Bài giảng chi tiết Trường Tĩnh Điện

Định luật Coulomb trong các môi trường  Lực tương tác giữa các điện tích đặt trong môi trường giảm đi ε lần so với lực tương tác giữa chúng trong chân không:  ε gọi là hằng số điện môi

ĐIỆN - QUANG

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

(PHY 1103-7)

1

Giảng viên: TS Đinh Văn Châu

Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano Địa chỉ: Rm 203B-G6

Email: dinhchau@vnu.edu.vn

Tel 0914 262 666

GIẢNG VIÊN: TS ĐINH VĂN CHÂU, Room 203B, G-6,

Phone: 0914 262666, e-mail: dinhchau@vnu.edu.vn ; vanchaudinh@gmail.com

GIỜ DẠY: Thứ 4, 9:00-12:00, Tại 303 – G2, UET Campus

ĐIỂM MÔN HỌC:

GIÁO TRÌNH: Vật lý đại cương: Cơ-Nhiệt, Lương Duyên Bình

Cơ sở vật lý, David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, (Ngô Quốc Quýnh,

Đào Kim Ngọc dịch) , NXB Giáo dục ấn hành Fundamentals of Physics, D Halliday,R Resnick,

J Walker, 9 th Ed., John Wiley&Son pub.

ĐỀ CƯƠNG VÀ YÊU CẦU MÔN HỌC

2

NỘI DUNG

Chương 1 Trường tĩnh điện

Chương 2 Vật dẫn và Điện môi

Chương 3 Dòng điện không đổi

Chương 4 Từ trường của dòng điện không đổi

Chương 5 Hiện tượng cảm ứng điện từ

Chương 6 Tính chất sóng của ánh sáng

Chương 7 Tính chất lượng tử của ánh sáng

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÝ ĐIỆN - QUANG

NỘI DUNG

Chương 1 Trường tĩnh điện

Chương 2 Vật dẫn và Điện môi

Chương 3 Dòng điện không đổi

Chương 4 Từ trường của dòng điện không đổi

Chương 5 Hiện tượng cảm ứng điện từ

Chương 6 Tính chất sóng của ánh sáng

Chương 7 Tính chất lượng tử của ánh sáng

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÝ ĐIỆN - QUANG

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÝ

ĐIỆN - QUANG

Chương 1 TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN

Chương 1 TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN

NỘI DUNG

1.1 ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CULOMB

1.2 ĐIỆN TRƯỜNG VÀ VÉC TƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG1.3 ĐIỆN THÔNG VÀ ĐỊNH LÝ O-G

1.4 TÍNH CHẤT THẾ VÀ LƯU SỐ CỦA VÉC TƠ CƯỜNG ĐỘĐIỆN TRƯỜNG

1.5 ĐIỆN THẾ LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN THẾ VÀ CƯỜNG ĐỘĐIỆN TRƯỜNG

1.1 Định luật Coulomb

1.1.1 Những khái niệm mở đầu

 Sự nhiễm điện của các vật

 Phân loại điện tích: (+) và (-)

 Sự gián đoạn của điện tích: electron, proton và điện tíchnguyên tố 1,6.10-19 C

 Nguyên tử trung hòa về điện, ion dương, ion âm

 Định luật bảo toàn điện tích

 Vật dẫn và điện môi

1.1 Định luật Coulomb

1.1.2 Định luật Coulomb trong chân không

 Các điện tích cùng dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau

12

F

 12

2 0

C 8,85.10 ( )

Lưu ý: Lực tương tác giữa hai quả cầu mang điện đều có thể

tính như tương tác giữa hai điện tích điểm tập trung tại tâm

1.1 Định luật Coulomb

1.1.3 Định luật Coulomb trong các môi trường

 Lực tương tác giữa các điện tích đặt trong môi trường giảm

đi ε lần so với lực tương tác giữa chúng trong chân không:

 ε gọi là hằng số điện môi của môi trường, đặc trưng cho tínhchất điện của môi trường

1.2 Véc tơ cường độ điện trường

1.2.1 Khái niệm về điện trường

 Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích.

Điện trường là nhân tố trung gian truyền tương tác tĩnhđiện từ điện tích này đến điện tích kia

 Điện trường tác dụng lực lên bất kỳ điện tích khác đặt

trong nó

1.2 Véc tơ cường độ điện trường

1.2.2 Định nghĩa véc tơ cường độ điện trường

 Giả sử đặt điện tích q tại một điểm M trong điện trường, lựctác dụng lên điện tích q là :

q



F

E

1.2 Véc tơ cường độ điện trường

1.2.3 Véc tơ cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm

1.2 Véc tơ cường độ điện trường

1.2.4 Nguyên lý chồng chất điện trường

2 0

 Véc tơ cường độ điện trường gây bởi vật mang điện:

