Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 3: Điện trường

Tiết 3: Điện trường. I- Mục tiêu: 1. Kiến thức: + Biết được điện trường là gì, và nêu được tính chất cơ bản của điện trường. + Phát biểu được ĐN cường độ điện trường. Cường độ điện trường của điện tích điểm( công thức tính , chiều). + Biết được kháI niệm đường sức điện. Hiểu ý nghĩa của đường sức điện và các tính chất của đường sức điện. + Biết được điện trường đều thông qua ví dụ. + Hiểu được nguyên lý chồng chất điện trường. 2. Kỹ năng: + Giải thích được sự tương tác giữa hai điện tích điểm nhờ điện trường. + Vận dụng được các công thức (3.1), (3.2), (3.3) vào bài tập SGK và một số bài tập đơn giản SBT. Phân biệt được sự khác nhau giữa các công thức. +Vận dụng được công thức (3.4) thực hiện đúng các phép cộng vectơ. + Vẽ được đường sức điện trong một số trường hợp đơn giản ( 1 điện tích, hệ hai điện tích). II- Chuẩn bị: 1. Giáo viên: + Tranh vẽ sẵn đường sức điện của một điện tích, hệ hai điện tích. Dụng cụ TN về điện phổ. + Dự kiến nội dung trình bầy bảng: Tiết 3: Điện trường. 1. Điện trường. a) Khái niệm điện trường: Xung quanh điện tích có điện trường. b) Tính chất cơ bản của điện trường: Tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó. * Điện tích thử: Vật có kích thước nhỏ, điện tích nhỏ. Dùng để nhận biết điện trường. 2. Cường độ điện trường: * ĐN: SGK(14). * Biểu thức: (3.1); - Lực điện tác dụng lên điện thích thử q. * Đơn vị: V/m. * Khi biết cường độ điện trường ( ) tại một điểm, đặt điện tích q tại đó. Lực điện tác dụng lên q được tích theo công thức: (3.2). ị Quan hệ chiều của và : + q>0: cùng chiều + q<0: ngược chiều 3. Đường sức điện: a) Định nghĩa: SGK(14). b) Các tính chất của đường sức điện: SGK(15) + Tại mỗi điểm trong điện trường chỉ vẽ được một đường sức điện đi qua. + Các đường sức điện ..đường cong không khép kín. Xuất phát từ điện tích dương, tận cùng ở điện tích âm. + Không cắt nhau. + Mau ở nơi có điện trường lớn, thưa ở nơi có điện trường nhỏ. c) Điện phổ: 4. Điện trường đều: Có vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. Đường sức điện : Song song với nhau, cách đều nhau. 5. Điện trường của một điện tích điểm: * Một điện tích điểm Q gây ra xung quanh nó một điện trường. *Vectơ cường độ điện trường do Q gây ra tại điểm cách nó một khoảng r có: + Độ lớn: (3.3) ; Q(C); r(m) ( trong kk hoặc chân không) (3.3’) ; ( trong điện môi đồng tính). + Phương: Trùng với đường thẳng nối điểm đó với điểm đặt Q. + Chiều: Phụ thuộc vào dấu của Q: Q>0 thì hướng ra xa Q. Q<0 thì hướng về phía Q. (hình vẽ). 6. Nguyên lý chồng chất điện trường: * Nội dung: SGK(17). * Biểu thức: (3.4). * VD: Hai điện tích: ** Ví dụ: Cho hệ hai điện tích điểm q1; q2 dương, cùng độ lớn tại A và B như HV. Hãy biểu diễn các vectơ cường độ điện trường do q1; q2 gây ra tại C và vectơ cường độ điện trường tổng hợp tại đó? 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm đường sức từ và từ phổ (THCS). III- Tổ chức các hoạt động học tập:. Hoạt động 1: Tìm hiểu về điện trường và tính chất cơ bản của điện trường. