Bài 3. Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

Bài 3. Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài...

I.Điện trường

1 Môi trường truyền tương tác điện

Giả sử ta đặt hai quả cầu điện tích

trái dấu trong một bình kín rồi hút hết không khí ra Theo như bài 1, lực hút giữa 2 quả cầu không những

không yếu đi mà lại mạnh lên Như vậy, phải có một môi trường nào đó truyền tương tác điện giữa 2 quả cầu Môi trường đó gọi là điện trường Bơm chân không chỉ có thể hút được các phân tử không khí ra khỏi bình

mà không hút được điện trường

2 Điện trường

Điên trường là một dạng vật

chất (môi trường) bao quanh

điện tích và gắn liền với điện

tích Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó

Thí nghiệm giọt dầu của Millikan ( năm 1910 )

Năm 1909, nhà khoa học người Mỹ Robert Millikan đã nảy ra ý tưởng đo điện tích của electron

Trong thí nghiệm, ông đã phun những giọt dầu vào một buồng trong suốt Ở đỉnh và đáy là những tấm kim loại gắn vào một bộ pin điện để tạo ra một bản mang điện dương và bản còn lại mang điện âm

Lúc đầu, giọt dầu không tích điện và rơi dưới tác dụng của trọng lực Sau đó ông cho những hạt này “nhiễm điện” bằng việc rọi một chùm tia rơnghen để iôn hóa

Vì mang điện nên những giọt dầu sẽ rơi nhanh hơn do chịu thêm tác dụng của điện trường Quan sát hết giọt dầu này đến giọt dầu khác khi thay đổi hiệu điện thế,

II Cường độ điện trường

1/ Khái niệm cường độ điện trường:

Giả sử có 1 điện tích điểm Q nằm tại điểm O điện tích này tạo ra 1 điện trường xung quanh nó Để nghiên cứu điện trường của Q tại điểm M ta đặt tại

đó 1 điện tích điểm q, gọi là điện tích thử.và xét lực điện tác dụng lên q

Theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa

Q thì lực điện càng nhỏ Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu Rõ ràng cần xây dựng khái niệm đặc trưng cho sự mạnh yếu của điện trường tại mọi điểm Khái niệm đó gọi

là cường độ điện trường

2/ Định nghĩa:

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q

Trong đó E là cường độ điện trường tại điểm mà ta xét

3/ Vecto cường độ điện trường:

Vì lực F là một đại lượng vecto, còn điện tích q là đại lượng vô hướng nên cường độ điện trường E cũng là đại lượng vecto

Cường độ điện trường được biễu diễn bằng một vecto gọi là vecto cường độ điện trường

Vecto cường độ điện trường E có_ phương và chiều trùng với phương

và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích q dương

_ chiều dài (mô đun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó

4/ Đơn vị đo cường độ điện trường

Nếu trong công thức (3.1), độ lớn của F được đo bằng đơn vị niuton,

độ lớn của điện tích q được đo bằng đơn vị Cu-lông thì độ lớn của cường độ điện trường E phải được

đo bằng đơn vị niuton trren lông (N/C) Tuy nhiên, người ta dung đơn vị đo cường độ điện trường là vôn trên mét (kí hiệu: V/m)

Cu-5/ Cường độ điện trường của một điện tích điểm

Từ CT (1.1) và (3.1) ta có công thức tính cường độ điện trường của

1 điện tích điểm Q trong chân không:

Từ công thức ta thấy: độ lớn của cường độ điện trường E không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q

2

r

Q k q

F

E  

6/ Nguyên lí chông chất điện trường:

Nguyên lý chồng chất điện trường được phát biểu: các điện trường E1, E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp E

Các vecto cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo

E E

III Đường sức điện

1/ Hình ảnh các đường sức điện

2/ Định nghĩa:

Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo đó

3/ Hình dạng đường sức của một số điện trường

4/ Các đặc điểm của đường sức điện

- Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi

- Đường sức điện là những đường có hướng Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vecto cường độ điện trường tại điểm đó

- Vì chiều của đường sức trùng với chiều của vectơ cường độ điện trường, nên các đường sức bắt đầu (đi ra) từ các điện tích dương, kết thúc (đi vào) ở các điện tích âm

Trong trường hợp chỉ có các điện tích âm hoặc các điện tích dương thì các đường sức bắt đầu hoặc kết thúc ở vô cực Như vậy, đường sức của điện trường (tĩnh) không khép kín

- Người ta chỉ vẽ một số ít đường sức điện theo quy tắc: Số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó

5/ Điện trường đều:

Điện trường đều là điện trường mà vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều

Điện trường trong một điện môi đồng tính nằm giữa hai bản kim loại thẳng rộng, đặt song song với nhau và tích điện có độ lớn bằng nhau trái dấu là một điện trường đều

☺Cường độ điện trường của một điện tích điểm trong chân không

☺Veto cường độ điện trường E của điện trường tổng hợp

☺Tiếp tuyến tại mỗi điểm của đường sức điện là giá của vecto E tại đó

r

Q k

2



E

E E

E  1  2