Xem mẫu
- CHƯƠNG VI
TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
- I. Điện tích
• Thực nghiệm đã các nhận trong tự nhiên chỉ có
hai loại điện tích dương và âm. Các điện tích
cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút
nhau.Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất đã
được biết trong tự nhiên, có độ lớn e = 1,6.10-19C.
Proton mang điện tích nguyên tố dương, còn
electron mang điện tích nguyên tố âm.
• Vật mang điện tích dương hay âm là do vật đó đã
mất đi hay nhận thêm electron so với lúc vật
không mang điện. Điện tích mang bởi một vật có
cấu tạo gián đoạn nó luôn là số nguyên lần điện
tích nguyên tố.
- 1.Sự phân bố điện tích: Trong phần lớn các hiện
tượng vĩ mô, các điện tích được coi như phân bố
liên tục trong không gian mà không để ý đến tính
gián đoạn của chúng.
dQ
a) Mật độ điện tích dài:
dl
dQ
b) Mật độ điện tích mặt:
dS
dQ
c) Mật độ điện tích khối:
d
2. Định luật bảo toàn điện tích:
Tổng đại số các điện tích trong một hệ cô lập là
không đổi.
- II. Định luật Coulomb: là định luật về tương tác
giữa hai điện tích điểm đứng yên.
q1q2 e M F N
F
F 12 k e 21
21
e12 12
2 12
r 2 ĐT trái dấu q2
q1q2
F21
F12
F 21 k 2
e21 2 ĐT cùng dấu
r 2
C
12
0 8 ,86 . 10 2
, hay ( F / m )
N .m
2
1 9 N .m
k 9 .10 2
4 0 C
q1 q 2
Độ lớn F12 F21 k 2
r
- II. Điện trường
1.Khái niệm về ĐT: bất kỳ một vật mang
điện nào đứng yên cũng tạo ra trong
khoảng không gian xung quanh nó một
dạng vật chất gọi là trường tĩnh điện
hay gọi tắt là điện trường. Một tính
chất cơ bản của điện trường là mọi
điện tích đặt trong điện trường đều bị
điện trường đó tác dụng lực.
- 2. Vectơ cường độ điện trường
a) ĐN: Vectơ CĐĐT tại điểm M trong ĐT
F
E
q0
F là lực tác dụng lên điện tích thử q0 đặt tại M
Vectơ CĐĐT là đại lượng đặc trưng cho ĐT về
mặt tác dụng lực, đơn vị là V/m hoặc N/C
- b) Vectơ CĐĐT gây bởi một điện tích điểm
Xác định vectơ CĐĐT do điện tích điểm q gây ra
tại điểm M cách nó r. Ta tưởng tượng đặt tại M
một điện tích thử q0. Lực tác dụng của điện tích q
lên điện tích q0 là:
kqq F kq er
0
F er , E 2 er
r 2 q M
q0 r
er là vectơ đơn vị hướng từ điện tích q đến M
E
k q q>0 M
Cường độ ĐT: E 2 E
r q
- c) Vectơ CĐĐT gây bởi hệ điện tích điểm
q1 , q2 ,..,qi , ….
E Ei
i
- d) Trường hợp hệ điện tích phân bố liên tục (vật
mang điện)
Chia vật mang điện thành các phần tử VCB
mang điện tích dq coi như điện tích điểm.
Gọi d E là vectơ CĐĐT gây bởi điện tích dq tại
điểm xét
kdq r
dE 2
r r
r là bán kính vectơ hướng từ dq đến điểm xét
Vectơ CDĐT do toàn bộ vật gây ra tại điểm xét
E dE
VMĐ
- 4. Ứng dụng NgLýCCĐT
a) Điện trường của một Lưỡng cực điện
LCĐ là một hệ hai điện tích điểm có độ lớn bằng
nhau nhưng trái dấu +q và –q, cách nhau một
đoạn l rất nhỏ so với khoảng cách từ LCĐ tới
những điểm đang xét của trường. Vectơ mômen
lưỡng cực điện được định nghĩa:
pe ql
l là vectơ hướng từ -q đến +q và có độ dài bằng l.
Tính vectơ cường độ điện trường tại điểm A nằm
trên trục LCĐ và điểm B nằm trên đường trung
trực của LCĐ cách LC một đoạn r >> l
- Giải:
Theo NLCCĐT: E E E
Tại điểm A, ta có EA E E
Gọi r là khoảng cách từ A đến tâm O của LC
B
k q q α
EA
l 2 l 2 r1
r
r2
r r α A
2 2 -q O +q
- 2 2
l l
r r
kq 2 2
l
2
l
2
r r
2 2
Vì r >> l/2 nên:
k 2 ql 2 kp e
EA 3
3
r r
- Tại điểm B, ta có r1 = r2
nên: kq
E E 2
r1
Theo qui tắc tổng hợp vectơ ta thấy song song
E
và ngược chiều với l nên: E = E+cosα + E-cosα
l kql
Trong đó: cos E 3
2 r1 r1
2
2 l
Vì r >> l nên: r1 r r
kql kp 4
Do đó: E e
r 3 r 3
k pe
Vì E l nên có thể viết: E
r 3
- b) Điện trường gây bởi một
sợi dây thẳng tích điện
đều mật độ điện dài λ > 0
tại điểm cách sợi dây một
đoạn là a.
- Trên sợi dây ta lấy một phần tử chiều dài dy VCB
cách chân của đường thẳng góc MH một khoảng
bằng y, mang điện tích dq = λdy
kdq k dy
dE 2
r r 2 y
r
H α( M
a x
E d E d Ex d Ey (
E x d E x Ex dEx dE.cos
E y d E y Ey dEy dE.sin
- a
r ; y atg
cos
a k
dy d dE d
2 a
cos
2
k k
Ex cos d (sin 1 sin 2 )
a 1 a
2
k k
Ey sin d (cos cos )
a 1
1 2
a
- * Trường hợp H nằm ngoài đoạn dây:
2
k k
Ex cosd (sin2 sin1)
a 1 a
2
k k
Ey sind (cos1 cos2 ) H
M
a 1 a
* Trường hợp hai đầu dây dài ra vô cùng:
2 k
E x
a
E y 0
- c) Điện trường gây bởi một sợi
dây thẳng tích điện đều mật độ
điện dài λ > 0 tại điểm nằm trên
đường kéo dài của sợi dây và
cách đầu gần nhất của sợi dây
một đoạn là a.
- Chọn gốc tại M, ta lấy một phần tửVCB dx có tọa
độ x bất kỳ mang điện tích dq = λdx xem như
điện tích điểm, vectơ CĐĐT do phần tử này gây
ra tại M có phương chiều như hình vẽ và có độ
lớn
x
kdq k dx a
dE 2
2
L
M
x x
k
a L
dx
E d E E dE 2
a
x
k 1 1
E
a aL
- d) Một đoạn dây thẳng tích điện đều
với mật độ điên dài λ được uốn
thành một cung tròn AB tâm O bán
kính R với góc mở 0 .Xác định
vectơ CĐĐT tại tâm O của cung
nguon tai.lieu . vn
