1 Dien truong tinh 1120 2020 ppt Compatibility Mode 1 Mở đầu 2 Định luật Coulomb 3 Điện trường 4 Định lý Ostrogratxki Gauss 5 Điện thế Hiệu điện thế 1 PHẦN 2 ĐIỆN HỌC Chương I ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH Vu T ie.
PHẦN 2: ĐIỆN HỌC Chương I: ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH La en Định luật Coulomb m Mở đầu Ti Điện trường Vu Định lý Ostrogratxki - Gauss Điện - Hiệu điện 1.1 Định luật Coulomb a Lực tương tác điện tích điểm r2 ! ! q1q2 r Tổng quát: F = k r r Vu F =k q1 q Ti en La m F Lực tương tác tĩnh điện điện tích q1, q2 đặt chân khơng, có phương nằm đường thẳng nối điện tích, có chiều phụ thuộc vào dấu điện tích, có độ lớn tỉ lệ thuận tích số q1, q2 tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng C2 Nm -12 hệ số tỉ lệ: k = với: e = ,85 10 số điện = 9.10 2 N m 4pe C F Trong mơi trường có số điện môi e: Fe q1q2 k = FG m1m2 G Ä Với electron: q = 1,6.10-19 C, m = 9,31.10-31 kg ! ! q1q2 r F =k er r Fe = 4,17.10 42 FG 1.1 Định luật Coulomb b Nguyên lý chồng chất lực F Hệ điện tích ! phân bố rời rạc: q1, q2, , qn tác dụng lực F lên điện tích q0 n ! ! ! ! ! F =F1 + F2 + + Fn = å Fi La m n ! ! i =1 + + Fn = å Fi lực tác dụng điện tích thứ i lên q0 q1 ! F2 q0 ! F3 q2 q3 en i =1 ! F1 Ti F Hệ điện tích phân bố liên tục: Vật mang điện tích q tác dụng lực lên điện tích điểm q0 Vu S Fi q0 dq F= 4pee (Vò ) r q0 r dq t cầu đồng chất phân bố điện tích Q1 Q2 cách r Û điện tích điểm có độ lớn Q1 Q2 đặt tâm cầu Q1 Q2 r 1.2 Điện trường 1.2.1 Khái niệm điện trường “Trường” : Không gian mà đại lượng vật lý xác định điểm - Trường vector - Trường vô hướng en La m t Điện trường: khoảng không gian bao quanh điện tích, thơng qua tương tác (lực) tĩnh điện xác định Điện tích thử Q Ti 1.2.2 Vector cường độ điện trường Vu F Điện trường điện tích Q gây ra: t Lực tác dụng Q q0 ! ! ! Qq0 r ổ Q rử F =k = q0 ỗ k ÷ = q0 E r r è r rø ! ! ! F Q r Þ E= =k q0 r r r t Cường độ điện trường điểm đại lượng Q Q Q E = k = = 10 vật lý có độ lớn độ lớn lực điện trường 2 r pee r r tác dụng lên đơn vị điện tích đặt điểm 10 t Đơn vị: N/C V/m 1.2 Điện trường 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường F Điện trường gây hệ hai điện tích điểm q1 q2: Lực F tác dụng lực lên q0 (đặt P): ! ! ! ! ! ! t có: F = F1 + F2 Þ F = F1 + F2 q0 q0 q0 t Điện trường gây q1 q2 P ! ! E F en La m ! F2 Ti ! ! æ q1 r1 q2 r2 ỗỗ + ữữ 4pee è r1 r1 r2 r2 ø q0 E2 Vu ! ! ! E = E1 + E2 = ! r1 ! E1 ! P !F ! r2 q2 q1 F Điện trường gây n điện tích điểm phân bố rời rạc q1, q2, , qn : ! n ! n ! ! ! ! qi ri E =E1 + E2 + + En = å Ei = å pee r i =1 i =1 i ri t Vector E gây hệ điện tích điểm điểm tổng vector cường độ điện trường gây điện tích hệ điểm n ! ! ! ! ! E =E1 + E2 + + En = å Ei = P i =1 4pee ! qi ri å i =1 ri ri n + - + ++ 11 1.2 Điện trường 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường F Điện trường gây vật mang điện có điện tích phân bố liên tục: t Chia vật thành vô số phần tử vô nhỏ điện tích dq Û điện tích điểm S EP La ! 9.109 dq r dEP = e r2 r m t Điện trường gây dq điểm!P cách dq đoạn r: en dEi P Ti t Điện trường gây vật mang điện P: ! ! ! 