Điện trường – Cường độ điện trường

Chia sẻ cùng cộng đồng!

Kiến thức tổng hợp chuyên đề điện trường vật lý lớp 11. Cùng tìm hiểu các định nghĩa, tính chất, công thức, bài tập… về cường độ điện trường, đường sức điện trường, điện trường đều, nguyên lý chồng chất điện trường.

Ngoài ra bạn có thể tham khảo các công thức tính toán liên quan đến tụ điện thông dụng trong chuyên đề điện trường.

Điện trường là gì?

Điện trường là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.

Cường độ điện trường là gì?

Cường độ điện trường (kí hiệu là E): là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.

Công thức cường độ điện trường

Công thức cường độ điện trường

Trong đó:

  • E – là cường độ điện trường (đơn vị N/m)
  • F – là lực tác dụng (đơn vị N)
  • q – là điện tích (đơn vị C)

Hai trường hợp:

  • Nếu q > 0 thì véc tơ F cùng phương và cùng chiều với véc tơ E
  • Nếu q < 0 thì véc tơ F cùng phương và ngược chiều với véc tơ E

Véc tơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có đặc điểm:

  • Điểm đặt: Tại M.
  • Phương: đường nối M và Q
  • Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0, hướng vào Q nếu Q <0
  • Độ lớn: E = k.|Q| / (ε.r²) , với k = 9.10^9 (N.m²/C²)
  • Biểu diễn:

Biểu diễn cường độ điện trường

Đường sức điện trường là gì?

Đường sức điện trường: là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó.

Tính chất của đường sức điện trường

Đường sức điện trường có 4 tính chất chính như sau:

  • Qua mỗi điểm trong điện trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường.
  • Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm.
  • Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau.
  • Nơi nào có cường độ điện trường E lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại.

Điện trường đều là gì?

Điện trường đều

Điện trường đều

Điện trường đều là điện trường có véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau và các đường sức của điện trường đều là các
đường thẳng song song cách đều nhau.

Nguyên lí chồng chất điện trường

Cường độ điện trường véc tơ E bằng tổng hợp lực các véc tơ E1, E2…En thành phần.

Nguyên lý chồng chất điện trường

Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường thành phần:

Nguyên lý chồng chất 2 điện trường

Công của lực điện trường

Công của lực điện trường là gì?

Công của lực điện trường: Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường.

Công của lực điện trường

Trong đó: dMN là độ dài đại số hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ Ox với chiều dương của trục Ox là chiều của đường sức.

Công thức liên hệ

Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích: Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực
hiện công của điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó.

Công thức liên hệ A và W

Liên hệ giữa E và U

Liên hệ giữa e và u

Liên hệ giữa e và u

Công thức liên hệ E và U

Công thức liên hệ E và U

Vật dẫn trong điện trường

  • Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện.
  • Bên trong vật dẫn cân bằng điện cường độ điện trường bằng không.
  • Mặt ngoài vật dẫn cân bằng điện cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài
  •  Điện thế tại mọi điểm trên vật dẫn cân bằng điện bằng nhau.
  • Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật,sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn).

Điện môi trong điện trường

Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo giãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài.

Xác định cường độ điện trường của một điện tích điểm gây ra

Phương pháp giải

Nắm rõ các yếu tố của Véc tơ cường độ điện trường do một điện tích điểm q gây ra tại một điểm cách điện tích khoảng r:

  • Điểm đặt: tại điểm ta xét
  • Phương: là đường thẳng nối điểm ta xét với điện tích
  • Chiều: ra xa điện tích nếu q > 0, hướng vào nếu q < 0
  • Độ lớn: E = k.|Q| / (ε.r²)
  • Lực điện trường: F = q.E và các tính chất phía trên

Bài tập minh họa

Bài 1. Cho hai điện tích q1 = 4.10^-10 C, q2 = -4.10^-10 C, đặt tại A và B trong không khí biết AB = 2 cm. Xác định véc tơ cường độ điện trường E tại: a) H, là trung điểm của AB. b)  M, MA = 1 cm, MB = 3 cm.

Đáp án: a) 72.10^3 V/m. b) 32.10^3 V/m.

Tụ điện

Tụ điện là gì?

Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi.

Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau.

Điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ: là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ, điện dung của tụ có đơn vị là F, có công thức tính như sau:

C = Q/U

Công thức tính điện dung dung của tụ điện phẳng:

Công thức tính điện dung dung của tụ điện phẳng

Chú ý: Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hiệu điện thế lớn hơn hiệu điện thế giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.

Cách ghép tụ điện nối tiếp và song song

Cách ghép tụ điện nối tiếp và song song

Cách ghép tụ điện nối tiếp và song song

Năng lượng của tụ điện

Năng lượng của tụ điện được tính theo công thức:

Năng lượng của tụ điện

Năng lượng điện trường

Năng lượng điện trường của tụ điện

Trong đó: V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng.

Mật độ năng lượng điện trường

Mật độ năng lượng điện trường tụ điện

Bạn có thể tìm hiểu thêm về cách phân loại và cách đọc thông số các loại tụ điện tại đây: Tổng hợp kiến thức về Tụ điện.

Kiến thức tham khảo

Bài viết tham khảo: Điện tích – Định luật Cu lông

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter

Leave a Reply

error: Content is protected !!