Tài liệu Chương 5: Điện trường - Môn: Vật lý đại cương ppt

63 Chương 5 ðIỆN TRƯỜNG § 5.1. ðIỆN TRƯỜNG VÀ VÉC TƠ CƯỜNG ðỘ ðIỆN TRƯỜNG 5.1.1. ðịnh luật Coulomb Năm 1785, bằng thực nghiệm Coulomb ñã thiết lập ñịnh luật về tương tác giữa các ñiện tích ñiểm như sau: Lực tương tác giữa hai ñiện tích ñiểm q 1 , q 2 ñặt cách nhau một khoảng r trong chân không có phương nằm trên ñường thẳng nối hai ñiện tích, có chiều ñẩy nhau nếu hai ñiện tích cùng dấu, hút nhau nếu hai ñiện tích trái dấu và có ñộ lớn tỷ lệ với tích ñộ lớn hai ñiện tích, tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai ñiện tích. Tức là: 21 2 21 12 F r qq kF == Trong hệ ñơn vị SI, 0 4 1 πε =k , v ớ i m F 12 0 1086,8 − ⋅= ε là h ằ ng s ố ñ i ệ n. N ế u g ọ i r r là véc t ơ h ướ ng t ừ ñ i ệ n tích q 1 ñế n q 2 và có ñộ l ớ n b ằ ng kho ả ng cách gi ữ a hai ñ i ệ n tích, ta có ñị nh lu ậ t Culông d ướ i d ạ ng véc t ơ : 21 3 21 0 12 4 1 Fr r qq F r r r −=⋅= πε Tr ườ ng h ợ p hai ñ i ệ n tích q 1 , q 2 ñặ t trong môi tr ườ ng v ậ t ch ấ t thì l ự c tác d ụ ng gi ữ a chúng là: ' 21 3 21 0 ' 12 4 1 Fr r qq F r r r −=⋅= επε V ớ i ε là ñạ i l ượ ng ñặ c tr ư ng cho tính ch ấ t c ủ a môi tr ườ ng và ñượ c g ọ i là h ằ ng s ố ñ i ệ n môi c ủ a môi tr ườ ng 1 ≥ ε Ta có th ể m ở r ộ ng ñị nh lu ậ t Coulomb ñể xác ñị nh l ự c t ươ ng tác c ủ a h ệ nhi ề u ñ i ệ n tích ñ i ể m d ự a trên nguyên lý t ổ ng h ợ p l ự c. 5.1.2. Khái niệm ñiện trường ðể gi ả i thích quá trình t ươ ng tác gi ữ a các ñ i ệ n tích v ậ t lý hi ệ n ñạ i ñ ã kh ẳ ng ñị nh xung quanh các ñ i ệ n tích xu ấ t hi ệ n môi tr ườ ng v ậ t ch ấ t làm nhi ệ m v ụ truy ề n l ự c t ươ ng tác gi ữ a các ñ i ệ n tích. Môi tr ườ ng v ậ t ch ấ t ñ ó ñượ c g ọ i là ñ i ệ n tr ườ ng. Vuihoc24h.vn 64 Từ ñó là suy ra: ðiện trường là môi trường vật chất ñặc biệt tồn tại xung quanh các ñiện tích ñứng yên, là nhân tố trung gian ñể truyền lực tương tác giữa các ñiện tích ñứng yên với nhau. 5.1.3. Véc tơ cường ñộ ñiện trường a) ðịnh nghĩa Giả sử ñặt một ñiện tích ñiểm +q 0 ñặt tại một ñiểm M trong ñiện trường của ñiện tích ñiểm Q, ñiện tích q 0 phải ñủ nhỏ ñể không làm thay ñổi ñiện trường ta xét. Khi ñó ñiện tích q 0 sẽ chịu tác dụng một lực F r của ñiện trường. Nếu ta lập tỷ số 0 q F r thì tỷ số này chỉ phụ thuộc vào ñiện trường của ñiện tích Q và ñiểm M trong ñiện trường, tỷ số ñó ñược gọi là véc tơ cường ñộ ñiện trường tại ñiểm ñang xét trong ñiện trường. Tức