E  E  E   E

1.2 Véc tơ cường độ điện trường

E



Hr

1.3 Định lý O-G (Ostrogradsky-Gauss) và ứng dụng

1.3.1 Đường sức điện trường

 Đường sức điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tạimỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường(CĐĐT) tại điểm đó

 Chiều của đường sức là chiều của vectơ CĐĐT

 Số đường sức xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông gócvới đường sức bằng độ lớn của vectơ CĐĐT tại đó

1.3 Định lý O-G và ứng dụng

1.3.1 Đường sức điện trường

 Các đường sức không cắt nhau

 Các đường sức không khép kín, xuất phát từ điện tích dương

và đi vào điện tích âm

1.3 Định lý O-G và ứng dụng

1.3.3 Thông lượng cảm ứng điện (Điện thông)

 Thông lượng cảm ứng điện gửi qua một vi phân diện tích dSđược định nghĩa:

 Thông lượng cảm ứng điện qua diện tích dS là một đại lượng có độ lớn tỷ lệ với số đường sức cảm ứng điện vẽ qua diện tích đó.

1.3 Định lý O-G và ứng dụng

 Thông lượng cảm ứng điện gửi qua một diện tích S:

 Dấu của Фe phụ thuộc vào chiều của véc tơ pháp tuyến

 Qui ước: Đối với mặt kín, chiều của véc tơ pháp tuyến làchiều hướng ra ngoài mặt đó

 Thông lượng cảm ứng điện có giá trị dương nếu đường sức

đi ra ngoài mặt kín và ngược lại.

1.3 Định lý O-G và ứng dụng

1.3.4 Định lý Ostrogradsky-Gauss

 Phát biểu: Thông lượng cảm ứng điện gửi

qua một mặt kín bằng tổng đại số các điện

tích chứa trong mặt ấy

2 DdS 2DS

  

e (S) xq 2day

1.3 Định lý O-G và ứng dụng

1.3.5 Ứng dụng định lý O-G

2

k | Q | E

r



| | 2k | | E

1.4 Tính chất thế và lưu số véc tơ cường độ điện trường

1.4.1 Tính chất thế của trường tĩnh điện

 Công của lực tĩnh điện

 

 

1.4 Tính chất thế và lưu số véc tơ cường độ điện trường

 Tổng quát: Công của lực tĩnh điện không phụ thuộc đường

đi, chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối

 Trường tĩnh điện là trường thế

 Thế năng trường tĩnh điện: Hàm thế năng được chọn sao chocông dịch chuyển giữa hai điểm M và N đúng bằng hiệu thếnăng giữa hai điểm M và N:

(Gốc thế năng được chọn ở vô cùng)

MN M N

A  W  W

0

kqQ qQ W

  

  

1.4 Tính chất thế và lưu số véc tơ cường độ điện trường

1.4.2 Lưu số của véc tơ cường độ điện trường

 Công dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến N:

 Xét dịch chuyển trên một đường cong kín:

Lưu số của véc tơ cường độ điện trường dọc theo đường cong kín bằng không (thể hiện tính chất thế)

1.5 Điện thế và hiệu điện thế

1.5.1 Điện thế

 Thế năng của điện tích q trong điện trường:

 Điện thế tại điểm M được định nghĩa:

 Điện thế sai khác hằng số cộng (chọn gốc vô cùng hoặc đất)

 Hiệu điện thế giữa hai điểm:

1.5 Điện thế và hiệu điện thế

 Điện thế tại một điểm do một điện tích điểm gây ra:

 Điện thế tại một điểm do hệ điện tích điểm gây ra

 Điện thế tại một điểm do vật mang điện gây ra:

dq V

4 r



 



1.5 Điện thế và hiệu điện thế

1.5 Điện thế và hiệu điện thế

1.5.3 Liên hệ giữa véc tơ cường độ điện trường và điện thế

 Xét điện tích q di chuyển giữa hai điểm MN rất gần nhautrong điện trường từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp (dV < 0)

1.5 Điện thế và hiệu điện thế

 Vectơ cường độ điện trường hướng theo chiều giảm thế

 Độ lớn của vectơ cường độ điện trường tại mỗi điểm bằng

độ giảm điện thế trên một đơn vị chiều dài dọc theo đườngsức đi qua điểm đó

 Lưu số của vectơ cường độ điện trường giữa hai điểm M, Nbằng hiệu điện thế giữa hai điểm đó:

( N)

MN

MN (M)

Một số ví dụ

Ví dụ 1:

Mặt phẳng rộng vô hạn, tích điện đều với mật độ điện mặt

<0 đặt trong không khí Tính điện thế do mặt phẳng này gây

ra tại điểm M cách mặt phẳng một khoảng x Chọn gốc điệnthế tại mặt phẳng đó



-Mx