Giao trinh bai tap chương 8a hạt nhân nguyên tử

Chương VIII ĐiỆN MÔI I.Sự phân cực chất điện môi Hiện tượng phân cực điện môi Theo vật lý cổ điển, điện môi môi trường chất điện tích tự do, tác dụng điện trường điện tích bên dịch chuyển khoảng cách nhỏ vào cở kích thước nguyên tử Do tính dẫn điện điện môi coi chất không dẫn điện Khi đặt khối điện môi đồng chất đẳng hướng BC vào điện trường mặt giới hạn điện môi xuất điện tích trái dấu Hiện tượng gọi tượng phân cực điện môi Mặt đường sức điện trường vào tích điện âm, mặt lại tích điện dương Nếu điện môi không đồng chất đẳng hướng lòng điện môi xuất điện tích Hiện tượng gọi tượng phân cực điện môi + _ _ _ _ _ + + + + + Hiện tượng phân cực điện môi bề giống tượng điện hưởng vật dẫn kim loại, song chất, hai tượng hoàn toàn khác Trong tượng phân cực điện môi, ta tách riêng điện tích để loại điện tích; điện môi điện tích đâu định xứ đó, không dịch chuyển tự được; chúng gọi điện tích liên kết Các điện tích liên kết gây điện trường phụ E' Điện trường tổng hợp điện môi là: E  E0  E ' E0 điện trường tạo nên phân cực khối điện môi 2.Giải thích tượng phân cực điện môi Mỗi phân tử ( hay nguyên tử ) gồm hạt nhân mang điện tích dương electron mang điện tích âm chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân Khi xét khoảng cách lớn so với kích thước phân tử ta coi tác dụng electron phân tử tương đương với tác dụng điện tích tổng cộng –q chúng đặt điểm phân tử Điểm gọi “trọng tâm “của điện tích âm Tương tự hạt nhân ta có “trọng tâm” điện tích dương * Phân tử không phân cực phân tử có phân bố electron đối xứng xung quanh hạt nhân Vì chưa đặt điện trường trọng tâm điện tích âm dương trùng nhau, phân tử lưỡng cực điện, mômen điện không Khi đặt phân tử không phân cực vào điện trường ngoài,các trọng tâm điện âm dương dịch chuyển ngược chiều nhau, phân tử trở thành lưỡng cực điện có momen điện khác không Người ta chứng minh được: pe   0 E 0 số điện, α gọi độ phân cực phân tử Vì khoảng cách trọng tâm điện tích dương âm phân tử trường hợp phụ thuộc điện trường tổng hợp nên lưỡng cực xuất gọi lưỡng cực đàn hồi Sự phân cực gọi phân cực điện tử * Phân tử phân cực loại phân tử có phân bố electron không đối xứng xung quanh hạt nhân Vì chưa đặt điện trường ngoài, trọng tâm điện tích âm dương không trùng nên phân tử lưỡng cực điện có mômen điện khác không Điện trường không ảnh hưởng đến độ lớn mômen điện nên lưỡng cực gọi lưỡng cực cứng Tác dụng chủ yếu điện trường phân tử loại là làm quay định hướng lưỡng cực điện theo chiều song song với điện trường Sự phân cực gọi phân cực định hướng Tuy mômen điện phân tử khác không chuyển động nhiệt nên chúng xếp hỗn loạn nên tượng phân cực điện môi không xảy ra.Chính xếp có định hướng lưỡng cực điện phân tử đặt điện trường làm xuất điện tích trái dấu bề mặt khối điện môi (hình vẽ) E0 o o - + + + + + + Khi chưa đặt điện Khi đặt điện trường ngoai trường IV Điều kiện biên: Ta vẽ mặt trụ chiều cao vô bé gần mặt phân cách hai hai chất điện môi Áp dụng định lý Gauss  Dd S   D 2n dS2 D2 ∆S D1 S  D1n S  S  D2 n  D1n   E2 n  1E1n d S1 * Thành phần pháp tuyến vectơ cảm ứng điện biến thiên liên tục qua mặt phân cách hai lớp điện môi * Thành phần pháp tuyến vectơ cường độ điện trường biến