Điện môi trong điện trường

Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Trường đại học sư phạm hà nội Khoa: vật lí *********** Mai thị hương điện môi điện trường Khoá luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: Vật lí Đại cương Giáo viên hướng dẫn khoa học Ths.GVC: Lê đình trọng Hà nội 2007 Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Lời cảm ơn Luận văn tốt nghiệp với đề tài Điện môi điện trường hoàn thành trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Giảng viên - Thạc sĩ Lê Đình Trọng, Thầy hướng dẫn xuất trình xây dựng hoàn thiệl đề tài Đồng thời xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tổ Vật lý Đại cương, quý thầy cô khoa Vật lý Trường Đại Học Sư phạm Hà Nội bạn sinh viên có đóng góp quý báu giúp cho đề tài hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2006 Người thực Mai Thị Hương Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Lời cam đoan Tôi khẳng định rằng: Đây công trình nghiên cứu khoa học riêng tôi, sức lực thân nghiên cứu hoàn thành sở kiến thức học môn Vật Lý Đại Cương tham khảo tài liệu có liên quan Nó không trùng với kết tác giả khác Người thực Mai Thị Hương Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Mục lục Trang LờI CảM Ơn Lời CAM ĐOAN Mở đầu Nội dung Chương 1: Điện môi, phân cực điện môi 1.1 Điện môi 1.2 Sự phân cực điện môi Chương 2: Điện trường điện môi 15 2.1 Điện trường điện môi 15 2.2 Sự biến thiên điện trường mặt giới hạn chất điện môi 19 2.3 Lực tác dụng lên điện tích đặt điện môi 23 Chương 3: Bài tập 27 3.1 Phân loại phương pháp giải số tập phần điện môi 27 3.2 Một số tập điện môi 29 3.2.1 Loại 1: Xác định điện trường,điện điện môi biết phân bố điện tích vật dẫn 29 3.2.2 Loại 2: Xác định phân bố điện tích 47 Kết luận 55 Tài liệu tham khảo 56 Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Mở đầu 1.lý chọn đề tài Vật lý đại cương kiến thức bản, phổ thông Trên sở nắm vững người nghiên cứu giảng dạy vật lý học sinh có kiến thức để sâu nghiên cứu môn vật lý Vật lý đại cương gồm nhiều phần: Cơ, nhiệt, điện, quang Để nắm vững ta phải sâu nghiên cứu lý thuyết lẫn tập Trong đề tài sâu nghiên cứu phần điện học Trong điện môi chương quan trọng điện học Nó có ứng dụng quan trọng đời sống, khoa học kỹ thuật, ví dụ như: hiệu ứng chất điện môi xennhet ứng dụng rộng rãi để biến đổi dao động đàn hồi thành dao động điện, máy thu công tác thăm dò địa chấn, máy phát siêu âm Tuy nhiên kiến thức chương trình bày cách sơ chương trình phổ thông Vì học sinh hiểu xác nắm bắt thông tin cách đầy đủ dẫn đến việc chậm chạp việc tìm hiểu ứng dụng khoa học kỹ thuật lĩnh vực nên khó theo kịp với phát triển khoa học kỹ thuật giới lý chọn đề tài nghiên cứu: Điện môi điện trường với mục đích góp phần đáp ứng nhu cầu dạy học nay, theo kịp mục tiêu đào tạo người XHCN nước ta giai đoan Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu điện môi điện trường Đối tượng nghiên cứu: Điện môi điện trường Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Nhiệm vụ nghiên cứu: - Một số kiến thức của: Điện môi điện trường cấu trúc, nội dung, lô gíc trình bày kiến thức điện môi -Soạn thảo số tập điển hình đề phương pháp giải Phương pháp nghiên cứu -Nghiên cứu tài liệu lý luận liên quan đến đề tài - Tổng hợp, phân tích kiến thức có liên quan Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Nội dung Chương 1: điện môi, phân cực