PHẦN 3 ĐIỆN HỌC A ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG I ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU LÔNG 1 Sự nhiễm điện của các vật Điện tích Tương tác điện Khi cọ xát những vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa vào dạ hoặc lụa thì nhữn[.]
PHẦN 3: ĐIỆN HỌC A ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG I ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LƠNG Sự nhiễm điện vật Điện tích Tương tác điện - Khi cọ xát vật thủy tinh, nhựa… vào lụa vật hút vật nhẹ mẩu giấy, sợi bông… Ta nói vật bị nhiễm điện - Điện tích điểm vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét - Có loại điện tích: điện tích dương (+) điện tích âm (-) + Các điện tích loại (dấu) đẩy + Các điện tích khác loại (dấu) hút Định luật Cu-lông Hằng số điện môi - Định luật Cu-lông: Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đặt chân khơng có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Trong đó: F: lực tương tác (F) k = 9.109: hệ số tỉ lệ (Nm2/C2) q1, q2: điện tích điện tích (C) r: khoảng cách điện tích (m) - Điện môi môi trường cách điện Hằng số điện mơi ε đặc trưng cho tính chất điện chất cách điện Khi đặt điện tích điện môi, lực tương tác nhỏ ε so với đặt chân không Nguyên lý chồng chất lực điện Giả sử có n điện tích điểm q 1, q2, ,qn tác dụng lên điện tích điểm q lực tương tác tĩnh điện F1→ , F2→, , Fn→ lực điện tổng hợp điện tích điểm tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện F→ = F1→ + F2→ + + Fn→ II THUYẾT ELECTRON ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH Cấu tạo ngun tử phương diện điện Điện tích nguyên tố * Cấu tạo nghuyên tử: - Hạt nhân mang điện dương nằm trung tâm, gồm: nơtron không mang điện proton mang điện dương - Các electron mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân - Số proton số electron nên ngun tử trung hịa điện * Điện tích electron proton điện tích nhỏ mà ta có nên ta gọi chúng điện tích nguyên tố (âm dương) - Điện tích electron: - e = - 1,6.10-19 C - Điện tích proton: + e = 1,6.10-19 C ⇒ Một điện tích bất kì: Thuyết electron - Thuyết dựa vào cư trú di chuyển electron để giải thích tượng điện tính chất điện vật gọi thuyết electron * Nội dung: - Electron rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi đến nơi khác Nguyên tử bị electron trở thành hạt mang điện dương gọi ion dương - Một nguyên tử trung hịa nhận thêm electron để trở thành hạt mang điện âm gọi ion âm - Vật nhiễm điện âm nếu: số electron > số proton - Vật nhiễm điện dương nếu: số electron < số proton Vật (chất) dẫn điện vật (chất) cách điện - Điện tích tự điện tích di chuyển từ điểm đến điểm khác phạm vi thể tích vật dẫn - Vật (chất) dẫn điện vật (chất) có chứa nhiều điện tích tự + Ví dụ: kim loại chứa electron tự do, dung dịch axit, bazo, muối chứa ion tự do… chất dẫn điện - Vật (chất) cách điện vật (chất) không chứa chứa điện tích tự + Ví dụ: không khí khô, thủy tinh, sứ, cao su… chất cách điện Sự nhiễm điện tiếp xúc - Nếu cho vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với vật nhiễm điện điện tích di chuyển từ vật nhiễm điện sang đẫn đến vật nhiễm điện dấu Đó nhiễm điện tiếp xúc Sự nhiễm điện hưởng ứng - Đưa cầu A nhiễm điện dương lại gần kim loại MN Khi cầu A hút electron dịch chuyển đầu M dẫn đến đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương Sự nhiễm điện MN gọi nhiễm điện cảm ứng * Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi III ĐIỆN TRƯỜNG - CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Điện trường - Điện trường dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích gắn liền với điện tích - Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt Cường độ điện trường - Cường độ điện trường điểm đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực điện trường điểm Nó xác định thương số độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt điểm độ lớn q Trong đó: E→ vecto cường độ điện trường (đơn vị: N/C V/m) - Điện trường điện tích điểm Q gây ra: - Nguyên lí chồng chất điện trường: + Các điện trường đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q cách độc lập với điện tích q chịu tác dụng từ trường tổng hợp + Các vecto cường độ điện trường điểm tổng hợp theo quy tắc hình bình hành Đường sức điện - Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vecto cường độ điện trường điểm Nói cách khác, đường sức điện đường mà lực điện tác dụng dọc theo - Hình dạng số đường sức điện: - Đường sức điện điện trường điện tích dương - Đường sức điện điện trường điện tích âm - Đường sức điện điện trường điện tích dương độ lớn - Đường sức điện điện trường điện tích dương điện tích âm độ lớn * Các đặc điểm đường sức điện: - Qua điểm điện trường có đường sức điện mà - Đường sức