CHUONG12 VAT DAN DIEN VA CHAT DIEN MOI

CHNG 12 VT DN éIN V CHT éIN MễI I II III IV V VI VII VT DN TRONG éIU KIN CN BNG TNH éIN éiu kin cõn bng tnh in ca mt vt dn mang in Cỏc tớnh cht ca vt dn cõn bng tnh in VT DN éT TRONG éIN TRNG Hin tng in hng Mn in S PHN CC CA CHT éIN MễI Khỏi nim Gii thớch hin tng phõn cc éIN TRNG TRONG CHT éIN MễI éIN MễI SẫCNHẫT- HIU NG P éIN éin mụi Sộcnhột Hiu ng ỏp in éIN DUNG CA CC VT DN énh ngha éin dung ca t in Cỏc loi t in thng dựng NNG LNG éIN TRNG Nng lng ca t in Nng lng ca trng tnh in I VT DN TRONG éIU KIN CN BNG TNH éIN éiu kin cõn bng tnh in ca mt vt dn mang in TOP Trong vt dn cỏc in tớch cú th dch chuyn di tỏc dng ca in trng Nhng v phng din tnh in, ta ch xột nhng in tớch nm trng thỏi cõn bng in, tc l trng thỏi ú cỏc in tớch ng yờn éiu kin cõn bng tnh in ca mt vt dn mang in tớch l in trng bờn vt dn phi bng khụng Thc vy, nu in trng ú khỏc khụng thỡ di tỏc dng ca in trng ny, cỏc in tớch s dch chuyn, cõn bng tnh in s b phỏ hu Cỏc tớnh cht ca vt dn cõn bng tnh in TOP a éi vi mt vt dn cõn bng tnh din, in tớch ch trung mt ngoi vt dn b éin trng ti mt vt dn phi cú phng vuụng gúc vi mt vt dn ti mi im ca nú c Vt dn cõn bng tnh in l mt vt ng th éim ly bt k vt dn Do ú ta cú th kt lun mi im ca vt dn cõn bng tnh in u cú cựng mt in th Núi cỏch khỏc: Vt dn cõn bng tnh in l mt vt ng th Trong phn trờn ta ó bit in th ch phõn b trờn mt ngoi ca vt dn Nhng thc nghim v lý thuyt ó chng t s phõn b in tớch trờn mt ph thuc vo hỡnh dng ca vt dn Ch cú nhng vt dn cú dng hỡnh cu hay mt phng, in tớch mi phõn b u trờn mt Cũn i vi nhng vt dn cú hỡnh dng khỏc thỡ in tớch phõn b khụng u trờn mt Ni no li nhiu, mt in tớch s ln, c bit l nhng mi nhn ca vt dn, in tớch trung rt nhiu éin trng cỏc in tớch ny gõy ti vựng xung quanh sỏt vi mi nhn s rt ln Di tỏc dng ca in trng ny, lp khụng khớ gn sỏt mi nhn s b iụn húa Cỏc phn t mang in tớch khỏc du vi in tớch ca mi nhn mt dn vỡ b trung hũa Cũn cỏc phn t mang in cựng du vi in tớch ca mi nhn s b mi nhn y bt xa, lụi kộo theo khụng khớ v to thnh mt lung giú gi l giú in (Hỡnh 12.4) Do hiu ng mi nhn, vt dn mt in tớch Vỡ vy trỏnh hao ht in cỏc mỏy múc, u vt dn thng c lm trũn Ngc li nhiu ngi ta li dng hiu ng ny Vớ d: mỏy bay bay vo nhng ỏm mõy thng b tớch in Do ú in th ca mỏy bay thay i, nh hng xu n vic s dng thit b vụ tuyn in mỏy bay II VT DN éT TRONG éIN TRNG Hin tng in hng TOP Hin tng vt dn trung ho in tr thnh tớch in nh hng ca mt vt mang in, gi l hin tng in hng Ngi ta phõn bit hai trng hp in hng: a) Trng hp in hng mt phn éú l trng hp vt dn trung