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Nghe, ghi chép. * ĐVĐ: Ta đã biết hai điện tích điểm đặt trong chân không, không tiếp xúc với nhau chúng vẫn tương tác được với nhau. Vậy chúng tác dụng lực lên nhau bằng cách nào? Ta cũng biết rằng một vật tác dụng lực hấp dẫn lên các vật khác gần nó vì xung quanh vật có trường hấp dẫn. Qua nghiên cứu về vấn đề đặt ra như trên. Khoa học hiện đại đã khẳng định: Xung quanh điện tích có điện trường. Các điện tích tương tác được với nhau là nhờ điện trường của điện tích này đã tác dụng lực lên điện tích kia. * Thông báo: Khái niệm điện trường được phát biểu như SGK. * Nghe, ghi nghớ. * ĐVĐ: Làm thế nào để phát hiện ra điện trường? Ta sử dụng tính chất cơ bản của điện trường là: nó tác dụng lực điệnlên điện tích đặt trong nó. TC này được phát biểu trong SGK. Để phát hiện ra điện trường người ta dùng điện tích thử: Vật có kích thước nhỏ, mang điện nhỏ( coi là điện tích điểm, không ảnh hưởng điến điện trường ta xét) Hoạt động 2: Tìm hiểu cường độ điện trường. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Nghe, tiếp nhận vấn đề. * Thảo luận và trả lời: Phương diện tác dụng lực. Vì dựa vào thương số đó biết được lực tác dụng lên điện tích đặt tại các điểm khác nhau trong điện trường. * Phát biểu+ Ghi chép: * Trả lời: Đó là công thức ĐN khi q thay đổi thì F thay đổi nhưng E không đổi * Nêu VĐ: + Xét tại một điểm nhất định trong điện trường. Lần lượt đặt vào điểm đó các điện tích thử : q1; q2; q3; và xác định các lực tác dụng lên các điện tích tương ứng là : Thực nghiệm cho thấy: Độ lớn các lực đó khác nhau nhưng Xét với cả chiều của các lực tác dụng thì các thương số dạng : không đổi.ị Tại một điểm trong điện trường thì: ( không đổi- Ghi tóm tắt ) + Xét tại các điểm khác nhau: Dùng một điện tích thử q đặt tại các điểm khác nhau, lực tác dụng lên điện tích tại các điểm đó cũng khác nhau. Thương số tại các điểm đó cũng khác nhau . * Hỏi: Thương số có thể dùng để đặc trưng cho tính chất gì của điện trường? Vì sao? * Cho học sinh trả lời, nhận xét, bổ sung và kết luận: Thương số đặc trưng cho điện trường ở điểm đang xét về mặt tác dụng lực. Gọi là cường độ điện trường. * Cho học sinh phát biểu định nghĩa, biểu thức. Ghi lại công thức 3.1 * Thông báo: Đơn vị cường độ điện trường Vôn trên mét. * Yêu cầu trả lời câu C1. Hoạt động 3: Tìm hiểu lực điện tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Trả lời: Được. Từ (3.1) thì: *Trả lời: q>0 thì cùng chiều q<0 thì ngược chiều * ĐVĐ: Tại một điểm đã biết được cường độ điện trường là . Đặt điện tích q vào điểm đó ta có xác định được lực điện tác dụng lên điện tích đó hay không? Bằng cách nào? * Ghi lại công thức (3.2). * Từ (3.2) chỉ ra qua hệ chiều của và ? * Lưu ý học sinh: (3.1) là công thức ĐN cường độ diện trường còn (3.2) là công thức cho phép tính lực tác dụng lên điện tích q đặt tạ điểm có cường độ điện trường là . Hoạt động 4: Tìm hiểu về đường sức điện. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Quan sát điện phổ qua hình 3.5. *Trả lời: Đường thẳng. *Trả lời: Trùng với đường đó. * Trả lời: Những đường cong. * Nghe, qua sát, vẽ theo giáo viên. * Phát biểu ĐN. * Cho học sinh quan sát điện phổ ở phần c (hình3.5). * Hỏi: “ Đường hạt bột” của của điện phổ của 1 quả cầu nhiễm điện có đặc điểm gì? * Nếu đặt một điện tích điểm tại những điểm bất kỳ trên đường thẳng đó thì phương của lực điện trùng với đường thẳng đó. Vậy ta có nhận xét gì về phương của cường độ điện trường tại các điểm đó? * Bây giờ ta xét với hệ hai điện tích điểm Q và -Q. Cả lớp quan sát hình 3.6a và b. Những đường hạt bột có đặc điểm gì? * ở THCS ta đã học về nguyên lý chồng chất điện trường: Cộng vectơ cường độ điện trường ta có thể xác định sơ bộ cường độ điện trường của hệ điện tích điểm đó tại một vài điểm khác nhau( Hướng dẫn vẽ). Qua đó ta thấy có thể vẽ những đường cong sao cho vectơ cường độ điện trường tại các điểm trên đường cong đó tiếp tuyến với đường cong đó. Ta cũng cần nói