điện môi 1.1 Điện môi 1.1.1 Định nghĩa Điện môi vật khả truyền điện tích không chứa hạt mang điện chuyển động tự Mỗi chất điện môi đặc trưng số điện môi gọi số phụ thuộc vào chất, trạng thái chất điện môi ( nhiệt độ, áp suất ) Thực nghiệm chứng tỏ với chất điện môi >1, với chân không = 1.1.2.Phân loại điện môi Theo quan điểm khoa học đại vật cấu tạo từ nguyên tử, phân tử gồm hạt mạng điện tích dương electron mang điện tích âm Tuỳ thuộc vào phân bố electron quanh hạt nhân mà ta phân biệt hai loại phân tử điện môi: Phân tử cực phân tử có cực tương ứng với hai loại điện môi: Điện môi cực điện môi có cực - Điện môi không cực chất điện môi cấu tạo từ phân tử không cực tức loại phân tử có phân bố electron đối xứng xung quanh hạt nhân Vì chưa đặt vào điện trường tâm _ _ + + _ + -q +q điện tích dương âm trùng momen điện không Ví dụ: H , N2 , Mai Thị Hương - K29C lí H1 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội - Điện môi có cực: Là chất điện môi cấu tạo phân tử có cực loại phân tử có electron phân bố không đối _ _ + + xứng quanh hạt nhân Vì trạng thái bình _1 _ + + thường tâm điện tích dương âm không trùng Hai tâm cách xa l -q +q đoạn l phân tử lưỡng cực điện có momen P ql Phần lớn điện môi H2 cấu tạo vậy: H 2O, NH - Ngoài ra, dựa vào trạng thái vật chất người ta đưa loại điện môi khác điện môi tinh thể 1.2.Sự phân cực điện môi 1.2.1 Sự phân cực điện môi * Định nghĩa: Sự xuất điện tích chất điện môi đặt vào điện trường gọi phân cực chất điện môi Các điện tích gọi điện tích phân cực * Nhận xét: Hiện tượng phân cực chất điện môi có điểm giống tượng hưởng ứng điện vật dẫn Tuy nhiên chúng có khác biệt bản, vật dẫn bị hưởng ứng ta tách rời điện tích hưởng ứng sau điện trường phần vật mang điện Nhưng chất điện môi ta không tách phần mang điện khác sau điện trường phần chất điện môi trung hoà điện Ta tách rời điện tích phân cực * Sự phân cực điện môi: Khi đưa điện môi vào điện trường, hai kim loại tích điện trái dấu trung hoà điện hai mặt Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội vuông góc với phương điện trường xuất điện tích trái dấu Hiện tượng gọi phân cực điện môi Khi điện trường chất điện môi chưa bị phân cực coi tập hợp phân tử điện tích âm dương phân bố toàn thể tích Khi có điện trường chất điện môi bị phân cực, phân tử điện tích trái dấu dịch chuyển hai phía ngược chiều phía phân tử xuất điện tích dương, phía xuất điện tích âm Khi phân tử trở thành lưỡng cực Sự dịch chuyển điện tích phân tử gây xuất điện tích mặt điện môi Tuy nhiên toàn thể tích chất điện môi trung hoà điện đầu có xuất lớp mỏng mang điện tích dương đầu xuất lớp mỏng mang điện tích âm Những điện tích phân cực tách rời (b) (a) H3 * Giải thích phân cực chất điện môi: Nguyên nhân phân cực chất điện môi chỗ nguyên tử, phân tử chất gồm hạt mang điện Trong điện trường có dịch chuyển hạt xuất momen điện Tuy nhiên chất điện môi khác dịch chuyển có đặc điểm khác - Trường hợp với chất điện môi không cực: Khi điện trường tâm điện tích âm dương trùng momen điện phân tử không Trong điện trường Mai Thị Hương - K29C lí Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội điện tích âm dương dịch chuyển khoảng nhỏ hai phía ngược chiều nhau, lớp vỏ electron bị biến dạng khiến cho tâm điện tích âm dương không trùng Kết phân tử trở thành lưỡng cực điện có momen lưỡng cực hướng theo chiều điện trường Do hai mặt chất điện