9.109 dq r EP = ò dE = ò e r r tồn bơ vât tồn bơ vât Vu P ü Dây tích điện có độ dài l: dq = ldl với l: mật độ điện dài (C/m) ü Mặt tích điện có diện tích S:dq = sdS với s: mật độ điện mặt (C/m2) ü Khối tích điện tích V: dq = rdV với r : mật độ điện khối (C/m3) r r dq dq ! ldl r ò(l ) r r ! 9.109 sdS r! ÞE= e (òl ) r r ! 9.109 rdV r! ÞE= e (òl ) r r ! 9.109 ÞE= e 12 1.2 Điện trường " ! 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường a Điện trường gây lưỡng cực điện -q Lưỡng cực điện: Hệ điện tích điểm trái dấu " lớn " có độ cách khoảng ℓ (rất nhỏ) pe = q ! ! E2 m ! a E a M La ! E1 en t Tại điểm nằm đường trung trực (r >> ℓ) ! ! ! Có: E = E1 + E2 với: E1 = E2 = Vu Ti hay: E = 2E1.cosa ; (cosa = ℓ/2r1) Þ E= q! 4pee r13 ! hay: E = q 4pee r12 ! pe 4pee0 r r r2 r1 0" ! pe 4pee r ! -q +q r t Tại điểm nằm trục lưỡng cực (r >> ℓ) ! Có: E = ! ! pe = q." +q -q " ! ! E +q ỵ í ngha pe: Bit pe xác định E lưỡng cực gây è pe đặc trưng cho tính chất điện lưỡng cực N 13 1.2 Điện trường 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường b Điện trường gây dây dẫn thẳng dài vô hạn La m Dây: độ dài l, điện tích Q, mật độ điện dài l y t Chia dây thành phần tử độ dài +l/2 dl vơ nhỏ, có điện tích dQ: Ti en Q dQ = dl = ldl l Vu t Điện trường P gây dQ: ! ! ! dE =dE x + dE y dl y O x dE = lx + l / dl E = E x = ò dE x = ò dE cos a = 4pee -lò/ (x + y )3 / ò (x dl +y ) 3/ = ll ( 2pee x x + l P a dEx a x dEy Q -l/2 2lx = 4pee x2 + y r t Điện trường P gây Q: l/2 x cosa = dQ dE 4pee x + y x > l Þ E = l 2pee0 x Q 14 4pee0 x 1.2 Điện trường 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường c Điện trường gây dây tròn dQ = ldl r La m R O h P a en Q Dây tròn: bán kính R, mật độ điện dài l, điện tích Q dEx a x dE Vu Ti dEy t Chia dây thành phần tử độ dài dl, điện tích dQ = ldl ! ! ! t Điện trường P gây dQ: dEP = dE x + dE y với dEx = dE.cosa t Điện trường P gây Q: dQ l h E = Ex = ò cos a = pee r pee r 0 vòng tròn E= Qh Qh = 4pee r 4pee h + R ( 2pR ò dl = l.2pR h 4pee r h > R: E = Q 4pee R Q 4pee r 15 1.2 Điện trường 1.2.3 Nguyên lý chồng chất điện trường d Điện trường gây mặt đĩa tích điện Đĩa: bán kính R, điện tích Q, mật độ điện mặt s: La m t Chia đĩa thành hình vành trịn bán kính x độ rộng dx, có: dQ = sds = s 2pxdx en dx R ò (h Vu 2psh E = E x = ò dE x = 4pee Ti t Điện trường M gõy bi dQ ổ ỗ s ỗ = 2ee ỗ R ỗỗ 1+ h è xdx ) 3/ + xR’ ữ ữ ữ ữữ ứ t Nu R đ ¥ « mặt phẳng vơ hạn: = E= dQ.h 4pee ( h + R )3/2 r x dQ dEx O h M R Q s E= điện trường 2ee 16 ... r 1.2 Điện trường 1.2.1 Khái niệm điện trường ? ?Trường? ?? : Không gian mà đại lượng vật lý xác định điểm - Trường vector - Trường vô hướng en La m t Điện trường: khoảng khơng gian bao quanh điện. .. mơ tả điện trường mà tiếp tuyến điểm trùng với phương vector cường độ điện trường điểm F Chiều đường sức điện trường chiều vector cường độ điện trường Vu F Quy ước: vẽ số đường sức điện trường. .. đường sức cường độ điện trường E F Điện phổ: tập hợp đường sức điện trường 18 1.3 Định lý Ostrogradski-Gauss 1.3.1 Điện cảm Điện thông La m a Điện cảm Vu Ti en Vector cường độ điện trường: ! ! q r