đến chiều của đường cong đó : Từ việc biết chiều của tại các điểm khác nhau trên đường cong ta có thể gán cho đường cong đó một chiều nhất định- trưùng với chiều của vectơ Cđ đt. Đường cong ta nói ở trên là đường sức điện. Người ta dùng đường sức điện để mô tả điện trường một cách trực quan. Vậy đường sức điện được ĐN tổng quát ntn? * Vẽ một đường sức hình 3.2. Sau đó giới thiệu hình ảnh đường sức điện của điện tích, hệ điện tích. * Nêu các tính chất. * Giải thích: Nếu hai đường sức cắt nhau tại một điểm thì tại đó ta vẽ được hai vectơ cường độ điện trường. Vô lý. *Trả lời: Không. Các đường đó chỉ cho biết dạng và sự phân bố. Không cho biết chiều của đường sức điện. * Theo dõi SGK và nêu các tính chất của đường sức? * Hướng dẫn giải thích các tính chất: + Tại một điểm nào đó tồn tại điện trường có Eạ0 thì ta có thể vẽ được đường sức đi qua đó và chỉ vẽ được một vì tại mỗi điểm đó điện trường chỉ được dặc trưng bởi một vectơ cường độ điện trường. + Các đường sức điện không cắt nhau. Giải thích TC này? + Từ hình chụp điện phổ (mô tả sự phân bố đường sức điện) càng gần điện tích các “ đường hạt bột” càng sát nhau, Mà càng gần điện tích thì cường độ điện trường càng lớn ( TC 4) * Yêu cầu trả lời câu C2. ( Lưu ý: một số trường hợp được coi là đường sức điện). Hoạt động 5: Tìm hiểu về điện trường đều: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Trả lời: Vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. *Trả lời: Thẳng, song song, cách đều nhau. *Trả lời: Giữa hai tấm KL. * Hỏi: Điện trường đều có đặc điểm gì? * Từ tính chất của đường sức và những đặc điểm như trên. Hãy cho biết đường sức của điện trường đều có đặc điểm gì? * Ví dụ : Quan sát diện phổ của điện trường gây bởi hai tấm kim loại phẳng, rộng, song song, mang điện trái dấu, độ lớn bằng nhau (hình 3.7). Điện trường ở đâu có thể coi là điện trường đều? * Hình 3.8 mô tả đường sức điện của điện trường đó. Hoạt động 6: Tìm hiểu điện trường gây bởi điện tích điểm Q: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Trả lời: + Độ lớn tính theo công thức: + Phương: Trùng với đường thẳng nối điểm đó với điểm đặt Q. + Chiều: Phụ thuộc vào dấu của Q: Q>0 thì hướng ra xa Q. Q<0 thì hướng về phía Q. * Một điện tích điểm Q gây ra xung quanh nó một điện trường. * Hỏi: Vectơ cường độ điện trường do Q gây ra tại điểm cách nó khoảng r có độ lớn, phương và chiều như thế nào? Giải thích? ( Hướng dẫn: Dựa vào định luật cu-lông, và các kiến thức vừa học) * Lưu ý : nếu Q dặt trong điện môI đồng tính thì có công thức (3.3’) * Vẽ hình 3.9. * Yêu cầu làm câu C3( giả thiết q1, q2 đều dương, q1 dương, q2 âm- Mỗi dãy làm một trường hợp- sau đó lên bảng ) Hoạt động 7: Tìm hiểu nguyên lý chồng chất điện trường: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Phát biểu: * Trả lời: không. * ĐVĐ: Có nhiều điện tích gây ra điện trường tại một điểm. Cường độ điện trường tại đó được tính như thế nào? Ta dựa vào nguyên lý chồng chất điện trường. Yêu cầu phát biểu ở SGK. Ghi lại CT(3.4) * Lưu ý : Phép cộng vectơ * Lấy ví dụ dơn giản hệ có hai điện tích. * Hỏi: Sự có mặt của Q2 có ảnh hưởng đến không? Hoạt động 8: Củng cố bài và nhận công việc về nhà: Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên * Ghi nhớ. * Nêu vắn tắt nội dung quan trọng: Kn điện trường. Cường độ điện trường. Đường sức điện các tính chất. Các công thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4). Yêu cầu làm VD cuối bài. * Trả lời và làm BT SGK(17,18); bài 1.9, 1.10, 1.11, 1.32đ1.42. IV- Rút kinh nghiệm: