Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Kỹ thuật HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ BỘ MÔN VẬT LÝ VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1 Chương 5 TRƯỜNG TĨNH ĐIỆNTRƯỜNG TĨNH ĐIỆN NỘI DUNG 1. Tương tác điện - Định luật Culông (Coulomb). 2. Điện trường. 3. Điện thông. Định lý O – G và ứng dụng.3. Điện thông. Định lý O – G và ứng dụng. 4. Tính chất thế và Lưu số véc tơ cường độ điện trường. 5. Công của lực điện trường. Điện thế, Hiệu điện thế. I. TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB 1. Sự nhiễm điện và một số khái niệm. - Cách làm nhiễm điện cho vật: có 3 cách cọ xát , tiếp xúc và hưởng ứng. - Có hai loại điện tích: dương (+) và âm (-). Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. - Điện tích có giá trị nhỏ nhất gọi là điện tích nguyên tố: 19 e 1, 6.10 C− = 31 em 9,1.10 kg− = - Điện tích của một vật nhiễm điện luôn bằng bội số nguyên lần của điện tích nguyên tố: Q = ne Giá trị tuyệt đối của điện tích được gọi là điện lượng. Điện tích của một chất điểm gọi là điện tích điểm. I. TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB 2. Thuyết điện tử: gồm các luận điểm sau - Vật chất được cấu tạo từ các nguyên tử (gồm một hạt nhân mang điện tích dương và các electron quay xung quanh). Ở trạng thái thường, nguyên tử trung hoà điện. - Khi nguyên tử mất electron ⇒ ion dương. Khi nguyên tử- Khi nguyên tử mất electron ⇒ ion dương. Khi nguyên tử nhận electron ⇒ ion âm - Các (e) có thể chuyển động tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, từ vật này sang vật khác gây ra sự nhiễm điện của vật. 3. Định luật bảo toàn điện tích. Phát biểu: Hệ cô lập thì điện tích của hệ được bảo toàn. I. TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB 3. Định luật Coulomb. 12F r 12r r + - q2q1 12F → 12r → + + q2q1 12F I. TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB Phát biểu: 1 2 12 1 2 12 12 2 2 0 1 . . 4 q q r q q r F k r r r rπε → → → = = Với: 12 2 2 0 8,86.10 C Nm− ε ≈ là hằng số điện 9 2 21 k 9.10 Nm C= ≈ πε là hằng số Cu lông (1) Trong môi trường vật chất đẳng hướng, lực tương tác giảm đi ε lần: ε = → → ck 12 F F F → − − − − Phương: Chiều: Modun: Điểm đặt: 1 2 2 q q F k r = ε 0 k 9.10 Nm C 4 = ≈ πε là hằng số Cu lông I. TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB0q - Định luật Coulomb đối với hệ điện tích điểm: khi điện tích q0 đặt trong hệ điện tích điểm q1, q2, …, qn thì lực tĩnh điện tác dụng lên q0: ∑=+++= FFFFF rr L rrr ∑=+++= in FFFFF L21 II. ĐIỆN TRƯỜNG - Điện trường là môi trường vật chất bao quanh các điện tích, tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. 1. Khái niệm về điện trường: 3162016 + Q + q F r - q F r 2. Vectơ cường độ điện trường: → ME → →→ = EqFM E → q > 0: F E → → ↑↑ II. ĐIỆN TRƯỜNG q F E → → = ĐT tĩnh: E → không thay đổi theo tg. ĐT đều: E → không thay đổi theo kg. Đơn vị đo cường độ điện trường: (Vm) q > 0: F E → → ↑↑ q < 0: F E → → ↑↓ 3. Vectơ CĐĐT do một điện tích điểm gây ra: 2 2 0 Q r 1 Q r E k . . . r r 4 r r → → → = = ε πε ε Phöông: Chieàu: Ñoä lôùn: → E II. ĐIỆN TRƯỜNG 2 Q E k r = ε + M → E → r - M → E → r Ñoä lôùn: Ñieåm ñaët: rε 4. Vectơ CĐĐT do hệ điện tích điểm gây ra: ∑ = →→ = n 1 i iEE 1E → (Nguyên lí chồng chất điện trường) II. ĐIỆN TRƯỜNG → E + - 2E → q1 q2 M 5. Vectơ CĐĐT do một vật tích điện gây ra: ∫ →→ = ñieänmangaätv EdE →→ = r . r dq kEd 3 lddSdVdq λ=σ=ρ= II. ĐIỆN TRƯỜNG M → Ed→ r dq lddSdVdq λ=σ=ρ= ρ: mật độ điện khối σ: mật độ điện mặt λ: mật độ điện dài a. Khái niệm về LCĐ: → l + q1 - q2 LCĐ là một hệ hai điện tích +q và –q đặt cách nhau một khoảng nhỏ l II. ĐIỆN TRƯỜNG 6. Lưỡng cực điện. đặt cách nhau một khoảng nhỏ l Mỗi lưỡng cực điện được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là mômen lưỡng cực điện: ep q → → = l + q1 - q2 ep q → → = l 1E → b. Điện trường gây bởi lưỡng cực điện. 1 2E E E= + ur uur uur 1 2 kq 2 E 2E .cos 2 . r r ⇒ = α = l - Xét điểm M trên mặt phẳng trung trực của lưỡng cực điện. CĐĐT tại M: II. ĐIỆN TRƯỜNG - -q M r r1 + +q 1E ep → E → 2E → α 1 2 1 1 E 2E .cos 2 . r r e 3 3 1 kq kp E r r ⇒ = = l e 3 kp E r = − uur ur Vậy: E E E+ −= + ur uur uur 2 2 2 2 2 2 kq kq r r E E E kq r r r .r − + + − + − − + − ⇒ = − = − = uur Xét điểm M trên giá của lưỡng cực điện. CĐĐT tại M: Mà: r r 2; r