Bài 19. Thế năng điện

1. Kiến thức trọng tâm

1.1. Công của lực điện trong điện trường đều

Chuyển động của điện tích q dương từ M đến N trong điện trường đều

• Công của lực điện trường làm di chuyển điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N:

$$A_{\mathrm{MN}}\text{=qEd=qE⋅MN⋅cosα}$$

• d là độ dài đại số của hình chiếu vectơ MN lên phương của điện trường.

• Công có thể dương, âm hoặc bằng không tùy dấu q và chiều dịch chuyển.

• Nếu MN vuông góc với E thì $d=0$ và $A_{\mathrm{mn}}=0$.

1.2. Tính chất công của lực điện

• Công của lực điện chỉ phụ thuộc vị trí đầu M và vị trí cuối N.

• Công không phụ thuộc hình dạng đường đi giữa M và N.

• Công của lực điện trên một đường kín bằng 0.

• Điện trường tĩnh là một trường thế.

1.3. Thế năng điện

• Thế năng điện đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường đối với điện tích.

$$A_{\mathrm{MN}}=W_M-W_N$$

$$\mathrm{\Delta W=}{W}_N-W_M=-A_{\mathrm{MN}}$$

• Trong điện trường đều, với mốc thế năng thích hợp:

$W_M=\mathrm{qE}{d}_M$.

• Trong điện trường đều giữa hai bản tụ điện, mốc điện thế tại bản âm. Thế năng của điện tích q trong điện trường:

$$W_M=\mathrm{qEd}$$

Với d là khoảng cách từ q đến bản âm

• Thế năng phụ thuộc điện tích q, điện trường và vị trí chọn xét.

• Với điện trường của điện tích hoặc hệ điện tích bất kỳ thường chọn mốc thế năng điện ở vô cực, vì ở đó điện trường và lực điện trường bằng không.

2. Hiểu sâu bản chất

💡 Lực điện sinh công dương thì thế năng điện giảm; sinh công âm thì thế năng tăng.

💡 Thế năng phụ thuộc mốc chọn nhưng hiệu thế năng giữa hai điểm không phụ thuộc mốc.

💡 Điện tích dương có xu hướng tự chuyển động theo chiều E; điện tích âm có xu hướng ngược chiều E.

💡 Không nên kết luận dấu công chỉ từ chiều dịch chuyển; phải xét cả dấu q.

3. Ghi nhớ nhanh

• $A_{\mathrm{MN}}=\mathrm{qEd}$.

• d là hình chiếu đại số lên phương E.

• Công không phụ thuộc đường đi.

• $A_{\mathrm{MN}}=W_M-W_N$.

• Dịch chuyển vuông góc $\overrightarrow{E}$ → $A=0$.

4. Lưu ý cho học sinh

• Phân biệt độ dài quãng đường s với hình chiếu d.

• Nếu dùng q có dấu, công thức $A=\mathrm{qEd}$ tự cho dấu công.

• Không nhầm $A_{\mathrm{MN}}$ với độ biến thiên thế năng ΔW; hai đại lượng trái dấu.

• Mốc thế năng có thể chọn tùy ý nhưng phải dùng nhất quán.