Vat ly 1 chuong 6 dien truong tinh

• Điện tích có giá trị nhỏ nhất gọi là điện tích nguyên tố: • Điện tích của một vật nhiễm điện luôn bằng bội số nguyên lần của điện tích nguyên tố: Q = ne • Giá trị tuyệt đối của điện tí

BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1

TS PHÙNG VIỆT HẢI

Chương 6

ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH

Đại học Sư phạm Đà Nẵng

NỘI DUNG

 1 Tương tác điện – Định luật bảo toàn đt

 2 Điện trường

 3 Định lí O - G

 4 Công của lực điện trường – điện thế, hđt

 5 Năng lượng điện trường

6.1 TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT BTĐT

• Có hai loại điện tích: dương (+) và âm (-).

• Điện tích có giá trị nhỏ nhất gọi là điện tích nguyên tố:

• Điện tích của một vật nhiễm điện luôn bằng bội số nguyên lần của điện tích nguyên tố: Q = ne

• Giá trị tuyệt đối của điện tích được gọi là điện lượng

• Điện tích của một chất điểm gọi là điện tích điểm.

19

e 1, 6.10 C

  

6.1.2 Điện tích, định luật bảo toàn điện tích

6.1.1 Ba cách nhiễm điện cho vật

6.1.3 Định luật Coulomb

12F

 12



-q2

q1

 Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên

trong chân không:

r

r r

q

q k

(6.1)

F



12 r



q2

q1

 Trong môi trường bất kì đẳng hướng, lực tương

tác (lực điện do q1 tác dụng lên q2) giảm đi  lần:

 gọi là hằng số điện môi của môi trường

 Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q0 do hệ điện tích điểm

q1, q2, qn gây ra

n

(6.2)

Hệ số điện môi của một số chất:

Nhựa thông 3,5 Thủy tinh 4 – 10

Ebônit 2,7 – 3 Sứ 6,3 – 7,5

ỨNG DỤNG LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH

1 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện (trong ống khói các nhà máy)

Khói tỏa ra từ một nhà máy xi măng

* Giải pháp:

* Hoạt động:

Các hạt khói bụi bay từ dưới lên qua các thanh hoặc bản kim loại

sẽ bị tích điện ÂM, chúng bị hút dính vào các tấm kim loại trụ và bị trung hòa điện Bộ phân cơ học lắc nhẹ các tấm này làm các hạt khói bụi rơi xuống và đưa ra ngoài Hiệu điện thế đặt vào cỡ vài chục nghìn V.

Hình ảnh ống khói khi có thiết bị

lọc bụi.

Ống khói khi chưa có thiết bị lọc bụi

2 Máy lọc bụi

Là một trong những ứng dụng của lực tương tác giữa các điện tích.

* Sơ đồ nguyên lí hoạt động :

Với cách lọc này có thể lọc tới 95% bụi trong không khí.

6.2 ĐIỆN TRƯỜNG

Điện trường là môi trường vật chất bao quanh các điện tích, tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.

6.2.1 Khái niệm về điện trường

6.2.2 Vectơ cường độ điện trường tại 1 điểm

q

F E







M E

a Vectơ CĐĐT do một điện tích điểm gây ra

r

M



r

b Vectơ CĐĐT do hệ điện tích điểm gây ra

i

E E

ät

v

E d

r

dq k

Ví dụ 1:

 Hai điện tích điểm cùng dấu q 1 = q 2 = q, đặt tại A và B cách nhau một khoảng 2a Xét điểm M trên trung trực của hai điểm

AB, cách đường thẳng AB một khoảng x Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M Tìm x để E M đạt cực đại.

6.2.3 Ví dụ tính CĐĐT

M x

Ví dụ 2 – bài 8-tr.27

 Xác định vectơ cường độ điện trường do vòng dây dẫn tròn bán kính R, tích điện đều với mật độ điện dài  gây ra tại điểm M trên trục vòng dây, cách tâm vòng dây một khoảng

x Xác định x để EM = 0; EM cực đại.

độ lớn của vectơ cđđt tại đó.

6.3.1 Đường sức của điện trường

6.3 ĐIỆN THÔNG ĐỊNH LÝ Gauss

+ _

Điện trường đều có các đsức song song cách đều nhau.

Đsức của điện trường tĩnh thì không khép kín

Dạng đường sức của một số hệ điện tích điểm

S (

E  d

Qui ước chọn pháp vectơ đơn vị: Mặt kín: chọn hướng trong ra ngoài; mặt hở: chọn tùy ý.