là: 0 q F E r r = Nếu q = +1 ñơn vị thì F E = Từ ñó ta ñịnh nghĩa: Véc tơ cường ñộ ñiện trường tại một ñiểm là ñại lượng ñặc trưng cho sức mạnh, phương, chiều của ñiện trường và ñược xác ñịnh bằng lực của ñiện trường tác dụng lên một ñơn vị ñiện tích dương ñặt tại ñiểm ñó. b) Véc tơ cường ñộ ñiện trường của ñiện tích ñiểm Xét một ñiện tích ñiểm q gây ra xung quanh một ñiện trường, muốn xác ñịnh véc tơ cường ñộ ñiện trường tại ñiểm M, ta tưởng tượng ñặt một ñiện tích ñiểm +q 0 tại M. Khi ñó ñiện tích q 0 sẽ chịu lực tác dụng là: r r qq F r r 3 0 0 4 1 ⋅= επε v ớ i r r là véc t ơ h ướ ng t ừ q ra M Theo ñị nh ngh ĩ a véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng ta có: r r q q F E r r r 3 00 4 1 ⋅== επε , ñộ l ớ n: 2 0 4 1 r q E ⋅= επε + M r v q > 0 - M r v q < 0 0 E v E v Hình 5.1 Vuihoc24h.vn 65 N ế u q là ñ i ệ n tích d ươ ng thì véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng có chi ề u ñ i ra xa ñ i ệ n tích, n ế u q là ñ i ệ n tích âm thì véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng có chi ề u ñ i vào ñ i ệ n tích (hình 5.1) c) Véc tơ cường ñộ ñiện trường của hệ ñiện tích ñiểm N ế u có m ộ t h ệ ñ i ệ n tích ñ i ể m q 1 , q 2 , q 3 , gây ra ñ i ệ n tr ườ ng, ta có véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng do h ệ ñ i ệ n tích ñ i ể m gây ra t ạ i m ộ t ñ i ể m ñượ c xác ñị nh: L r r r r +++= 321 EEEE Trong ñ ó L r r r 321 ,, EEE là các véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng do t ừ ng ñ i ệ n tích q 1 , q 2 , q 3 , gây ra t ạ i ñ i ể m ñ ang xét. ð ây là nguyên lý ch ồ ng ch ấ t c ủ a ñ i ệ n tr ườ ng. § 5. 2. ðIỆN THẾ VÀ HIỆU ðIỆN THẾ 5.2.1. Tính chất thế của ñiện trường Giả sử ñiện tích ñiểm +q 0 ñặt trong ñiện trường của ñiện tích ñiểm Q và dưới tác dụng của lực ñiện trường ñiện tích q 0 dịch chuyển theo ñường cong từ ñiểm M ñến ñiểm N (hình 5.2). Khi ñó công của lực ñiện trường thực hiện trong quá trình là: α oscFdsA NM NM ∫ → → = . Trong ñó 2 0 0 4 r Qq F επε = là l ự c ñ i ệ n tr ườ ng tác d ụ ng lên ñ i ệ n tích q 0 và drds = α cos. Do ñ ó: ∫ → → = NM NM dr r Qq A 2 0 0 4 επε NM NM r Qq r Qq A επεεπε 0 0 0 0 44 −= → K ế t qu ả cho th ấ y công c ủ a l ự c ñ i ệ n Hình 5.2 tr ườ ng d ị ch chuy ể n ñ i ệ n tích trong ñ i ệ n tr ườ ng ch ỉ ph ụ thu ộ c vào v ị trí ñầ u và v ị trí cu ố i c ủ a quá trình mà không ph ụ thu ộ c quá trình d ị ch chuy ể n. ð i ề u ñ ó ch ứ ng t ỏ ñ i ệ n tr ượ ng là tr ườ ng l ự c th ế . 