môi có xuất điện tích liên kết trái dấu Sự phân cực gọi phân cực electron - + _ + (a) H4 (b) - Trường hợp điện môi có cực: Khi chưa có điện trường phân tử có momen xác định P0 Các phân tử lưỡng cực điện chuyển động hỗn độn xắp xếp hỗn loạn theo phương Momen điện chất điện môi không Khi có điện trường lưỡng cực chịu tác dụng lực điện trường có xu hướng làm cho định hướng song song với điện trường Nhưng chuyển động nhiệt hỗn loạn chống lại định hướng đó.Kết định hướng phân tử lưỡng cực phụ thuộc vào cường độ điện trường nhiệt độ Khi tổng momen phân tử khác không Trên hai mặt khối điện môi xuất điện tích liên kết trái dấu Sự phân cực gọi phân cực định hướng Mai Thị Hương - K29C lí 10 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Phân tích E , E0 thành hài phần: + Thành phần tiếp tuyến với mặt điện môi E0t , Et + Thành phần pháp tuyến với mặt điện môi E0n , En Ta có: E0 E0t E0 n , E Et En áp dụng điều kiện biên cường độ điện trường qua mặt giới hạn điện môi: Et E0t ; En E0 n E0 sin Khi đặt điện môI vào điện E0n E0 l E 0t E0 trường, hai đầu chịu tác dụng lực điện trường, hai lực song song ngược chiều, có cường độ: F '.S E0 H20 F ( 1) E02 sin S Gọi l khoảng cách từ vị trí ban đầu điện môi hợp với phương đường sức góc đến điện môi vuông góc với phương đường sức Momen lực tác dụng lên bản: M F l F d cos M ( 1) S E02 dcos sin ( 1) d S E sin 2 Mai Thị Hương - K29C lí 42 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội 2 Công lực điện trường làm cho dịch chuyển đến vị trí vuông góc với điện trường là: 2 ( 1) d S E02 sin d A M d ( 1) A d S E02 cos 2 A ( 1) d S E02 (cos 1) Khi công lực điện trường đạt giá trị cực đại: Amax Khi ( 1) d S E0 công lực điện trường đạt giá trị cực tiểu: Amin ( 1) d S E0 Bài 7: Kẹp hai tụ điện phẳng có chiều dài l 20cm , chiều rộng a 10cm thuỷ tinh dài 20cm dầy 0,1cm có số điện môi Người ta kéo từ từ thuỷ tinh khỏi tụ điện dọc theo chiều dài tụ điện với vận tốc không đổi 6cm/s Hãy tính độ biến thiên lượng tụ điện công coe học cần thiết để kéo thuỷ tinh khỏi tụ điện hai trường hợp Tụ điện nối với hiệu điện U= 600V Tính cường độ điện trường mạch Sau tích điện đến hiệu điện U= 600V người ta ngắt tụ điện khỏi nguồn kéo thuỷ tinh ra: Mai Thị Hương - K29C lí 43 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội * Lời giải: Trường hợp tụ điện nối với nguồn điện có hiệu điện U=600V Gọi C1 , C2 điện dung tụ điện chưa kéo thuỷ tinh sau kéo thuỷ tinh khỏi tụ điện, ta có: C1 S d , C2 l 0S d v.t Trong S diện tích tụ: S l a `H21 Vì hiệu điện hai tụ điện không đổi nên ta tính lượng tụ điện theo công thức: W CU 2 Gọi W1 ,W2 lượng tụ điện chưa kéo thuỷ tinh kéo thuỷ tinh khỏi tụ điện Ta có : W1 C1U S U 2d W2 C2U S.U 2d * Độ biến thiên lượng tụ điện: W W2 W1 SU 2d S U 2d ( 1)a.l.U 2d Thay số ta được: W 8,85.1012 (1 5)0,1.0, 2.(600) 1, 27.104 ( J ) 2.10 Vậy lượng tụ điện giảm Mai Thị Hương - K29C lí 44 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội * Tính cường độ điện trường mạch Cường độ dòng điện mạch: I Q Với Q U C t Để tính C ta tính điện dung tụ điện sau khoảng thời gian t kể từ lúc bắt đầu kéo thuỷ tinh , tụ điện xem tụ điện mắc song song Goi C ' điện dung tụ điện có chiều dài ( l t.v ) C' a(l v.t ) d Gọi C '' điện dung tụ điện không khí có chiều dài t.v là: C '' a.v.t d áp dụng công thức tính điện dung hệ tụ điện mắc song song: C C ' C '' a(l v.t ) a.v.t d al (1 )a.v.t C d d (1 )a.v.t C C1 d d Mặt khác ta có: C C C1 (1 )a.v.t d (1 ) a.v.t d Vậy cường độ dòng điện mạch là: I U C U ( 1)a.v.t t d t I Thay số ta được: I U ( 1) a.v d 600.8.85.1012 (5 1)0,1.6.102 1, 27.107 ( A) 103 Mai Thị Hương - K29C lí 45 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội * Tính công A Công học cần thiết để kéo thuỷ tinh khỏi tụ điện gồm phần: Phần W làm thay đổi lượng tụ điện phần A làm dịch chuyển điện tích theo chiều ngược chiều dòng điện: A ' (Q2 Q1 )U (C2 C1 )U A ' ( 1).C2 U 0S d (1 )U 2 Trong Q1, Q2 điện tích lúc đầu lúc cuối tụ điện Vậy công học cần thiết để kéo điện môi khỏi tụ điện là: (1 ) a.l.U (1 ) S U A W A ' 2d d (1 ) a.l.U A W 2d A 1,27.104 ( J ) Nếu ngắt tụ điện khỏi nguồn trước kéo thuỷ tinh điện tích tụ điện không thay đổi bằng: Q Q1 C1U Để tính độ biến thiên lượng tụ điện ta áp dụng công thức Q2 W 2C W ' W '2 W '1 W ' Q Q Q2 C1 C2 2C2 2C1 C1C2 ( 1)C2U 2 ( 1) a.l.U 2d 5.(5 1).8,85.1012.0,1.0,2.(600)2 6,36.104 ( J ) Thay số ta được: W ' 2.10 Vì trường hợp dịch chuyển điện tích mạch nên A = Khi công học cần thiết để rút thuỷ tinh khỏi tụ điện độ biến thiên lượng tụ điện: A W ' 6,36.104 ( J ) Mai Thị Hương - K29C lí 46 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội 3.2.2Loại 2:Xác định phân bố điện tích Bài 8: Một sứ đặt nghiêng bên không gian giới hạn hai mặt phẳng kim loại - + rộng song song Mặt bên sứ làm với mặt phẳng - + kim loại góc = 400 Hai mặt bên tích E0n + + + + E' - + E0 -E + - - điện cho điện trường khoảng không gian giới hạn hai mặt phẳng có cường độ điện trường E0 = 200 V/cm Xác định: 0t - Góc hợp thành vectơ E sứ vectơ pháp tuyến với mặt sứ H22 Độ lớn điện trường sứ Mật độ điện tích mặt sứ * Lời giải: Giả sử hai mặt phẳng kim loại tích điện hình vẽ Do hai mặt phẳng kim loại rông vô hạn nên điện trường khoảng không gian giới hạn hai mặt phẳng điện trường hướng từ dương sang âm Khi đặt điện môi vào điện trường hai mặt phẳng kim loại điện môi bị phân cực tức bề mặt giới hạn sứ xuất điện tích liên kết trái dấu gâý điện trường phụ E bên sứ: Điện trường tổng hợp bên sứ là: E E0 E Ta phân tích E , E0 thành hai thành phần: + Thành phần vuông góc với mặt sứ E0 n , En + Thành phần tiếp tuyến với mặt sứ E0t , Et Ta có: E0 E0 n E0t ; E En Et Mai Thị Hương - K29C lí 47 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội áp dụng điều kiện biên giới hạn E qua mặt sứ: E0t Et ; En E0 n Góc hợp thành E véc tơ pháp tuyến n mắt sứ E E Gọi góc hợp vectơ Et cường độ điện trường sứ En véc tơ pháp tuyến mặt sứ n H22 Từ hình vẽ ta có : tg Et Et E0t E 0t En E0 n E0 n Mặt khác ta có: tg E0t tg tg arctg ( tg ) E0 n Thay số ta được: arctg (6,5.tg 400 ) 79037 ' Độ lớn véc tơ cường độ điện trường sứ ; E Et2 En2 E02t ( E ( E0 sin ) E0 n )2 E02cos 2 cos E02 sin cos cos 2 E E02 sin E sin cos 400 1,3.104 (V / m) Thay số ta đươc: E 200.10 sin 40 6,5 Mai Thị Hương - K29C lí 48 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Mật độ điện tích liên kết mặt sứ: ' Pn En ( 1) Ta có: E0 n ( 1) E0 cos Thay số ta được: (6,5 1).8,85.1012.200.102.cos 400 ' 11,47.108 (C / m2 ) 6,5 Vậy mật độ điện tích bề mặt sứ là: ' 1, 47.108 (C / m2 ) Bài 9: Một viên bi kim loại bán kính R1 2cm mang điện tích q 3.108 C bao quanh mặt cầu kim loại đồng tâm bán kính R3 6cm nối đất Giữa cầu mặt cầu có lớp cầu điện môi, mặt sát với sát với mặt cầu bán kính mặt R2 4cm Tìm điện cầu