ho in khụng bao kớn vt mang in Trong trng hp ny ch cú mt phn cỏc ng sc ca vt mang in gp phn vt dn chu nh hng Nu gi in tớch ca vt mang in C l +q thỡ in tớch xut hin u A ca vt chu nh hng in s l -q', cũn u B s l +q' Thc nghim v lý thuyt ó xỏc nhn Khi ú s dch chuyn in tớch vt dn AB s dng li, hai u A v B ca vt dn s xut hin cỏc in tớch q' v +q' Nu vt dn rng ngi ta cng chng minh c in trng l ca vt dn bng khụng dự vt dn c t in trng ngoi (Hỡnh 12.8) b) Trng hp in hng ton phn éú l trng hp vt dn trung ho in A bao bc hon ton vt mang in C (Hỡnh 12.9) Khi ú nu vt mang in cú in tớch +q thỡ mt A ca vt dn bao bc s xut hin in tớch q Mt ngoi B ca vt dn s xut hin in tớch +q' Vỡ õy l trng hp in hng ton phn nờn: Trong trng hp ny, tt c cỏc ng sc xut phỏt t vt mang in u n gp vt dn bao bc nú Mn in TOP Gi s cú mt vt dn rng B t gn mt vt mang in C (Hỡnh 12.10) Nh trờn, ngi ta cú th chng minh c in trng phn rng bng khụng Nu phn rng ca vt B cú t mt vt A thỡ vt A s khụng chu nh hng in ca vt C Núi cỏch khỏc, vt dn rng B cú tỏc dng nh mt cỏi mn che ch cho vt A b nh hng in trng ca cỏc vt mang in bờn ngoi Vt dn rng B c gi l mn in Mn in cú rt nhiu ng dng Cỏc mỏy tnh in thng c t mt v bng kim loi trỏnh nh hng in bờn ngoi V kim loi ú gi vai trũ ca mn in Cỏc ốn in t, cỏc dõy in thoi, dõy micrụ u c bc ngoi bng nhng li thộp Li thộp cú tỏc dng nh mt mn in gi cho ch lm vic ca ốn v dũng in chy dõy c n nh, khụng b nhiu bi nh hng in bờn ngoi é gi cho in th ca mn khụng i, ngi ta ni mn in vi t Nu trờn mn in cú cỏc in tớch thỡ cỏc in tớch ny s theo dõy dn truyn xung t Dõy ni vi t c gi l dõy "mass" III S PHN CC CA CHT éIN MễI Khỏi nim TOP Khỏc vi cỏc cht dn in, cỏc cht in mụi khụng cú cỏc in tớch t Chỳng khụng th dn in c Tuy nhiờn ta t mt in mụi, ờbụnit chng hn, vo mt in trng ln thỡ hai u cng xut hin cỏc in tớch Hin tng ú c gi l hin tng phõn cc in mụi Hin tng ny b ngoi cú v ging nh trng hp ta t mt vt dn vo mt in trng Nhng quỏ trỡnh xut hin cỏc in tớch trờn hai u ờbụnit nh th no v in trng bờn cht in mụi cú b trit tiờu nh trng hp vt dn khụng, ú l nhng chỳng ta s gii quyt 2 Gii thớch hin tng TOP a) Lng cc phõn t Ta bit rng mi phõn t ca cht in mụi u gm hai phn: mt phn gm cỏc ht nhõn nguyờn t mang in tớch dng v phn cũn li l cỏc ờlectrụn mang in tớch õm quay quanh cỏc ht nhõn Bỡnh thng, cỏc phõn t ca cht in mụi trung ho in V phng din in, ta cú th thay phn in tớch õm ca cỏc ờlectrụn bng in tớch q t ti trng tõm in tớch õm O_ v thay phn in tớch dng ca cỏc ht nhõn bng in tớch +q t ti tõm in tớch dng O+ Do s phõn b ca cỏc ờlectrụn quanh cỏc ht