5.2.1. Thế năng của ñiện tích trong ñiện trường Vì ñ i ệ n tr ườ ng là tr ườ ng l ự c th ế , nên khi ñặ t m ộ t ñ i ệ n tích trong ñ i ệ n tr ườ ng s ẽ có th ế n ă ng và công c ủ a l ự c ñ i ệ n tr ườ ng làm d ị ch chuy ể n ñ i ệ n tích trong ñ i ệ n tr ườ ng có giá tr ị b ằ ng ñộ gi ả m th ế n ă ng c ủ a ñ i ệ n tích trong quá trình. T ứ c là: M + F v sd v r v rdr v v + dr N M r v N r v α +q Vuihoc24h.vn 66 ( ) ( ) NWMWA ttNM − = → T ừ ñ ó ta suy ra th ế n ă ng t ươ ng tác c ủ a ñ i ệ n tích q 0 trong ñ i ệ n tr ườ ng c ủ a ñ i ệ n tích Q là: C r Qq rW t += επε 0 0 4 )( v ớ i C là h ằ ng s ố tùy ý, n ế u ta ch ọ n th ế n ă ng c ủ a ñ i ệ n tích q 0 khi ở xa vô cùng so v ớ i Q là b ằ ng không thì C = 0. Khi ñ ó ta có: r Qq rW t επε 0 0 4 )( = 5.2.3. ðiện thế và hiệu ñiện thế T ừ công th ứ c tính th ế n ă ng, n ế u ta l ậ p t ỷ s ố 0 )( q rW t ạ i m ộ t v ị trí thì t ỷ s ố ñ ó ch ỉ ph ụ thu ộ c vào ñ i ệ n tr ườ ng c ủ a ñ i ệ n tích Q và v ị trí t ạ i ñ ang xét trong ñ i ệ n tr ườ ng. T ỷ s ố ñ ó ñượ c g ọ i là ñ i ệ n th ế t ạ i m ộ t ñ i ể m trong ñ i ệ n tr ườ ng )(rV 0 )( )( q rW rV = V ậ y ñ i ệ n th ế t ạ i m ộ t ñ i ể m trong ñ i ệ n tr ườ ng là ñạ i l ượ ng ñặ c tr ư ng cho ñ i ệ n tr ườ ng v ề m ặ t th ế n ă ng và có giá tr ị b ằ ng th ế n ă ng t ươ ng tác c ủ a ñ i ệ n tr ườ ng lên m ộ t ñơ n v ị ñ i ệ n tích d ươ ng ñặ t t ạ i ñ i ể m ñ ó. ð i ệ n th ế do m ộ t ñ i ệ n tích ñ i ể m Q gây ra t ạ i m ộ t ñ i ể m cách nó r là r Q rV επε 0 4 )( = và ñ i ệ n th ế do m ộ t h ệ ñ i ệ n tích ñ i ể m q 1 , q 2 , … q n gây ra t ạ i m ộ t ñ i ể m là ∑ = = n i i i r q rV 1 0 4 )( επε (v ớ i r i là kho ả ng cách t ừ ñ i ể m ñ ang xét ñế n ñ i ệ n tích q i ) Th ự c t ế ta không ñ o ñượ c ñ i ệ n th ế mà ch ỉ ñ o ñượ c hi ệ u ñ i ệ n th ế gi ữ a hai ñ i ể m trong ñ i ệ n tr ườ ng, ñượ c ñị nh ngh ĩ a: NMMN VVU − = ðơ n v ị c ủ a hi ệ u ñ i ệ n th ế và ñ i ệ n th ế là Von (Ký hi ệ u: V) Trong ñ i ệ n tr ườ ng ñề u E, n ế u gi ữ a hai ñ i ể m cách nhau d, có hi ệ u ñ i ệ n th ế U thì m ố i liên h ệ gi ữ a chúng là: U = E.d § 5. 