mật độ điện tích liên kết hai mặt lớp điện môi Cho biết số điện môi Vẽ đồ thị D (r ), E (r ),V (r ) *Lời giải: Tìm điện cầu Khi đặt lớp điện môi vào điện trường cầu xảy phân cực bề mặt điện môi xuất điện tích liên kết trái dấu gâý điện trường phụ E ' Gọi n E0n hai véctơ cường độ điện trường cầu mang điện tích q gây điện trường lớp điện môi Do tính chất đối xứng mặt cầu nên E0 , E có phương truờng phương bán kính,chiều + + + + - - + - EE 0, + R1 - R2 + hướng từ tâm cầu H23 Mai Thị Hương - K29C lí 49 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Chọn mặt Gauss mặt cầu S có bán kính R1 r R3 có tâm trùng với tâm cầu, có pháp tuyến n hướng theo phương chiều E0 , E áp dụng định lí O G: thông lượng điện trường qua mặt Gauss là: ND D.dS q D dS q D.4 r S q (1) S * Trường hợp 1: R1 r R2 Mặt Gauss S nằm lớp điện môi Cảm ứng điện điểm điện môi : D1 E (2) Thay (2) vào (1) ta được: E.4 r q E q r * Trường hợp 2: R2 r R3 Mặt Gauss S nằm bên lớp điện môi khoảng không khí lớp cầu điện môi mặt cầu: Cảm ứng điện điểm mặt Gauss : D E0 (3) Thay (3) vào (1) ta được: E0 r q E0 q r Để tính điện cầu ta áp dụng công thức mối liên hệ cường độ điện trường điện thế: dV E gradV E dV Edr (4) dr Chọn mốc điện mặt cầu nối đất : V ( R3 ) Mai Thị Hương - K29C lí 50 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Lấy tích phân vế (4) ta được: V ( R3 ) V ( R1 ) R3 R3 dV Edr V ( R1 ) R1 Edr (5) R1 V ( R1 ) điện qua cầu R R2 q.dr q.dr V ( R1 ) r R2 r R1 V ( R1 ) q ( 1 q 1 q 1 1 ) ( ) ( ) ( ) R1 R2 R2 R3 R1 R2 R2 R3 Thay số ta được: 3.10 1 1 ( )( ) 12 2 8,85.10 2.10 4.10 4.10 6.102 V ( R1 ) 3375(V ) V ( R1 ) Mật độ điện tích liên kết khối hai mặt lớp điện môi : ' Pn En E0 n + Đối với mặt điện môi sát viên bi ,do phân cực suất điện tích liên kết âm có mật độ điện tích mặt là: q E0 n R12 (1 ) q '( R1 ) R12 '( R1 ) Pn Thay số ta được: '( R1 ) (1 6).3.108 5.106 (C / m2 ) 62.4.104 + Đối với mặt điện môi lớp cùng: '( R1 ) Pn q E2 R22 3.108 1, 25.106 (C / m ) Thay số vào ta được: 2 (4.10 ) Mai Thị Hương - K29C lí 51 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Vẽ đồ th E(r), D(r), V(r): * R1 r R2 V (r) r r dV Edr V ( r ) V ( R1 ) V ( R1 ) V (r ) q R1 R1 dr q 1 1 ( ) ( r R2 R2 R3 * R2 r R3 V (r ) q 1 ( ) r R3 * R3 r V (r ) * r R1 V (r ) V ( R1 ) Từ biểu thức ta vẽ đồ thị sau: D(r) R3 E(r) R1 R2 r R3 V(r) R1 R2 r R3 R1 R2 r H24 Bài 10: Có hai mặt phẳng kim loại rộng đặt song song với gần Một mặt mang điện tích dương +q, mặt mang điện tích q Khoảng không gian hai bị chiếm đầy chất điện môi, số điện môi phụ thuộc tuyến tính vào toạ độ x, trục x vuông góc với mặt phẳng ( x) Hằng số điện môi lớp điện môi sát mặt mang điện tích +q có trị số sát mặt mang điện tích q có trị số Tìm mật độ điện tích liên kết khối điện tích tổng cộng toàn khối điện môi Mai Thị Hương - K29C lí 52 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội *Lời giải: Chọn trục toạ độ 0x hình vẽ có gốc nằm mặt phẳng: Khi điện môi chiếm đầy khoảng không gian mặt phẳng tích điện Do phân cực, bề mặt điện môi xuất điện tích liên kết trái dấu Vì điện môi không đồng chất có số R3 biến thiên từ nên chất điện môi điện tích liên kết mặt có điện tích liên kết _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + x H25 khối Hai mặt phẳng kim loại rộng đặt song song nên điện trường hai mặt phẳng gây khoảng không gian hai điện trường đều, có cường độ E0 q 0S Cường