nhõn ngi ta chia cht in mụi lm hai loi: mt loi cú cỏc ờlectrụn phõn b khụng i xng quanh cỏc ht nhõn éi vi loi ny, trng tõm in tớch õm O_ v trng tõm in tớch dng O+ cỏch mt on (Hỗnh 12.11a) Nhổ vỏỷy mọựi phỏn tổớ cuớa chỏỳt õióỷn coù thóứ coi nhổ mọỹt lổồợng cổỷc in gi l lng cc phõn t cú mụmen lng cc Vect hng t O_ n O+ Phõn t loi trờn gi l phõn t t phõn cc éú l trng hp ca cỏc cht in mụi nh H2O, (nguyờn cht) Loi phõn t th hai cú cỏc ờlectrụn phõn b i xng quanh cỏc ht nhõn Khi ú trng tõm cỏc in tớch õm O_ v trng tõm in tớch dng O+ trựng Phõn t khụng tr thnh lng cc in v c gi l phõn t khụng t phõn cc éú l trng hp ca cỏc cht in mụi (Hỡnh 12.11b) v cỏc khớ him Ta cú th gii thớch quỏ trỡnh xut hin in tớch trờn cht in mụi da vo cu to phõn t ca cht in mụi õy ch gii hn nghiờn cu trng hp cht in mụi ng cht v ng hng Cht in mụi ng cht v ng hng l cht in mụi ú cỏc tớnh cht vt lý núi chung v s phõn cc núi riờng ti mi im v theo mi phng u nh b) Gii thớch hin tng phõn cc Ta xột mt in mụi t mt in trng v ln lt nghiờn cu quỏ trỡnh phõn cc ca hai loi cht in mụi k trờn Loi cht in mụi cú phõn t t phõn cc: éi vi loi ny, ta cha t in mụi vo in trng, cỏc lng cc phõn t chuyn ng nhit nờn sp xp hn lon theo mi phng (Hỡnh 12.12) Do ú tng vect ca cỏc mụmen lng cc phõn t bng khụng, trờn in mụi khụng xut hin cỏc in tớch Nh vy cú cỏc in tớch trỏi du xut hin hai mt gii hn trc v sau ca in mụi Mt in trng ngoi i vo s tớch in õm, mt in trng ngoi i s tớch in dng Cht in mụi ó b phõn cc (Trờn cỏc hỡnh v 12.13, 12.14, v 12.16 in trng ngoihng t trỏi sang phi) Loi cht in mụi cú phõn t khụng t phõn cc éi vi loi ny, ta cha t in mụi vo in trng ngoi, cỏc trng tõm in tớch dng v õm ca cỏc phõn t trựng Trong in mụi khụng cú cỏc lng cc phõn t xut hin v trờn mt in mụi cng khụng cú cỏc in tớch xut hin (Hỡnh 12.15) Kt lun: Dự cht in mụi thuc loi no, t vo mt in trng ngoi thỡ trờn hai mt gii hn ca in mụi cng xut hin cỏc in tớch trỏi du Cỏc in tớch ny u l cỏc in tớch liờn kt, nh x trờn mt gii hn ca in mụi Tu theo cht in mụi, in tớch ca cỏc lng cc phõn t s ln hay nh v tu thuc theo cng in trngbờn ngoi v cỏc lng cc phõn t s quay hng nhiu hay ớt Vy mc phõn cc ca mt cht in mụi ph thuc vo bn cht ca cht in mụi v cng in trng bờn ngoi c Vect phõn cc in mụi é c trng cho mc phõn cc ca cht in mụi, ngi ta a khỏi nim vect phõn cc in mụi Vect phõn cc in mụibng tng cỏc vect mụmen lng cc inca cỏc phõn t cú mt n v th tớch ca cht in mụi Chỳng ta hóy xột mt th tớch V ca mt in mụi ó b phõn cc Th tớch ú phi ln hn rt nhiu so vi kớch thc ca phõn t cú th cha c mt s ln cỏc