3. ðƯỜNG SỨC ðIỆN TRƯỜNG VÀ ðIỆN THÔNG 5.3.1. ðường sức ñiện trường Vuihoc24h.vn 67 ðể có ñượ c hình ả nh c ụ th ể c ủ a ñ i ệ n tr ườ ng ng ườ i ta ñư a ra khái ni ệ m ñườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng ñượ c ñị nh ngh ĩ a: ðườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng là ñườ ng mà ti ế p tuy ế n t ạ i m ỗ i ñ i ể m c ủ a nó trùng v ớ i ph ươ ng c ủ a véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng t ạ i ñ i ể m ñ ó và có chi ề u ñườ ng s ứ c là chi ề u c ủ a ñ i ệ n tr ườ ng. Ng ườ i ta quy ướ c cách v ẽ ñườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng nh ư sau: S ố ñườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng v ẽ qua m ộ t ñơ n v ị di ệ n tích ñặ t vuông góc v ớ i ñườ ng s ứ c b ằ ng ñộ l ớ n c ủ a c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng t ạ i n ơ i ñặ t di ệ n tích ñ ó. V ớ i quy ướ c này ta d ễ dàng nh ậ n th ấ y ở n ơ i nào ñ i ệ n tr ườ ng m ạ nh các ñườ ng s ứ c v ẽ mau, và ng ượ c l ạ i n ơ i nào ñ i ệ n tr ườ ng y ế u các ñườ ng s ứ c v ẽ th ư a. ðườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng có ñặ c ñ i ể m: Là ñườ ng cong h ở , không c ắ t nhau, xu ấ t phát t ừ ñ i ệ n tích d ươ ng, k ế t thúc ở ñ i ệ n tích âm ho ặ c ở vô c ự c. D ướ i ñ ây là hình ả nh ñườ ng s ứ c ñ i ệ n tr ườ ng m ộ t s ố tr ườ ng h ợ p ( hình 5.3) Hình 5.3 5.3.2. ðiện thông Gi ả s ử có di ệ n tích S trong ñ i ệ n tr ườ ng, ta t ưở ng t ượ ng chia S thành nh ữ ng di ệ n tích dS vô cùng nh ỏ , sao cho ñ i ệ n tr ườ ng E qua dS là ñề u. Khi ñ ó ng ườ i ta ñị nh ngh ĩ a ñ i ệ n thông qua di ệ n tích dS là: α cos⋅=⋅= EdSSdEdN r r . Trong ñ ó Sd r là véc t ơ y ế u t ố di ệ n tích h ướ ng theo pháp tuy ế n c ủ a dS và có ñộ l ớ n b ằ ng di ệ n tích dS, α là góc h ợ p b ở i véc t ơ pháp ñơ n v ị n r c ủ a y ế u t ố di ệ n tích dS và véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng E r T ừ ñị nh ngh ĩ a ta suy ra ñ i ệ n thông qua di ệ n tích S là: ∫∫ == SS S EdSdNN α cos Chú ý: V ớ i di ệ n tích S là m ặ t cong thì véc t ơ pháp tuy ế n ñơ n v ị n r luôn h ướ ng ra phía l ồ i c ủ a m ắ t cong. + - + - Vuihoc24h.vn 68 5.3.3. ðịnh lý Oxtrogratxki – Gauss (O - G) a) ðịnh lý Xét một mặt kín S bao quanh ñiện tích ñiểm Q, ta vẽ một mặt cầu qua tâm Q, bán kính R nằm trong S (hình 5.4). Do tính ñối xứng của mặt cầu nên véc tơ cường ñộ ñiện trường E r tại mọi ñiểm trên mặt cầu có ñộ lớn bằng nhau và có phương vuông góc với mặt cầu tức là trùng với phương véc tơ n r . Ta có: N Mặt cầu ∫∫ == MCMC dSESdE r r Với 2 0 4 R Q E επε = và 2 4 RdS MC π = ∫ nên N mặt cầu = εε 0 Q Vì các ñườ ng s ứ c ñ i qua m ặ t c ầ u ñề u ñ i qua m ặ t kín, nên ñ i ệ n thông qua m ặ t kín S và m ặ t c ầ u nh ư nhau, t ứ c là: N mặt kín = εε 0 Q Tr ườ ng h ợ p m ặ t kín S bao quanh nhi ề u ñ i ệ n tích ta d ễ dàng suy ra: N mặt kín εε 0 ∑ ∫ == i MK q SdE r r ð ây là bi ể u th ứ c c ủ a ñị nh lý O - G ñượ c phát bi ể u: ð i ệ n thông g ử i qua m ặ t kín b ấ t k ỳ bao quanh các ñ i ệ n tích b ằ ng t ổ ng ñạ i s ố các ñ i ệ n tích b ị m ặ t kín bao quanh chia cho h ằ ng s ố ñ i ệ n và h ằ ng s ố ñ i ệ n môi c ủ a môi tr ườ ng. b) Ứng dụng ñịnh lý - Xác ñị nh véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng do m ộ t m ặ t ph ẳ ng vô h ạ n mang ñ i ệ n ñề u v ớ i m ậ t ñộ ñ i ệ n tích m ặ t σ gây ra t ạ i m ộ t ñ i ể m, ở ngoài m ặ t ph ẳ ng có k ế t qu ả là: Véc t ơ c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng t ạ i m ọ i ñ i ể m ñề u b ằ ng nhau, có h ướ ng vuông góc v ớ i m ặ t ph ẳ ng, ñ i ra kh ỏ i m ặ t mang ñ i ệ n d ươ ng và ñ i vào m ặ t ph ẳ ng mang ñ i ệ n âm, có ñộ l ớ n: + S R Q Hình 5.4 Vuihoc24h.vn 69 εε σ 0 2 =E - T ừ k ế t qu ả trên ta suy ra ñ i ệ n tr ườ ng do hai m ặ t ph ẳ ng vô h ạ n mang ñ i ệ n ñề u và trái d ấ u ch ỉ t ồ n t ạ i trong không gian gi ữ a 2 m ặ t ph ẳ ng có chi ề u h ướ ng t ừ m ặ t ph ẳ ng mang ñ i ệ n d ươ ng ñế n m ặ t ph ẳ ng mang ñ i ệ n âm và có ñộ l ớ n: εε σ 0 =E § 5.4. HIỆN TƯỢNG ðIỆN HƯỞNG VÀ PHÂN CỰC ðIỆN MÔI 5.4.1. Hiện tượng ñiện hưởng a) Hiện tượng Khi ñặt một vật dẫn bằng kim loại BC gần một vật mang ñiện A thì ñiện trường của vật mang ñiện sẽ tác dụng lên các electron tự do trong vật dẫn BC làm chúng chuyển dời ngược chiều ñiện trường. Kết quả hai ñầu vật ñẫn sẽ mang ñiện trái dấu. Hiện tượng ñó ñược gọi là hiện tượng ñiện hưởng và các ñiện tích trái dấu xuất hiện 2 ñầu vật dẫn gọi là ñiện tích cảm ứng (hình 5.5). b) ðiều kiện cân bằng tĩnh ñiện. Khi có hiện tượng ñiện hưởng, trong lòng vật dẫn tồn tại hai ñiện trường: ðiện trường ngoài 0 E r do vật mang ñiện gây ra và ñiện trường phụ E ′ r do ñiện tích cảm ứng ở hai ñầu vật dẫn gây ra, hai ñiện trường này ngược chiều nhau. Khi E ′ r = 0 E r thì ñiện trườngtrong vật dẫn bằng không, các electron trong vật ngừng dịch chuyển, vật dẫn ñạt trạng thái cân bằng tĩnh ñiện. Như vậy, ñể ñạt trạng thái cân bằng tĩnh ñiện (các ñiện tích trong vật dẫn ở trạng thái cân bằng), phải có các ñiều kiện: - Véc tơ cường ñộ ñiện trường tại mọi ñiểm bên trong vật dẫn phải bằng không. - Véc tơ cường ñộ ñiện trường tại mọi ñiểm trên bề mặt vật ñẫn phải vuông góc với bề mặt. Với hiện