Nội dung lý thuyết
CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN
1. Công của lực điện trong điện trường đều
Xét một điện tích dương \(q\) đặt trong điện trường đều \(\vec{E}\) như hình vẽ trên. Công của lực điện khi di chuyển điện tích từ \(M\) đến \(N\) là
\(A_{MN}=Fs\cos\alpha\)
Với \(s\cos\alpha=d\), \(F=qE\)
\(A_{MN}=qEd\)
Với \(d=\overline{MH}\) là độ dời của điện tích theo phương điện trường
Nếu điện tích dịch chuyển theo đường \(MPN\) thì
\(A_{MPN}=A_{MP}+A_{PN}=qEd=A_{MN}\)
Như vậy, công di chuyển điện tích từ \(M\) đến \(N\) không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu \(M\) và điểm cuối \(N\).
2. Công của lực điện trong điện trường bất kì
Bằng tính toán, người ta chứng minh được rằng công di chuyển điện tích \(q\) từ \(M\) đến \(N\) trong điện trường bất kì cũng chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu \(M\) và vị trí điểm cuối \(N\).
Nhận xét: Công này cũng giống như công của trọng lực (không phụ thuộc vào quỹ đạo chuyển động mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối), nên trường tĩnh điện là một trường thế.
3. Thế năng của điện tích trong điện trường
Trường hấp dẫn (trọng trường) lớp 10 đã học là một trường thế thì một vật đặt trong trọng trường có thế năng (trọng trường). Cũng tương tự như vậy, một điện tích \(q\) đặt trong trường tĩnh điện thì có thế năng (tĩnh điện).
Vậy thế năng này chính là công điện trường để di chuyển điện tích từ điểm mà ta xét đến điểm mốc tính thế năng. Mốc này thường được coi là một điểm mà lực hết khả năng sinh công.
\(W_M=A=qEd\)
Với \(d\) là khoảng cách từ \(M\) đến bản âm.
\(W_M=A_{M\infty}\)
Từ định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, ta có thể suy ra kết quả sau: Công của lực điện tác dụng lên điện tích \(q\) từ \(M\)đến \(N\) bằng độ giảm thế năng (tĩnh điện) của điện tích \(q\)
\(A_{MN}=W_M-W_N\)