r 2− += + = −l l II. ĐIỆN TRƯỜNG ep → + +q - -q E → − e 3 2kp E r = uur ur E → + E → r e 4 3 3 2r 2kq 2kp E kq r r r ⇒ = = = l l Hay: M E → + E → − E → M 7. Đường sức của điện trường: a) Định nghĩa: Đường sức của đt là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cđđt tại điểm đó, chiều của đsức là chiều của vectơ cđđt. M N ME → E → II. ĐIỆN TRƯỜNG b) Tính chất: c) Qui ước vẽ: M NE → Qua bất kì 1 điểm nào trong điện trường cũng vẽ được 1 đường sức. Các đường sức không cắt nhau. dS Số đường sức xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương của đường sức bằng độ lớn của vectơ cđđt tại đó. 8. Điện phổ: Tập hợp các đsức điện trường gọi là điện phổ (phổ của điện trường). Điện phổ cho biết phân bố điện trường một cách trực quan Điện trường đều II. ĐIỆN TRƯỜNG + Điện trường đều có các đường sức song song cách đều nhau. Đường sức của điện trường tĩnh thì không khép kín + Vectơ cảm ứng điện trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng: 1. Vectơ cảm ứng điện: 0D E= εε r r Q→ → Vectơ cảm ứng điện do một điện tích điểm gây ra: III. ĐỊNH LÍ OSTROGRADSKY – GAUSS (O – G) 3162016 ε = 2ε = 1 0E E → → = ε 3 Q D . r 4 r → → = π Vectơ cảm ứng điện không phụ thuộc tính chất của môi trường. Đơn vị đo: Cm2 E D d d D.dS.cos D. n .dS D.d S → → → → Φ ≡ Φ = α = =α → n D → dΦ = Φ ∫ Thông lượng cảm ứng điện gửi qua yếu tố diện tích dS: Thông lượng cảm 2. Thông lượng cảm ứng điện (điện thông): III. ĐỊNH LÍ OSTROGRADSKY – GAUSS (O – G) (S) dS D D (S) dΦ = Φ ∫ Thông lượng cảm ứng điện gửi qua mặt (S): Qui ước chọn pháp vectơ đơn vị: Mặt kín: chọn hướng ra ngoài; mặt hở: chọn tùy ý. Ý nghĩa của điện thông: là đại lượng vô hướng có thể âm, dương, hoặc = 0. Giá trị tuyệt đối của điện thông cho biết số đường sức gửi qua mặt (S). trong(S)q E d S → → = ∑ ∫ 3. Nội dung định lý O – G: Hay: Dạng tích phân: trong(S...
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ BỘ MÔN VẬT LÝ VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Chương TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN NỘI DUNG Tương tác điện - Định luật Culông (Coulomb) Điện trường Điện thông Định lý O – G ứng dụng Tính chất Lưu số véc tơ cường độ điện trường Công lực điện trường Điện thế, Hiệu điện I TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB Sự nhiễm điện số khái niệm - Cách làm nhiễm điện cho vật: có cách cọ xát , tiếp xúc hưởng ứng - Có hai loại điện tích: dương (+) âm (-) Các điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút - Điện tích có giá trị nhỏ gọi điện tích nguyên tố: e = 1, 6.10−19 C me = 9,1.10−31kg - Điện tích vật nhiễm điện ln bội số nguyên lần điện tích nguyên tố: Q = ne • Giá trị tuyệt đối điện tích gọi điện lượng • Điện tích chất điểm gọi điện tích điểm I TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB Thuyết điện tử: gồm luận điểm sau - Vật chất cấu tạo từ nguyên tử (gồm hạt nhân mang điện tích dương electron quay xung quanh) Ở trạng thái thường, nguyên tử trung hoà điện - Khi nguyên tử electron ⇒ ion dương Khi nguyên tử nhận electron ⇒ ion âm - Các (e) chuyển động tự từ nguyên tử sang nguyên tử khác, từ vật sang vật khác gây nhiễm điện vật Định luật bảo tồn điện tích Phát biểu: Hệ lập điện tích hệ bảo tồn I TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB Định luật Coulomb r q1 r12 q2 + - r F12 q1 → q2 → r 12 F12 + + I TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB Phát biểu: → → → q1q2 r12 q1q2 r12 F12 = =k (1) 4πε0 r r rr Với: ε0 ≈ 8,86.10−12 C2 / Nm2 số điện k = ≈ 9.109 Nm2 / C2 số Cu lông 4πε0 −Phương: Trong môi trường vật chất đẳng → −Chiều: hướng, lực tương tác giảm ε lần: F Modun: F = k | q1q2 | → − εr − Điểm đặt: →F ck F12 = ε q0 I TƯƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT COULOMB - Định luật Coulomb hệ điện tích điểm: điện tích q0 đặt hệ điện tích điểm q1, q2, …, qn lực tĩnh điện tác dụng lên q0: rr r r r F = F1 + F2 + L + Fn = ∑ Fi II ĐIỆN TRƯỜNG Khái niệm điện trường: - Điện trường môi trường vật chất bao quanh điện tích, tác dụng lực lên điện tích khác đặt Q qr + +F r qF - 3/16/2016 II ĐIỆN TRƯỜNG → → → F = qE Vectơ cường độ điện trường: EM → E M → → → →F q > 0: F ↑↑ E E= → → q q < 0: F ↑↓ E ĐT tĩnh: → E không thay đổi theo t/g → ĐT đều: E không thay đổi theo k/g Đơn vị đo cường độ điện trường: (V/m)