Bài 18: Điện trường đều

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Cường độ điện trường tại mỗi điểm có giá trị như nhau khi ở trong điện trường đều. Điện trường trong một điện môi đồng chất nằm ở giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và điện tích bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Cường độ điện trường:

\(E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{120000}{0,02}=6\cdot10^6V/m\) 

Độ lớn của lực tác dụng lên electron

\(F=\left|q\right|E=\left|1,6\cdot10^{-19}\right|\cdot6\cdot10^6=9,6\cdot10^{-13}N\)

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

a) So sánh lực điện tác dụng lên điện tích q trong Hình 18.3 SGK với trọng lực tác dụng lên vật m chuyển động ném ngang trong Hình 18.4 SGK:
Vì điện tích q > 0 nên lực điện tác dụng lên điện tích cùng phương và chiếu với điện trường tức là có phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Độ lớn của lực được xác định bằng biểu thức: F = qE.
Phương và chiều của lực điện tác dụng lên diện tích 4 trong Hình 18.3 SGK hoàn toàn trùng với phương và chiều của trọng lực có độ lớn P = mg tác dụng lên vật m được ném ngang trong Hình 18.4 SGK - phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.
Công thức về độ lớn của của lực điện F = qE và của trọng lực P = mg tính tương tự nhau. Trong đó q tương ứng với m (số đo của hạt); E tương ứng với g (cường độ của trường).
b) Vận tốc ban đầu của điện tích q trong Hình 18.3 SGK và của vật m trong Hình 18.4 SGK đều có phương ngang, cùng chiếu. Giống như sự tương tự của ngoại lực tác dụng lên vật như đã nói ở phần (a), ta thấy có sự tương tự giữa hai chuyển động trong hai hình trên.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

a) Lực điện không ảnh hưởng đến phương ngang của chuyển động nên điện tích sẽ chuyển động đều theo phương ngang.

Lực điện có chiều thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới nên điện tích sẽ chuyển động nhanh dần đều theo phương dọc. Tương tự như chuyển động ném ngang, điện tích q có tốc độ không đổi theo phương ngang, theo phương dọc q có tốc độ tăng dần đều. Như vậy, dưới tác dụng của điện trường đều, vận tốc của q sẽ liên tục đối phương và tăng dẫn về độ lớn.

b) Hình dạng quỹ đạo chuyển động của điện tích q khi bay vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức sẽ tương tự như quỹ đạo của vật m ném ngang và có dạng parabol.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Ta thấy rằng quỹ đạo chuyển động của điện tích khi bay vào trong điện trường đều phụ thuộc vào vận tốc ban đầu, cường độ điện trường giữa hai bản phẳng điện trường.

- Hiệu điện thế Ua cho phép người ta điều chỉnh vận tốc ban đầu vị của điện tử.

- Hiệu điện thế Uy trên bản lái tia theo phương y cho phép chúng ta điều chỉnh quỹ đạo của tia điện tử theo phương y. Khi cố định Ua và đặt vào hai bản lái tia theo phương y một điện áp biến đổi, ta sẽ thấy điểm hiển thị của tia điện tử trên màn hành có toạ độ y biến đổi theo điện áp bên ngoài. Người ta cũng có thể cố định điện áp trên bản lái tia theo phương y và sử dụng Ua là một điện áp biến đổi cũng thu được kết quả tương tự.

- Thay đổi hiệu điện thế Ux trên hai bản lái tia theo phương x thường được thiết lập để cho điểm hiển thị của tia điện tử trên màn hình có toạ độ tăng dần theo phương x. Trong nhiều trường hợp trục Ox chính là trục thời gian.

- Dưới sự điều khiển của các bản lái tia, hình ảnh hiển thị trên màn huỳnh quang sẽ mô tả tín hiệu đầu vào là hiệu điện thế Uy và Ux được đặt vào các bản lái tia.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Do điện trường của Trái Đất được coi là đều trong một vùng hẹp, nó có phương thẳng đứng hướng xuống dưới nên đã ảnh hưởng tới phương chiếu và độ lớn vận tốc của các ion âm. Do đó quỹ đạo chuyển động của các ion âm là đường parabol, hướng lên phía trên mặt đất tương tự như quỹ đạo được vẽ trong hình.

Dạng của các parabol này sẽ khác nhau tuỳ thuộc vào độ lớn vận tốc ban đầu vị của các ion âm, vì vậy chùm ion âm sẽ được phân tán rộng và hướng lên trên. 
Sự ảnh hưởng của điện trường đều tới chuyển động của điện tích bay vào điện trường theo phương vuông góc với đường sức đã được ứng dụng trong công nghệ ion âm lọc không khí giúp phân tán chùm ion âm được phát ra. Các ion âm phát ra có vận tốc ban đầu không giống nhau và được phân tán rộng ra, hướng lên phía trên mặt đất, giúp tiếp cận các hạt bụi mịn nhiễm điện dương dễ dàng hơn để thực hiện lọc không khí.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Vector cường độ điện trường hướng từ trên xuống dưới ngược chiều với Oy nên hình chiếu trên phương Oy sẽ có giá trị âm.

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 = v₀.t (1)

- Phương trình chuyển động theo phương Oy: 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) và (2) ta thu được phương trình quỹ đạo của chuyển động: \(y =  - \frac{1}{2}\frac{{qE}}{m}{\left( {\frac{x}{{{v_0}}}} \right)^2}\)với v₀ = 20 m/s đến 40 m/s.

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Tham khảo:
Hệ thống lái tia gồm hai bản kim loại được nối với hai cực của nguồn điện. Khi đặt các hiệu điện thế thích hợp vào hai cặp bản đó, ta có thể điều khiển chùm electron đập vào vị trí xác định trên màn huỳnh quang. Các cực được cấu tạo, xếp đặt và có các điện thế sao cho chùm electron một mặt được tăng tốc, mặt khác được hội tụ lại để chỉ gây ra một điểm sáng nhỏ trên màn huỳnh quang.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Cơ chế phát tia X: Electron của Catod được tăng tốc trong điện trường mạnh nên có động năng rất lớn. Khi gặp các nguyên tử Anode, các electron này xuyên sâu vào vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và các lớp electron của nguyên tử làm dịch chuyển các electron từ tầng này qua tầng khác (nguyên tử có nhiều lớp các eclectron từ trong ra ngoài được đặt tên K, L , M.. theo mức năng lượng của electron từ thấp tới cao). Chính quá trình dịch chuyển từ tầng này sang tầng khác của các electron tạo ra tia X. Có hai dạng tia X được tạo là ‘bức xạ hãm’ và tia X đặc trưng. Bức xạ hãm tạo ra do sự tương tác giữa các điện tử và hạt nhân nguyên tử vật liệu làm bia. Tia X đặc trưng tạo ra khi các electron bắn phá bia làm bật electron trên các quỹ đạo bên trong ra khỏi nguyên tử vật liệu làm bia. Tia X này được gọi là tia X đặc trưng vì nó đặc trưng riêng cho từng loại nguyên tố làm bia. Hình ảnh được tạo ra khi chụp X quang là do bức xạ hãm, tia X đặc trưng sinh nhiệt lớn cần được giải nhiệt để đầu đèn hoạt động tốt.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))