tượng ñiện hưởng, khi vật ñang ở trong trạng thái cân bằng tĩnh ñiện, các ñiện tích cảm ứng hai ñầu vật dẫn không thay ñổi và có giá trị lớn nhất. c) Tính chất của vật dẫn cân bằng tĩnh ñiện Dễ dàng rút ra một số tính chất của vật dẫn cân bằng tĩnh ñiện: + + + - - - + ' E B C A o E Hình 5.5 Vuihoc24h.vn 70 - Mọi ñiểm trên vật ñẫn ñều có ñiện thế bằng nhau. - Nếu vật dẫn mang ñiện thì ñiện tích chỉ phân bố ở bề mặt của vật dẫn. - Nếu vật dẫn có hình dạng không ñều thì ñiện tích tập trung chủ yếu ở những chỗ lồi của vật. d) Ứng dụng - Do ñiện trường trong lòng vật dẫn bằng không, kể cả khi vật dẫn rỗng, nên có thể dùng nó như một màn tĩnh ñiện ñể bảo vệ máy móc và các dây dẫn tín hiệu không bị ảnh hưởng của ñiện trường ngoài (chẳng hạn ñặt các máy móc trong vỏ máy bằng kim loại nối ñất hay các dây dẫn tín hiệu có lưới kim loại bọc bên ngoài). - Lợi dụng tính chất ñiện tích tập trung nhiều ở chỗ lồi, người ta ñã tạo ra các mũi nhọn chống sét ở nhà cao tầng và mũi nhọn phóng ñiện, trung hoà ñiện tích trên thân máy bay, 5.4.2. Sự phân cực chất ñiện môi a) Hiện tượng Thực nghiệm chứng tỏ khi ñặt một thanh ñiện môi trong ñiện trường của một vật mang ñiện thì hai ñầu thanh ñiện môi cũng xuất hiện các ñiện tích trái dấu. Hiện tượng ñó ñược gọi là sự phân cực chất ñiện môi. Bề ngoài sự phân cực chất ñiện môi giống với hiện tượng ñiện hưởng, nhưng thực chất sự xuất hiện các ñiện tích trái dấu hai ñầu thanh ñiện môi không phải ñiện tích tự do mà là các ñiện tích liên kết. Ta có thể giải thích hiện tượng như sau: - Với chất ñiện môi có các phân tử chưa phân cực (N 2 , H 2 , ) là chất ñiện môi ở ñiều kiện bình thường các eletron trong nguyên tử phân bố ñối xứng quanh hạt nhân, vì thế tâm ñiện tích dương và ñiện tích âm trong nguyên tử trùng nhau. Khi ñặt chất ñiện môi vào ñiện trường, dưới tác dụng của ñiện trường tâm ñiện tích dương và ñiện tích âm bị dịch chuyển, mỗi phân tử trở thành một lưỡng cực ñiện. Các lưỡng cực ñiện trong khối chất ñiện môi sắp xếp dọc theo ñường + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - o E (a) + (b) + o E (c) Hình 5.6 Vuihoc24h.vn 71 sức ñiện trường, do ñó hai ñầu chất ñiện môi xuất hiện ñiện tích trái dấu (hình 5.6. a). - Với chất ñiện môi có các phân tử ñã phân cực NH 3 , H 2 O, là chất ñiện môi ở ñiều kiện bình thường các phân tử ñã là những lưỡng cực ñiện, nhưng do chuyển ñộng nhiệt, các lưỡng cực sắp xếp hỗn loạn. Khi ñặt khối ñiện