/s Trang 11 Vật lý 11 Một protôn bay theo phương đường sức điện Lúc protôn điểm A vận tốc 2,5 10 m/s Khi bay đến