độ điện trường điểm chất điện môi: E q E E0 E ' E S E ' : Là cường độ điện trường phụ điện tích liên kết sinh Tính điện tích liên kết khối Vì số điện môi phụ thuộc tuyến tính vào toạ độ x nên có dạng: ax b + Tại x b + Tại x d a d Mai Thị Hương - K29C lí d x 53 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Mật độ điện tích liên kết khối: ' divP P véc tơ phân cực điện môi Vì E0 , E phương trục 0x => P phương 0x dP Ta có ' divP dx (1) Mặt khác: P E ( 1) E ( 1) P q S ( 1) q (2) S S : Là điện tích mặt phẳng kim loại Thay (2) vào (1) ta được; ' dP d q q d q ( ) ' dx dx S d S dx S( x ) d Tính điện tích toàn khối điện môi Gọi q điện tích toàn khối điện môi Ta có: d d q ' ' dV '.S dx q ' V 0 q S( d x ) d s.dx q ( ) d dx d ( x ) d d q 1 q' q.( ) q 1 ( x ) d q' Vậy điện tích toàn khối điện môi : q' q Mai Thị Hương - K29C lí 1 54 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Kết Luận Luận văn tốt nghiệp với đề tài Điện môi điện trường nghiên cứu phần chủ yếu sau: + Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu điện trường chất điện môi + Vận dụng vào giải số toán điện môi Trong loại, lựa chọn tập tiêu biểu đưa phương pháp giải chung cho loại cho toán đơn giản dễ hiểu Do thời gian có hạn bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận bảo, đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Cuối xin chân thành cảm ơn ThS Lê Đình Trọng thầy cô tổ Vật lý đại cương tận tình bảo,giúp đỡ để hoàn thành đề tài Người thực Mai Thị Hương Mai Thị Hương - K29C lí 55 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội Tài liệu tham khảo Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi, Vũ Ngọc Hồng( 1977), giáo trình điện đại cương, Nxb Giáo dục, Hà Nội Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Trọng Hải, Huỳnh Huệ, Lê Thị Oanh, Nguyễn Phúc Thuần(1993), Bài tập Vật Lý đại cương tập 2, Nxb Giáo dục, Hà Nội Vũ Thanh Khiết, Vũ Đình Tuý(2003), Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT tập 2, Điện học , Nxb Giáo dục, Hà Nội Tôn Tích ( 2005), Điện từ, Nxb ĐH Quốc Gia Hà Nội Điện trường điện môi ( Số 40)tr 3-12 Mai Thị Hương - K29C lí 56 [...]... hơn nhiều Việc xuất hiện các điện tích liên kết gây ra trong điện môi một điện trường phụ E ' Do đó điện trường tổng hợp bên trong điện môi bao gồm điện trường ngoài E0 và điện trường phụ E' E E0 E ' Để xác định cường độ điện trường tại mỗi điểm trong điện môi ta dùng một điện tích thử có kích thước bé so với khoảng cách phân tử chất điện môi Khi đó cường độ điện trường tại các điểm khác nhau... đnh điện trường, điện thế trong và ngoài điện môi khi biết sự phân bố điện tích của vật dẫn 3.1.1.2 Loại 2 Xác định sự phân bố điện tích của chất điện môi 3.1.2 Các phương pháp giải một số bài tập phần điện môi 3.1.2.1 Các công thức áp dụng để giải bài tập Các công thức cơ bản của điện môi trong điện trường đối với chất điện môi đồng chất và đẳng hướng: Điện trường tổng hợp bên trong điện môi: E0... hình dạng bất kỳ đặt trong điện trường không đều Khi đó Pn là thành phần pháp tuyến của P ở ngay sát mặt có mật độ điện tích liên kết là Mai Thị Hương - K29C lí 14 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội 2 Chương 2: Điện trường trong điện môi 2.1 Điện trường trong điện môi Trong chân không cường độ điện trường bằng lực tác dụng lên một đơn vị F điện tích dương E q Trong điện môi hiện tượng phức... điện phẳng Xét