môi trong ñiện trường, dưới tác dụng của ñiện trường các lưỡng cực ñiện sẽ quay và sắp xếp có trật tự nằm dọc theo ñường sức ñiện trường. Kết quả hai ñầu khối chất ñiện môi xuất hiện các ñiện tính trái dấu (hình 5.6.b). b) ðiện trường trong chất ñiện môi. Khi khối chất ñiện môi bị phân cực, trong lòng chất ñiện môi xuất hiện ñiện trường phụ E ′ ngược chiều với ñiện trường ngoài 0 E , nên ñiện ttrường trong lòng chất ñiện môi là: EEE ′ += r r r 0 , về ñộ lớn: 00 EEEE < ′ − = ; Các phép tính chứng tỏ E tỷ lệ với E 0 . Ta có thể ñặt : ε 0 E E = với ε là hàng số chất ñiện môi của môi trường. Vậy hằng số chất ñiện môi cho biết cường ñộ ñiện trường trong chất ñiện môi giảm ñi bao nhiêu lần so với trong chân không. c) Chất ñiện môi ñặc biệt Trong tự nhiên có một số chất ñiện môi tinh thể có tính chất ñặc biệt ñược gọi là ñiện môi Séc nhét. - ðiện môi Secnhet có hằng số ñiện môi phụ thuộc nhiệt ñộ, vào ñiện trường ngoài. - Ứng với một nhiệt ñộ xác ñịnh ñiện môi Secnhet còn có tính chất: Khi kéo hoặc nén khối ñiện môi theo những phương ñặc biệt thì hai ñầu khối ñiện môi xuất hiện các ñiện tích trái dấu (hiệu ứng áp ñiện thuận); Ngược lại khi ñặt hai ñầu khối ñiện môi một hiệu ñiện thế thì khối ñiện môi có thể bị nén hoặc bị giãn (hiệu ứng áp ñiện nghịch). Lợi dụng tính chất ñặc biệt của ñiện môi Secnhet người ta chế tạo các máy biến ñổi dao ñộng âm thành dao ñộng ñiện hoặc chế tạo các máy phát siêu âm. § 5.5. NĂNG LƯỢNG ðIỆN TRƯỜNG 5.5.1. Năng lượng hệ hai ñiện tích Ta ñã biết, nếu ñặt hai ñiện tích ñiểm q 1 , q 2 cách nhau một khoảng r thì thế năng tương tác giữa chúng là: r q q r q q r qq WW επεεπεεπε 0 1 2 0 2 1 0 21 2112 42 1 42 1 4 +=== Vuihoc24h.vn 72 Trong ñ ó: 1 0 2 4 V r q = επε và 2 0 1 4 V r q = επε là ñ i ệ n th ế t ạ i q 1 và q 2 Do ñ ó n ă ng l ượ ng t ươ ng tác c ủ a h ệ hai ñ i ệ n tích q 1 và q 2 là: 2211 2 1 2 1 VqVqW += 5.5.2. Năng lượng ñiện trường Xét h ệ là hai b ả n c ủ a m ộ t t ụ ñ i ệ n ph ẳ ng ñượ c tích ñ i ệ n, có ñ i ệ n l ượ ng hai b ả n là +q và -q, khi ñ ó n ă ng l ượ ng t ươ ng tác ñ i ệ n gi ữ a hai b ả n t ụ là: ).( 2 1 )( 2 1 2 1 2121 VVqVqqVW −=−+= V ớ i h ệ hai b ả n tích ñ i ệ n trái d ấ u, ñặ t g ầ n nhau ta ñ ã có: εε σ 0 =E và dEVV . 