Câu hỏi trang 78 Lí 11 – Kết nối tri thức: Chứng tỏ rằng, công của lực điện trong sự dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến điểm N sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích

Câu hỏi/Đề bài:

1. Chứng tỏ rằng, công của lực điện trong sự dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến điểm N sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. Hãy mở rộng cho trường hợp M ở xa vô cùng

2. Trong điện trường bất kì, khi chọn mốc là ở xa vô cùng, có trường hợp mà số đo thế năng sẽ có giá trị âm hay không? Hãy vẽ hình minh họa

Hướng dẫn:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

1.

Thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trường đều bằng công của lực điện có thể sinh ra khi điện tích q di chuyển từ điểm M tới mốc tính thế năng WM = qEd₁ = A_M (d₁ là khoảng cách từ M đến bản cực âm)

Thế năng của điện tích q tại điểm N: W_N = qEd₂ =A_N (d₂ là khoảng cách từ N đến bản cực âm)

⇒A_MN = A_M – A_N = W_M – W_N

Đối với trường hợp điện tích dương q đặt tại điểm M nằm trong môi trường điện bất kì thì thế năng có thể bằng công của lực điện khi di chuyển điện tích q từ điểm M ra vô cực. Vì ở vô cực khoảng cách rất xa nên điện trường bằng không và lực điện hết khả năng sinh công. Do đó: W_M = A_M∞

2.

Khi chọn mốc là ở xa vô cùng, trường hợp có số đo thế năng âm khi điện tích q âm tại điểm M trong điện trường bị dịch chuyển tới vô cực.

A_M∞ = W_M = −q.E.d

Trong trường hợp này điện tích sẽ hướng lên bản dương ngược với chiều của cường độ điện trường.