Microsoft PowerPoint vat dan & dien moi pptx Vật dẫn & Điện môi Lê Quang Nguyên www4 hcmut edu vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo com Nội dung a Vật dẫn cân bằng b Tụ điện c Năng lượng điện trường a[.]
Nội dung Vật dẫn Vật dẫn & Điện môi Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com a Vật dẫn cân b Tụ điện c Năng lượng điện trường Điện môi a b c d e Sự phân cực điện môi Điện trường điện môi Định luật Gauss điện môi Điều kiện liên tục mặt phân cách Các tính chất khác 1a Vật dẫn cân – Định nghĩa 1a Vật dẫn cân – Tính chất • Khi vật dẫn tích điện, electron đẩy chuyển động • Cho tới đến bề mặt vật dẫn • Vật dẫn trạng thái cân electron ngừng chuyển động định hướng, • hay dịng điện vật dẫn khơng • Điện trường vật dẫn không • Điện trường bề mặt vng góc với bề mặt có độ lớn σ E= ε0 σ mật độ điện tích bề mặt • Tất điện tích dư nằm mặt ngồi vật dẫn • Vật dẫn cân vật đẳng 1a Vật dẫn cân – Minh họa 1b Vật dẫn rỗng Điện tích bề mặt E = σ ε0 E=0 V = const Phẳng 1c Tụ điện – Định nghĩa • Là hệ gồm hai vật dẫn tích điện ngược dấu • Gọi q điện tích dương ΔV = V+ − V− > hiệu hai bản: q = C ∆V • C điện dung tụ điện, đo Farad (F) • Vật dẫn rỗng cân có tính chất vật dẫn đặc • Nếu đưa điện tích vào phần rỗng bề mặt phần rỗng có lớp điện tích cảm ứng • Điện trường bề mặt phần rỗng ⊥ với có độ lớn: E = σ ε0 Trụ Cầu Điện tích cảm ứng bề mặt Quả cầu −q, V− E A d A: diện tích bản; d: khoảng cách hai C = ε0 q, V+ C= 2πε 0l ln ( b / a ) C= 4πε 0ab b−a C = 4πε 0a a: bán l: chiều cao; a, b: bán a, b: bán kính kính kính ngồi cầu 1d Năng lượng điện trường 1d Năng lượng điện trường (tt) • Năng lượng tụ điện phẳng: 1 Ue = q∆V = C ∆V 2 • Năng lượng điện trường có mật độ : ue = ε 0E 2 E • Ta có: • Năng lượng trường (V): A ∆V = Ed d • Suy ra: A Ue = ε ( Ed ) = ε 0E 2Ω d C = ε0 Ω = Ad 2a Sự phân cực điện mơi • Khi đặt điện mơi điện trường ngồi, dipole điện mơi định hướng theo chiều điện trường, • tượng phân cực điện mơi • Khi phân cực, bề mặt điện môi xuất lớp điện tích liên kết uedV điện (V) Ue = ε ∫ E 2dV (V ) 2a Sự phân cực điện môi – Vectơ phân cực − + − + − + − + E0 − + − + − + − + • Khi phân cực momen dipole trung bình điện mơi khác khơng • Momen dipole trung bình tính đơn vị thể tích gọi vectơ phân cực P • Với điện mơi đẳng hướng vectơ phân cực tỷ lệ với điện trường điện mơi: P = ε0χE • χ > độ cảm điện (khơng có thứ ngun) 2a Sự phân cực điện mơi – Điện tích liên kết • Mật độ điện tích liên kết bề mặt điện môi xác định bởi: σ b = P ⋅n • P, n vectơ phân cực đơn vị pháp tuyến bề mặt; • n chọn hướng bề mặt 2b Điện trường điện môi σb < n − +P −+ −+ −+ E0 −+ −+ −+ −+ P n σb > 2b Điện trường điện mơi – Ví dụ Mặt đẳng E0 E = E0/ε E0 Mặt đẳng E0 E = E0/ε E0 • Điện tích liên kết tạo điện trường ngược chiều, làm cho điện trường điện mơi nhỏ • Nếu điện môi đẳng hướng lấp đầy khoảng hai mặt đẳng điện trường ngồi, • điện trường điện môi giảm ε lần −+ −+ Eb E0 −+ −+ ε=χ+1 số điện môi 2c Định luật Gauss điện mơi • Vectơ cảm ứng điện định nghĩa là: D = ε 0E + P • E điện trường điện mơi • Với điện mơi đẳng hướng: D = ε 0E + ε χ E = ε ( + χ ) E D = ε 0ε E 2c Định luật Gauss điện mơi (tt) • Định luật Gauss điện môi: D ∫ ⋅ ndS = QS (S ) • QS điện tích tự tồn phần (S), khơng cần xét đến điện tích liên kết • Dạng vi phân: divD = ρ • ρ mật độ điện tích tự 2e Các tính chất khác • Khi khoảng hai tụ điện lấp đầy điện môi đẳng hướng, điện dung tụ điện tăng lên ε lần • Mật độ lượng điện trường điện môi: 1 ue = ε 0ε E = E ⋅ D 2 2d Điều kiện mặt phân cách • Ở gần mặt phân cách hai điện mơi, • thành phần pháp tuyến D thay đổi liên tục: n D2n D1 D2 D1n D1n = D2n • thành phần tiếp tuyến E thay đổi liên tục: E1t = E2t E2 E1t E1 t E2t ...1a Vật dẫn cân – Minh họa 1b Vật dẫn rỗng Điện tích bề mặt E = σ ε0 E=0 V = const Phẳng 1c Tụ điện – Định nghĩa • Là hệ gồm hai vật dẫn tích điện ngược dấu • Gọi q điện tích dương... bản: q = C ∆V • C điện dung tụ điện, đo Farad (F) • Vật dẫn rỗng cân có tính chất vật dẫn đặc • Nếu đưa điện tích vào phần rỗng bề mặt phần rỗng có lớp điện tích cảm ứng • Điện trường bề mặt... cực điện mơi • Khi đặt điện mơi điện trường ngồi, dipole điện mơi định hướng theo chiều điện trường, • tượng phân cực điện mơi • Khi phân cực, bề mặt điện môi xuất lớp điện tích liên kết uedV điện