điện đường có hướng Hướng đường sức điện điểm hướng vecto cường độ điện trường điểm - Đường sức điện điện trường tĩnh điện đường khơng khép kín Nó từ điện tích dương kết thúc điện tích âm Trong trường hợp có điện tích đường sức từ điện tích dương vơ cực từ vơ cực điện tích âm - Số đường sức qua diện tích định đặt vng góc với đường sức điện điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường điểm * Điện trường điện trường mà vecto cường độ điện trường điểm có phương chiều độ lớn, đường sức điện đường thẳng song song cách IV CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN Cơng lực điện - Đặc điểm lực điện tác dụng lên điện tích đặt điện trường - Đặt điện tích dương q điện trường đều, chịu tác dụng lực điện: F→ = q.E→ - Độ lớn: F = q.E - Phương: song song với đường sức điện - Chiều: từ dương sang âm ⇒ Lực F→ lực không đổi * Công lực điện điện trường - Công lực điện di chuyển điện tích điện trường đề từ M đến N là: A = q.E.d đó: d = MH− độ dài đại số, M hình chiếu điểm đầu đường đi, H hình chiếu điểm cuối đường Chiều dương MH− với chiều điện trường ⇒ Công lực điện khơng phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường ⇒ Lực tĩnh điện lực ⇒ Trường tĩnh điện trường Thế điện tích điện trường - Thế điện tích đặt điểm điện trường đặc trưng cho khả sinh cơng điện trường đặt điện tích điểm - Điện trường đều: Chọn mốc âm WM = A = q.E.d + Với d khoảng cách từ M đến âm - Điện trường nhiều điện tích gây ra: Chọn mốc vô - Sự phụ thuộc WM vào điện tích q: + Thế điện tích điểm q đặt điểm M điện trường: WM = AM∞ = VM.q Với VM hệ số tỉ lệ không phụ thuộc vào q mà phụ thuộc vào vị trí M điện trường - Công lực điện độ giảm điện tích điện trường Khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N điện trường cơng mà lực điện trường tác dụng lên điện tích sinh độ giảm điện tích q điện trường AMN = WM - WN V ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ Điện - Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tạo đặt điện tích q Nó xác định thương số cơng lực điện tác dụng lên điện tích q q di chuyển từ M xa vô cực độ lớn q - Đơn vị: Vôn (V) - Điện đại lượng đại số Thường chọn điện đất điểm vô cực làm mốc (bằng 0) Hiệu điện - Hiệu điện hai điểm M, N điện trường đại lượng đặc trưng cho khả sinh công điện trường di chuyển điện tích từ M đến N Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên điện tích q di chuyển q từ M đến N độ lớn q - Đơn vị: Vôn (V) - Đo hiệu điện tĩnh điện tĩnh điện kế - Hệ thức hiệu điện cường độ điện trường VI TỤ ĐIỆN Tụ điện - Tụ điện hệ hai vật dẫn đặt gần ngăn cách lớp cách điện Mỗi vật dẫn gọi tụ điện - Tụ điện dùng để chứa điện tích - Tụ điện phẵng gồm hai kim loại phẳng đặt song song với ngăn cách lớp điện mơi - Kí hiệu tụ điện - Cách tích điện cho tụ: Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện Độ lớn điện tích tụ điện tích điện gọi điện tích tụ điện Điện dung tụ - Điện dung tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó xác định thương số điện tích tụ điện hiệu điện hai - Đơn vị: Fara (F) 1μF = 10F = 10-6F 1nF = 10-9F 1pF = 10-12F - Các loại tụ điện: tụ khơng khí, tụ giấy, tụ sứ… - Tụ có điện dung thay đổi gọi tụ xoay - Trên vỏ tụ thường ghi cặp số + VD: 10μF = 10F - 250V: 10μF = 10F điện dung tụ 250V giá trị giới hạn hiệu điện đặt vào tụ Quá giới hạn đó, tụ bị hỏng - Năng lượng điện trường tụ: Ghép tụ điện - Điện dung tụ phẳng: C=εS/4kπdd Trong đó: S: diện tích phần đối diện hai tụ (m2) d: khoảng cách hai tụ ε: số điện mơi k=9.109N.m2C2 B DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI I DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI – NGUỒN ĐIỆN Dịng điện - Dịng điện dịng điện tích dịch chuyển có hướng - Chiều quy ước dòng điện chiều dịch chuyển có hướng điện tích dương - Các tác dụng dịng điện: dịng điện có tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học, tác dụng từ, tác dụng tác dụng sinh lí, tác dụng từ tác dụng đặc trưng dòng điện Cường độ dịng điện Dịng điện khơng đổi - Cường độ dòng điện đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu dịng điện Nó xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t khoảng thời gian đó: - Dịng điện khơng đổi dịng điện có chiều cường độ khơng thay đổi theo thời gian - Đơn vị cường độ dòng điện: Ampe (A) Nguồn điện - Điều kiện để có dịng điện phải có hiệu điện đặt vào hai đầu vật dẫn điện - Nguồn điện thiết bị để tạo trì hiệu điện nhằm trì dịng điện mạch Suất điện động nguồn điện - Công nguồn điện công lực lạ thực làm dịch chuyển điện tích qua nguồn - Suất điện động E nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo công A lực lạ làm dịch chuyển đơn vị điện tích dương q ngược chiều điện trường bên nguồn điện độ lớn điện tích q đó: Đơn vị: Vôn (V)