một khối điện môi đồng chất lấp đầy khoảng không gian giữa hai bản của một tụ điện phẳng tích điện đều trái dấu với mật độ điện tích mặt Điện trường tổng hợp bên trong điện môi là tổng hợp của hai điện trường: điện trường E0 gây bởi các điện tích tự do trên các bản có giá trị E0 và điện trường E' gây 0 ra bởi các điện tích liên kết trên mặt chất ' điện môi có giá trị E ' Vì... trong điện môi nhỏ hơn lần so với cường độ điện trường của các điện tích tự do khi không có điện môi và véctơ điện dịch bằng 0 nhân với cường độ điện trường của các điện tích tự do Các kết quả trên cũng vẫn đúng khi chất điện môi là đồng chất, đẳng hưóng không chiếm đầy không gian có điện trường nhưng được giới hạn bằng những mặt đẳng thế 2.2 Sự biến thiên của điện trường ở mặt giới hạn chất điện môi. .. bởi điện tích hình cầu đặt trong điện môi vô hạn nhỏ hơn điện trường gây bởi điện tích đó đặt trong chân không Mai Thị Hương - K29C lí lần 18 Khoá luận tốt nghiệp ĐH sư phạm HàNội 2 Giá trị của véctơ cảm ứng điện D : D q 0 E0 4 r 2 q: Là điện tích tự do * Kết luận: Nếu chất điện môi là đồng chất, đẳng hướng chiếm đầy khoảng không gian trong đó có điện trường khác không thì cường độ điện trường trong. .. biến đổi của điện trường chỉ thấy được trong phạm vi kích thước phân tử Điện trường được gọi là điện trường vi mô Giá trị trung bình của điện trường vi mô chính là cường độ điện trường bên trong chất điện môi: 1 E EV EV d Tích phân lấy trên thể tích của chất điện môi, đủ lớn để chứa số lớn phân tử, nhưng đủ nhỏ để trên đó các giá trị của trường vi mô coi như không đổi Tuy nhiên trong thực... tả điện trường trong các môi trường vật chất ta có thể dùng véctơ cường độ điện trường E hay véctơ cảm ứng điện D Một cách hình hoc, ta có thể biểu diễn điện trường nhờ các đường sức hay các đường cảm ứng Tính chất của môi trường nhất là của các hằng số điện môi thay đổi từ điểm này sang điểm khác Do đó véctơ E , D sẽ biến đổi trong các phần khác nhau của điện môi Để đơn giản ta xét hai lớp điện. .. do đó điện trường tác dụng lên vật mang điện tích nói chung khác với điện trường trong chất điện môi liên tục Mặt khác khi nghiên cứu về chất điện môi lỏng và khí còn phải chú ý đến một hiện tượng nữa là khi bị phân cực, chất điện môi bị biến dạng Hiện tượng đó gọi là hiện tượng điện giảo Để hiểu rõ về lực tác dụng lên vật dẫn mang điện đặt trong điện môi lỏng hoặc khí ta xét ví dụ: Xét một tụ điện. .. cảm ứng điện hay véc tơ điện dịch: Trong chân không: D 0 E D Trong điện môi: 0 E P ( E : là véc tơ cường độ điện trường trong điện môi Đối với chất điện môi đồng chất đẳng hướng: P 0 E D 0 E 0 E 0 (1 ) E D 0 E Mặt khác E E0 D 0 E0 Như vậy véc tơ điện dịch gây bởi các điện tích liên kết trùng với véc tơ điện dịch gây bởi điện tích tự do * Mối liên hệ giữa điện tích ... Chương 1: Điện môi, phân cực điện môi 1.1 Điện môi 1.2 Sự phân cực điện môi Chương 2: Điện trường điện môi 15 2.1 Điện trường điện môi 15 2.2 Sự biến thiên điện trường mặt giới hạn chất điện môi 19... kết gây điện môi điện trường phụ E ' Do điện trường tổng hợp bên điện môi bao gồm điện trường E0 điện trường phụ E' E E0 E ' Để xác định cường độ điện trường điểm điện môi ta dùng điện. .. Chương 2: Điện trường điện môi 2.1 Điện trường điện môi Trong chân không cường độ điện trường lực tác dụng lên đơn vị F điện tích dương E q Trong điện môi tượng phức tạp nhiều Việc xuất điện