21 = − ở ñ ây, S là di ệ n tích các b ả n t ụ , d là kho ả ng cách hai b ả n t ụ . T ừ ñ ó ta có: VEdEES ∆⋅=⋅⋅⋅= 2 00 2 1 2 1 W εεεε V ớ i dSV . = ∆ là th ể tích gi ữ a hai b ả n t ụ và c ũ ng là th ể tích không gian có ñ i ệ n tr ườ ng. Nh ư v ậ y n ă ng l ượ ng c ủ a t ụ ñ i ệ n ph ụ thu ộ c vào c ườ ng ñộ ñ i ệ n tr ườ ng và ph ụ thu ộ c vào vùng không gian có ñ i ệ n tr ườ ng nên ñượ c g ọ i là n ă ng l ượ ng ñ i ệ n tr ườ ng. T ứ c là trong không gian V ∆ , có ñ i ệ n tr ườ ng v ớ i c ườ ng ñộ E s ẽ có n ă ng l ượ ng là: VEW ∆= 2 0 2 1 εε M ậ t ñộ n ă ng l ượ ng ñ i ệ n tr ườ ng là: 2 0 2 1 E E εεω = § 5.6. DÒNG ðIỆN KHÔNG ðỔI 5.6.1. Một số khái niệm - Dòng ñ i ệ n là dòng chuy ể n d ờ i có h ướ ng c ủ a các ñ i ệ n tích d ướ i tác d ụ ng c ủ a ñ i ệ n tr ườ ng. - Ng ườ i ta quy ướ c chi ề u dòng ñ i ệ n là chi ề u chuy ể n d ờ i c ủ a các ñ i ệ n tích d ươ ng. - C ườ ng ñộ dòng ñ i ệ n là ñạ i l ượ ng ñặ c tr ư ng cho ñộ m ạ nh y ế u c ủ a dòng ñ i ệ n và có giá tr ị b ằ ng l ượ ng ñ i ệ n tích chuy ể n d ờ i qua m ộ t ti ế t di ệ n c ủ a v ậ t d ẫ n trong m ộ t ñơ n v ị th ờ i gian. Vuihoc24h.vn [...]... a ñi n trư ng tĩnh Bi u th c và ý nghĩa c a ñi n th , hi u ñi n th 3- Nêu ñ nh nghĩa và ñ c ñi m c a ñư ng s c ñi n trư ng 4- Khái ni m ñi n thông ð nh lý Oxtrogratxki – Gauss v ñi n trư ng 74 5- Gi i thích hi n tư ng ñi n hư ng Nêu ñi u ki n và tinh ch t c a v t d n cân b ng tĩnh ñi n 6- Gi i thích hi n tư ng phân c c ñi n môi 7- L p bi u th c tính năng lư ng ñi n trư ng n v h 4 c2 o ih u V 75 ... tr ih u V - Cho dòng ñi n h p lý qua m t s b ph n ho c dùng các d ng c ñ c bi t ghi l i các dòng ñi n sinh v t trong cơ th ta cũng bi t ñư c ho t ñ ng c a các b ph n c th trong toàn cơ th sinh v t, t ñó cũng có th ch n ñoán hay ch a ñư c m t s b nh c a cơ th sinh v t CÂU H I ÔN T P 1- Trình bày các khái ni m ñi n trư ng và véc véc tơ cư ng ñ ñi n trư ng Nguyên lý ch ng ch t ñi n trư ng 2- Ch ng minh... nói ñ n m t s ng d ng trong lĩnh v c nông – sinh hoc: h 4 c2 o - Nghiên c u ñi n tr c a các môi trư ng có th cho ta bi t m t s thông tin v c u t o, ñ c ñi m và tính ch t c a môi trư ng Ví d xác ñ nh ñi n tr c a ñ t ta có th bi t ñư c m t cách ñ nh tính, các thành ph n c a ñ t, bi t ñư c sơ lư c tính ch t các lo i ñ t và c u trúc c añ t - Nghiên c u ñi n th các b ph n trên cơ th sinh v t có th giúp . chất ñiện môi sắp xếp dọc theo ñường + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - o E (a) + (b) + o E . vật dẫn. - Nếu vật dẫn có hình dạng không ñều thì ñiện tích tập trung chủ yếu ở những chỗ lồi của vật. d) Ứng dụng - Do ñiện trường trong lòng vật