6.3.2 Điện thông (thông lượng điện trường)

Điện thông gởi qua yếu tố diện tích dS

Điện thông gởi qua mặt (S):

Ý nghĩa của điện thông: đại lượng vô hướng Giá trị tuyệt đối của điện thông cho biết số đường sức điện

(6.8)

Vectơ cảm ứng điện trong môi trường đồng

(6.9)

0 (S)

hay:

Dạng tích phân:

trong(S) (S)

•B1: Xác định tính chất đối xứng của điện trường; Chọn mặt kín (S) – gọi là mặt Gauss chứa yếu tố đối xứng đó.

•B2: Tính thông lượng điện cảm gửi qua (S).

•B3: Tính tổng điện tích chứa trong (S).

•B4: Áp dụng định lí Gauss, suy ra đại lượng cần tìm.

6.3.5 Ứng dụng định lí Gauss

Xác định cường độ điện trường do mặt phẳng rộng

vô hạn, tích điện đều với mật độ điện mặt  gây ra tại

điểm cách mặt phẳng () một khoảng h Cho biết hệ

Điện thông gởi qua mặt (S):

Tổng điện tích chứa trong (S):

Theo đ lí O - G:

Vậy cường độ điện trường do mặt phẳng gây ra là:

E 0

Bên ngoài vỏ cầu:

Một dây dẫn thẳng, dài vô hạn, tích điện đều với mật độđiện dài  Xác định cường độ điện trường tại điểm Mcách dây dẫn môt đoạn r.

| | 2k | | E

6.4.1 Công của lực điện trường

6.4 CÔNG CỦA LỰC ĐT, ĐIỆN THẾ - HĐT

Điện tích q di chuyển trong điện trường của điện tích Q

(6.14)

Nhận xét:

Công của lực điện trường không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu

và cuối Lực điện trường là LỰC THẾ.

6.4.2 Thế năng của điện tích trong điện trường

Theo tính chất của trường thế:

a) Khái niệm: tM

M

W V

q



b) Nhận xét: Điện thế không xác định đơn giá mà sai khác nhau một hằng số cộng, tùy thuộc vào việc chọn gốc điện thế

Lí thuyết: chọn gốc điện thế ở vô cùng ;

Thực hành: chọn gốc điện thế ở đất, vỏ máy

6.4.3 Điện thế - hiệu điện thế

V M đặc trưng cho khả năng dự trữ thế năng, chỉ phụ thuộc vào điện tích gây ra điện trường và điểm xét M gọi là điện thế.

(6.17)

Điện thế gây bởi 1 điện tích điểm: Vr k Q

c) Điện thế do các hệ điện tích gây ra

Điện thế gây bởi hệ điện tích điểm:

Điện thế gây bởi vật tích điện:

(6.18)

(6.19)

(6.20)

d) Hiệu điện thế

MN

MN N

q

A V

HĐT giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trường, có gá trị bằng công lực điện di chuyển điện tích +1C giữa hai điểm M, N

e) Bài tập ví dụ tĩnh điện thế

Bài 11, 10

(6.21)

a) Khái niệm: Là tập hợp các điểm trong điện trường

- Khi điện tích q di chuyển trên mặt đẳng thế thì

công của lực điện trường bằng không

- Đường sức điện trường (do đó, vectơ cường độđiện trường) luôn vuông góc với mặt đẳng thế

6.4.4 Mặt đẳng thế

Công của lực điện trường trên đoạn đường vi cấp là:

Xét điện tích q di chuyển trong điện trường từ nơi có điện

thế cao đến nơi có điện thế thấp

 Cho q1 = 5.10– 8 C; q2 = - 8.10– 8 C, đặt tại A, B trong không khí Tính điện thế tại M cách A, B lần lượt là 10 cm, 20cm Chọn gốc điện thế ở vô

 Vòng dây tròn, bán kính a, tích điện đều với điện tích tổng cộng Q Tính điện thế tại tâm O của vòng dây và tại điểm M trên trục vòng dây, cách O một đoạn x Suy ra hiệu điện thế UOM.



Giải a) Gốc điện thế ở vô cùng: M

6.5 NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG

E ( )

   là mặt độ năng lượng điện trường

 là thể tích không gian cóđiện trường.

* Năng lượng điện trường hệ điện tích điểm 

Ứng dụng: CĐ của điện tích trong điện trường

Lưỡng cực điện và ứng dụng

Lò vi sóng

a) Lưỡng cực điện

lớn và trái dấu (q, - q) cách nhau khoảng l nhỏ.

e

Khi LCĐ đặt trong điện trường, xuất hiện

mômen lực làm LCĐ quay theo phương

song song với điện trường E.

6.5.3 Hoạt động của Lò vi sóng

1 Phân tử nước – 1 LCĐ

Lò vi sóng hoạt động như thế nào?