Phát biểu nào sau đây là SAI?

Mặt phẳng tích điện đều rộng vô hạn tạo ra một điện trường đều. Theo định lý Gauss, cường độ điện trường do một mặt phẳng tích điện đều rộng vô hạn gây ra tại một điểm cách mặt phẳng một khoảng a là:

\( E = \frac{\sigma}{2\epsilon_0} \)

Trong đó:

- \(\sigma\) là mật độ điện mặt (điện tích trên một đơn vị diện tích).

- \(\epsilon_0\) là hằng số điện môi của chân không.

Điện trường do một tấm kim loại phẳng, rộng vô hạn, tích điện đều gây ra có các đường sức điện vuông góc với tấm và có chiều phụ thuộc vào dấu của điện tích trên tấm. Quan trọng hơn, cường độ điện trường này không phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm đang xét đến tấm kim loại. Do đó, tại ba điểm A, B, C, cường độ điện trường là như nhau.

Tam giác ABC vuông tại A, BC = 5 cm, AC = 3 cm, suy ra AB = √(BC² - AC²) = √(5² - 3²) = 4 cm = 0,04 m.

Điện trường đều có các đường sức song song với AB, hướng từ A đến B, do đó:

UCA = -E.dCA = 0 (vì dCA = 0 do C và A nằm trên đường vuông góc với đường sức điện trường)

UAC = -UCA = 0

UBC = VB - VC

UAB = -E.dAB = -5.10³ . 0,04 = -200 V

UB = VA - 200

UAC = VA - VC = 0 => VA = VC

UBC = VB - VC = (VA - 200) - VA = -200 V

UCB = -UBC = 200V. Vì không có đáp án nào đúng với kết quả tính toán, nên ta xem xét lại đề bài và các đáp án:

Nếu đề bài hỏi UAB thì đáp án là -200V (không có trong các đáp án)

Nếu đề bài hỏi UBA thì đáp án là 200V (không có trong các đáp án)

Xét đáp án C: UBC = +250V (Sai vì tính ra UBC = -200V)

Xét đáp án D: UCB = +250V (Sai vì tính ra UCB = 200V)

Xét đáp án A: UCA = 0 (Đúng)

Xét đáp án B: UAC = +150V (Sai vì UAC = 0)

Vậy đáp án đúng là A. UCA = 0

Vì Q > 0 và electron có điện tích âm nên lực điện trường tác dụng lên electron hướng vào tâm. Do đó, công của lực điện trường chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Đồng thời, khi electron di chuyển lại gần điện tích Q (tức là di chuyển theo chiều lực điện trường), công mà lực điện trường thực hiện là công dương; khi electron di chuyển ra xa điện tích Q (tức là di chuyển ngược chiều lực điện trường), công mà lực điện trường thực hiện là công âm; khi electron di chuyển trên đường tròn (là đường đẳng thế) thì công bằng 0.

1. Xét đáp án A: Electron đi từ A đến D rồi đến C. Do A và D nằm trên cùng một đường tròn nên công của lực điện trường khi electron đi từ A đến D bằng 0. Khi electron đi từ D đến C (ra xa điện tích Q) thì công âm. Vậy công có giá trị âm => A đúng.
2. Xét đáp án B: Electron đi từ B đến C (ra xa điện tích Q) thì công âm => B sai.
3. Xét đáp án C: Electron đi từ C đến D (lại gần điện tích Q) thì công dương. Electron đi từ D đến A (cùng nằm trên đường tròn) thì công bằng 0. Vậy công có giá trị dương => C sai.
4. Xét đáp án D: Electron đi từ D đến A (cùng nằm trên đường tròn) thì công bằng 0. Electron đi từ A đến B (lại gần điện tích Q) thì công dương. Vậy công có giá trị dương => D đúng. Tuy nhiên, đề bài chỉ yêu cầu chọn 1 đáp án, và A là đáp án đúng nhất.

Trong điện trường không đều, khi một lưỡng cực điện với mômen lưỡng cực p_e được đặt vào, nó sẽ chịu tác động của một mômen lực và một lực tịnh tiến. Mômen lực có xu hướng làm lưỡng cực quay sao cho p_e song song với E. Đồng thời, vì điện trường không đều, lực tác dụng lên hai điện tích của lưỡng cực sẽ khác nhau, tạo ra một lực tịnh tiến kéo lưỡng cực về phía điện trường mạnh hơn.

Do đó, đáp án đúng là D: Vừa quay cùng chiều quay của E, vừa tịnh tiến về phía E lớn hơn.