Điều kiện cân bằng tĩnh điện, Tính chất của vật dẫn mang điện 1.1.. Điều kiện cân bằng tĩnh điện: Véc tơ cường độ điện trường trong vật dẫn bằng không: Thμnh phần tiếp tuyến của véc tơ
Trang 1Ch−¬ng II
VËt dÉn
Kim lo¹i: h¹t dÉn lμ c¸c ®iÖn tö tù do
Trang 21 Điều kiện cân bằng tĩnh điện, Tính chất của vật dẫn mang điện
1.1 Điều kiện cân bằng tĩnh điện:
Véc tơ cường độ điện trường trong vật dẫn
bằng không:
Thμnh phần tiếp tuyến của véc tơ cường độ
điện trường trên bề mặt vật dẫn bằng không:
0
E r tr =
0
=
0
Er tr =
1.2 Tính chất của vật dẫn mang điện
x Vật dẫn lμ vật đẳng thế
0 s
d E s
d E V
V
N M
t
N M
N
M ư = ∫ r r = ∫ r r =
.N
.M
Trang 3y Điện tích chỉ phân bố trên bề mặt của vật
dẫn bên trong vật dẫn điện tích bằng 0
0 S
d D
q
S
∑ ∫ r r vì Dr = ε0ε Er = 0
∑q i
S
1.3 ứng dụng
Lồng Faraday Er = 0
Máy phát tĩnh điện WandeGraf
Hiệu ứng mũi nhọn, gió điện:
Giải phóng điện tích trên máy
bay, phóng điện bảo vệ máy
điện, cột thu lôi
z Véc tơ cường độ điện trường luôn
vuông góc với bề mặt vật dẫn
E r
Trang 42 Hiện tượng điện hưởng
A
B tích điện âm được đưa gần A
A lúc đầu không tích điện
B
-
+
+ +
S
=
Φ
S
q '
q = ưΔ
Δ
|' q
|
| q
Δq’
Δq
0 E
E
E r tr = r ng + r 0 =
ĐL về các phtử tương ứng: điện tích cảm ứng
trên các phtử tương ứng có giá trị bằng nhau
ng
E r
+
+
+
-0
E r
cảm ứng xuất hiện trên vật dẫn (lúc đầu không
tích điện) khi đặt trong điện trường ngoμi
lμ hiện tượng các điện tích
Trang 5Điện hưởng một phần vμ điện hưởng toμn phần
B
V
ư
ư
ư
ư
ư ư ư
ư
ư
q
q’ +A
+
+ + + + Điện hưởng một phần q’< q
Điện hưởng toμn phần q’= q
3 Điện dung của vật dẫn cô lập
Q
Q ~ V
C - Hệ số tỷ lệ gọi lμ điện dung
=> Q=CV
V
Q
V=1 => C=Q có giá trị bằng điện tích cần
truyền cho vật để điện thế của nó tăng thêm 1
đơn vị
R
A mang điện tích, B chịu điện hưởng+
+
+
+
+
+
+
+
Trang 6Cầu KL bán kính R, Q=1, V=1, C=1F
R 4
Q V
0 ε πε
=
Von 1
Culong
1 Fara
) m ( 10
9 10
86 , 8 4
1 4
1
0
= π
= ε πε
=
Gấp 1500 lần bán kính trái đất!
4 Hệ vật dẫn tích điện cân bằng, tụ điện
4.1 Điện dung vμ hệ số điện
hưởng
-1 +
+ -
q1V1
+ 2+ -
-q2V2
3 +
+
-q3V3
Hệ ba vật dẫn 1, 2, 3:
Điện tích q1, q2, q3
Điện thế tương ứng: V1, V2, V3
Trang 7q2=C21V1+C22V2+C23V3
q3=C31V1+C32V2+C33V3
C11 C12 C13
Cik = C21 C22 C23
C31 C32 C33
Ci=k Điện dung; Ci≠k hệ số điện hưởng có tính tương hỗ nên Cik = Cki Nếu có n vật dẫn thì
i,k=1, 2, ,n
4.2 Tụ điện: Gồm hai vật dẫn có
tương tác điện hưởng toμn phần
B
ư
ư
ư
ư
ư ư ư
ư
ư
q1
q2 +A
+
+ + + +
a Tính chất I: q1+q2=0
+ +
+
+ +
+ +
+ +
q2’
S
0 q
q S
d
S
= +
=
∫ r r
Cik đối xứng
Trang 8b.Tính chất II:
q1=C11V1+C12V2
q2=C21V1+C22V2
q1=C11V1+C12V2 -q1=C21V1+C22V2
q1=C(V1-V2)
q2=-C(V1-V2)
C lμ điện dung của tụ điện;q1>0 ,C>0=>V1>V2
Chứng minh: Nối vỏ ngoμi B với đất q2’=0 :
(C11+C21)V1+(C12+C22)V2=0
C11=-C21 vμ C22=-C12
C11 =C22 = C vμ C21 = C12=-C
c.Tính chất III: q = q1=- q2
q = C(V1-V2)= CU
U hiệu điện thế giữa 2 bản cực tụ
Trang 9a.Tô ®iÖn ph¼ng +Q+ -Q
+ + +
-S d
ε ε
σ
=
=
−
=
0
2 1
d
d
E V
V U
S
d
Q S
S d
U
0
0 ε = ε ε ε
σ
=
d
S
C ε0ε
=
⇒
b Tô ®iÖn cÇu
R1
R2
) R
1 R
1 ( 4
Q V
V
U
2 1
0
2
ε πε
=
−
=
1 2
2 1
0
R R
R R
4 U
Q C
−
π ε
ε
=
=
⇒
c Tô ®iÖn trô
1
2 0
2 1
R
R ln 2
Q V
V
U
l ε πε
=
−
=
1
2
R R
0
ln
2 U
Q
=
=
⇒
V1 V2
R2
l R1
l
Trang 10d R
R
R )
R
R
R 1
ln(
R
R ln
1
1 2
1
1 2
1
d
S d
R
2
C = ε 0 ε π = ε 0 ε
Điện dung C của tụ điện bất kỳ ~ thuận ε & S
vμ ~ nghịch d
d Một số loại tụ điện đang sử dụng
•Tụ điện không khí thay đổi
đ−ợc điện dung
•Tụ điện giấy,
tụ dầu
Kim loại
Giấy cách điện
kim loại
Giấy cách điện Giấy cách điện
Kim loại
...C11=-C21 vμ C22 =-C 12< /sub>
C11 =C22 = C vμ C21 = C 12< /sub>=-C
c.Tính chất III: q = q1 =- q2< /sub>... -q1=C21 V1+C22 V2< /sub>
q1=C(V1-V2< /sub>)
q2< /sub>=-C(V1-V2< /sub>)
C lμ điện dung tụ điện; q1>0...
q2< /sub>=C21 V1+C22 V2< /sub>
q1=C11V1+C 12< /sub>V2< /sub> -q1=C21 V1+C22 V2< /sub>