Giáo án Vật lý 11 - Bài 20: Hiệu điện thế

Tiết : _ _ _ _ _ Bài 20 : HIỆU ĐIỆN THẾ I. Mục tiêu : Hiểu được khái niệm hiệu điện thế. Hiểu được mối liên hệ giữa công của lực điện trường và hiệu điện thế. Biết cách vận dụng công thức liên hệ giữa công của điện trường và hiệu điện thế. Hiểu được mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế, biết cách vận dụng công thức liên hệ cường độ điện trường và hiệu điện thế. II. Phương Pháp Giảng Dạy : Phương pháp thực nghiệm . III. Thiết bị , đồ dùng dạy học . 1) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ IV. Tiến Trình Giảng dạy Phân phối thời gian Phần làm việc của Giáo Viên Hoạt đông của học sinh Ghi chú Nội dung ghi bảng Tổ chức , điều khiển Kiểm tra bài cũ và kiến thức cũ liên quan với bài mới (3’) Nghiên cứu bài mới 1) CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ a) Công của lực điện trường Công của trọng lực và của các lực điện trường cùng có chung một đặc tính là không phụ thuộc dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và cuối của đường đi. Công của trong lực được biểu diễn qua hiệu thế năng tại vị trí đầu và cuối đường đi của vật đó. Tương tự, ta cũng biểu diễn công của lực điện trường khi điện tích q di chuyển từ điyểm M đến điểm N qua hiệu thế năng của điện tích q tại hai điểm đó. AMN = WM - WN WM, WN là thế năng của điện tích q tai M, N. b) Hiệu điện thế Thế năng của vật trong trọng trường tỉ lệ với khối lượng m của vật. Tương tự, ta cũng có thể coi thế năng của điện tích q tỉ lệ với điện tích q, nghĩa là có thể viết WM = qVM , WN = qVN , trong đó VM, VN là các đại lượng không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc điện trường. Vậy có thể viết AMN dưới dạng sau : AMN = q(VM – VN) (20.1) VM , VN được gọi là điện thế tại các điểm M, N tương ứng, còn (VM – VN) là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N (đôi khi cũng được gọi là điện áp giữa hai điểm M, N). Từ (20.1) ta rút ra hệ thức định nghĩa hiệu điện thế : (20.2) VM – VN = UMN UMN = -UNM. Ta quy ước kí hiệu giá trị tuyệt đối của UMN bằng chữ U . Trong hệ SI, đơn vị điện thế và hiệu điện thế là vôn kí hiệu là V. Vậy vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N mà khi có một điện tích dương 1C di chuyển từ điểm M đến điểm N thì lực điện trường sẽ thực hiện một công dương là 1J. 2) LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ Công thức biểu thị mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế đối với điện trường đều (20.3) Trong trường hợp không cần để ý dấu của các đại lượng thì ta có thể viết : (20.4) Trong đó : d là khoảng cách hình học giữa hai điểm M’, N’. GV vẽ hình ảnh sau đây , rồi hỏi HS công thức tính công trọng lực ? GV : Các có nhận xét như thế nào về tính chất công trọng lực mà các em đã học ? GV : Lực hấp dẫn và lực điện trường đều là các lực thế , nên đối với lực điện trường có thể biểu diễn công của lực điện trường bằng hiệu thế năng của điện tích giữa hai điểm đang xét. GV : Ở đây có sự khác nhau giữa cách biểu diễn công trong hai trường lực. Đối với trường trọng lực (trường hấp dẫn) , thường biểu diễn công của lực hấp dẫn qua hiệu thế năng của vật. Đối với điện trường , thì lại không biểu diễn công của lực điện trường trực tiếp qua hiệu thế năng mà biểu diễn qua hiệu điện thế . : Chú ý rằng (20.2) cho ta xác định hiệu điện thế nhưng không xác định được điện thế. Điện thế của điện tích phụ thuộc vào cách chọn gốc của điện thế. Thường người ta chọn điện thế của gốc (nghĩa là coi điện thế của đất bằng 0). Cũng có khi người ta chọn điện thế ở xa vô cực làm gốc. GV : Từ công thức (20.1) ta thấy nếu UMN = 1V, q = 1C thì AMN = 1J. GV : Để đo hiệu điện thế giữa hai vật, người ta dùng tĩnh điện kế và nối hai vật đó với tĩnh điện kế như trên hình 20.2. Muốn đo điện thế của một vật đối với đất, người ta nối vật đó với thanh kim loại còn vỏ điện kế nối với đất. GV các em hãy so sánh công hai công thức sau : AMN = SDA = qE (19.1) AMN = q(VM – VN) (20.1) Các em rút ra công thức mối liên hệ giữa E và U GV : Đó là công thức biểu thị mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế đối với điện trường đều. Các điểm M, N, M’, N’ được chỉ rõ trên hình 20.3. GV : Từ (20.3) ta hiểu tại sao đơn vị cường độ điện trường được gọi là vôn trên met. Các em lưu ý rằng UMN và là hai đại lượng đại số, còn E là đại lượng số học. Các đại lượng trong công thức 20.4 đều là các đại lượng số học. Ở công thức này, theo các em có thể áp dụng cho điện trường không đều được không ? HS quan sát hình vẽ : A = P.h = m.g.h HS : Công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi , mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi. HS : Từ hai công thức : AMN = SDA = qE (19.1) AMN = q(VM – VN) (20.1) Þ HS1: Không thể áp dụng cho điện trường không đều ! HS2: Nếu điện trường không đều thì phải xét một phạm vi hẹp, trong đó hai điểm M,N là rất gần nhau, trong phạm vi đó điện trường có thể coi là đều và do đó có thể áp dụng 20.3 và 20.4 Củng cố bài giảng Dặn dò của học sinh (5’) Hướng dẫn và gợi ý để HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 trang 109 SGK. HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 trang 109 SGK. {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{