phõn t T nh ngha ca vộc t phõn cc, ta cú th vit: IV éIN TRNG TRONG CHT éIN MễI TOP V éIN MễI SẫCNHẫT- HIU NG P éIN éin mụi Sộcnhột TOP a) Trong mt khong nhit no y hng s in mụi ca chỳng cú giỏ tr rt ln vo khong 10000 b) Hng s in mụi ny ph thuc vo cng in trng cht in mụi c) Sau b in trng ngoi i, cht mui ny cũn b phõn cc Hin tng ú gi l hin tng in tr d) Vt quỏ mt nhit Tc no ú (ph thuc vo bn cht ca mui Sộcnhột) mui Sộcnhột mt ht cỏc c tớnh trờn v tr thnh cht in mụi thng Nhit Tc gi l nhit Curie Hin mui Sộcnhột cú nhiu ng dng k thut Vỡ cú hng s in mụi rt ln nờn mt nhng ng dng quan trng ca mui Sộcnhột l dựng nú ch to cỏc t in cú in dung ln nhng kớch thc li nh, rt tin dựng Hiu ng ỏp in TOP a Hiu ng ỏp in thun bin dng, trc nộn sau gión hoc ngc li thỡ in tớch xut hin hai mt trờn cng i du Do in tớch trỏi du xut hin nờn gia hai mt ny cú mt hiu in th Nu gn vo hai mt ny hai tm kim loi v ni li bng mt dõy dn thỡ dõy s cú dũng in chy Hiu ng ỏp in thun c dựng chuyn cỏc i lng c hc (nh lc tỏc dng) thnh cỏc ngun phỏt siờu õm VI éIN DUNG CA CC VT DN TOP énh ngha Gi s cú mt vt dn cụ lp (ngha l mt vt khụng tng tỏc in vi cỏc vt khỏc) Ta tớch cho vt ú mt in tớch Q thỡ in th ca vt ú s bng V Thc nghim chng t in tớch Q ca vt dn cụ lp t l vi in th V ca nú: Q = CV (12.19) ú C l h s t l ph thuc hỡnh dng, kớch thc ca vt dn cụ lp v c gi l in dung ca vt dn ú Trong cụng thc trờn, ta nhn thy Q = C V = Vol Vy in dung ca vt dn cụ lp l mt i lng vt lý, v tr s bng in tớch m vt dn tớch c in th ca nú c a t n Vol éin dung ca t in TOP a.T in : T in c nh ngha l mt h thng hai vt dn cụ lp iu kin hng ng in ton phn (Hỡnh 12.20) Vy Fara l in dung ca mt t in cú in lng Culụng thỡ hiu in th gia hai bn bng Vol Cỏc loi t in thng dựng TOP a T in phng: Nh vy, nu gia hai bn cú cha cht in mụi cú hng s in mụi l ( thỡ in dung ca t in s tng lờn ( ln so vi gia hai bn l chõn khụng hay khụng khớ T biu thc trờn ca in dung ta nhn thy mun cho in dung C ca t in ln thỡ din tớch S ca hai bn phi ln v khong cỏch d gia hai bn phi nh Nhng mi t in ch chu c mt hiu in th nht nh; Vt quỏ hiu in th ú, s xy hin tng phúng in gia hai bn ca t in T in s b hng Do ú tng in dung C ta khụng th gim mói khong cỏch d gia hai bn c Hiu in th ln nht m t in cú th chu c gi l hiu in th xuyờn thng Vi cht in mụi secnhột l cht cú hng s in mụi ( rt ln ta khụng cn phi tng din tớch S v gim khong cỏch d nhiu m in dung ca t in ln VII.NNG LNG éIN TRNG Nng lng ca t in TOP Nng lng ca trng tnh in TOP a Trng hp in trng u: Thc nghim ó xỏc nhn rng, nng lng ca t in nh x khong khụng gian cú in trng gia hai bn ca t in M in trng, nh ta ó bit, l mt dng ca vt cht Nú cú nng lng W trờn c coi l nng lng ca trng tnh in Ta cú th biu din nng lng W ú qua in trng E gia hai bn ca t in Thc vy, gi d l khong cỏch gia hai bn ta cú: b Trng hp in trng bt k Biu thc nng lng (12.29) tỡm c cho mt in trng u gia hai bn ca mt t in phng Trong trng hp in trng l bt k, ta chia th tớch V thnh vụ s nhng phn t th tớch dV vụ cựng nh cho in trng ú cú th c coi l u Nng lng in trng phn t th tớch ny cú giỏ tr bng: TRNG TM ễN TP ***&&&*** éiu kin v cỏc tớnh cht ca vt dn trng thỏi cõn bng tnh in Gii thớch hin tng in hng - éin hng ton phn - éin hng mt phn Mn chn tnh in Phõn t t phõn cc v phõn t khụng t phõn cc Gii thớch s phõn cc ca cht in mụi éin trng cht in mụi Hin tng ỏp in thun v in thun nghch éin dung - T in - Nng lng ca t in CU HI IN THấM ***&&&*** Vt dn l vt ng th Khi in trng vt dn bng khụng thỡ s phõn b in tớch ch Mụi trng no cú hng s in mụi cng ln thỡ vộc t cng in trng Thch anh b ỏp in hai mt ngoi S in hng khỏc bn cht vi s phõn cc in mụi vỡ Mun ch to mt t in phng cú in dung cng ln ta chn Nng lng in trng c nhn bit qua m BI TP ***&&&*** PHN TCH NHNG CU PHT BIU NG SAI ***@@@*** Giú in l hin tng phõn cc ca khụng khớ Trong hin tng in hng, s di chuyn ca cỏc in tớch vt trung hũa chm dt m in th cỏc im bờn vt bng éin trng bờn vt dn rng thỡ cú phng vuụng gúc vi b mt Mt s cht tip tc b phõn cc nú ó cỏch ly vi in trng ngoi Mun cho h t in ghộp cú in dung tng ng ln ta ghộp ni tip Vi hai mụi trng cú hng s in mụi khỏc Mt nng lng ca in trng qua hai mụi trng ú l nh 7 Hai t in phng cú cựng in tớch T no cú khong cỏch hai bn ln thỡ nng lng ca nú ln CU HI TRC NGHIM ***&&&*** Tỡm mt cõu phỏt biu sai ca vt dn trng thỏi cõn bng tnh in: a) éú l vt ng th b) éin tớch ch phõn b ti mt ngoi ca vt c) éin tớch ch dch chuyn trờn mt ngoi ca vt d) S phõn b in tớch trờn vt dn l khụng u e) éin trng bờn bng khụng Ch sỏt Nylon nhiu ln ri t gn giy nú hỳt c giy ú l: a) Hin tng in hng b) Hin tng Ion húa c) Hin tng phõn cc ca cht in mụi d) Hin tng ỏp in Hai t in lỳc u tớch in khụng ging sau ú c ni tip qua mt ngun pin U Tỡm mt cõu phỏt biu ỳng cỏc cõu sau õy: a) Hiu in th hai u mi t in l nh b) éin tớch trờn mi t in l bng c) T no cú in dung ln s tớch in ln d) T no cú in dung ln s cú hiu in th hai u ln e) Nng lng d tr mi t in l bng Mt t in bờn l khụng khớ c tớch in vi in tớch Q Nu thay lp in mụi gia hai bn l thỡ: a) Hiu in th hai bn gim xung ln b) Hiu in th hai bn tng lờn ln c) éin tớch hai bn gim xung ln d) éin tớch hai bn tng lờn ln e) Khụng cú cõu no l ỳng c