thiên không liên tục qua mặt phân cách hai lớp điện môi Ta vẽ đường cong kín ABCDA gần mặt phân cách hai chất điện môi Ta có:  Ed s   E2t s  E1t s  E1 ABCDA D2t D1t  E2t  E1t    1 E2 A B D C * Thành phần tiếp tuyến vectơ cảm ứng điện biến thiên không liên tục qua mặt phân cách hai lớp điện môi * Thành phần tiếp tuyến vectơ cường độ điện trường biến thiên liên tục qua mặt phân cách hai lớp điện môi Câu 1: Cho tụ điện hình vẽ NLĐT tụ điện phẳng: -q +q A W1 = W2 S/2 B ε1W1 = ε2W2 S/2 C ε2 W1 = ε1W2 D (ε2 – 1)W1 = (ε1 – 1) W2 CĐĐT tụ điện phẳng A E1 = E2 B ε1 E1 = ε2 E2 C ε1 E2 = ε2 E1 D (ε1 – 1)E2 = (ε2 – 1) E2 Độ cảm ứng điện tụ điện phẳng A D1 = D2 B ε1D1 = ε2D2 C ε1 D2 = ε2 D1 D (ε2 – )D1 = (ε1 – 1)E1 • Giải a) 1 2 W1   o1 E1   o1 E1t ; 2 1 2 W2   o E2   o E2t 2 W1 1 E1t  E2t    1W1   2W2 W2  b) E1  E1t ; E2  E2t E1t  E2t  E1  E2 c) D1t 1  D2t 2  D1 1  D2 2   D1  1D2 Câu 2: Cho tụ điện hình vẽ Hiệu điện bề mặt trái bề mặt phải tụ điện phẳng A U1 = U2 B ε1 U1 = ε2 U2 C ε1 U2 = ε2 U1 D Tất sai Năng lượng điện trường trái phải tụ điện phẳng: +q -q A W1 = W2 S S B ε1W1 = ε2W2 d/2 d/2 C ε2 W1 = ε1W2 D (ε2 – 1)W1 = (ε1 – 1) W2 CĐĐT trái phải tụ điện phẳng A E1 = E2 B ε1 E1 = ε2 E2 C ε1 E2 = ε2 E1 D (ε1 – 1)E2 = (ε2 – 1) E2 • Giải a) d d U1  E1n ;U  E2 n 2 U1 E1n  D1n      U E2 n 1 D2 n 1  1U1   2U b) 1 2 W1   o1 E1n ;W2   o E2 n 2 2 W1 1 E1n  D1n    2 W2  E2 n 1 D2 n D1n  D1n  1W1   2W2 • c) D1n  D1n  1E1n   E2 n E1  E1n ; E2  E2 n  1E1   E2 • Cho hai mặt phẳng kim loại song song tích điện đều, cách đoạn D, có mật độ điện mặt σA σB Hằng số điện môi lớp điện môi có bề dày d chúng ε Xác định hiệu điện hai mặt d • Ta có: U  E0 ( D  d )  E.d  A  B E0  2 E0  A   B E   2 0  A  B  A  B U  (D  d )  d 2 2 0  A  B d  (D  d  ) 2  • Có hai mặt phẳng song song vô hạn mang điện trái dấu, mật độ điện mặt +σ –σ Người ta lấp đầy hai mặt phẳng lớp thuỷ tinh dày 3mm (ε = 7) Hiệu điện hai mặt phẳng 1000V Xác định mật độ liên kết mặt chất điện môi  lk  P.n  P    E U 5   (  1)  1, 77.10 C / m d • Khoảng không gian hai tụ điện phẳng lấp đầy hai lớp điện môi có bề dày số điện môi d1 , d2 ε1 , ε2 Tụ điện tích điện đến hiệu điện U Tìm cường độ điện trường E1 , E2 lớp điện môi điện trường E0 khe hở tụ lớp điện môi E1  E0 1 ; E2  E0 2  d1 d  U  E1d1  E2 d  E0     1   U 1  E0  d1  d 21 U2 U 1 E1  ; E2  d1  d 21 d1  d 21 [...]... điện tích liên kết như là nguồn sinh ra trường như các điện tích tự do thì:  lk divE   0 0  div 0 E    divPe  div ( 0 E  Pe )   D   0 E  Pe được gọi là vectơ điện cảm Vậy: divD   Nhân hai vế phương trình trên với dV rồi lấy tích phân theo thể tích V bất kỳ ta được:  divDdV    dV   Dd S  Q V V S Đây là ĐL Gauss trong điện môi Nếu chất điện môi đồng chất và đẳng hướng thì ... tượng phân cực điện môi Mỗi phân tử ( hay nguyên tử ) gồm hạt nhân mang điện tích dương electron mang điện tích âm chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân Khi xét khoảng cách lớn so với kích thước... “trọng tâm “của điện tích âm Tương tự hạt nhân ta có “trọng tâm” điện tích dương * Phân tử không phân cực phân tử có phân bố electron đối xứng xung quanh hạt nhân Vì chưa đặt điện trường trọng tâm... điện tích tự do, tác dụng điện trường điện tích bên dịch chuyển khoảng cách nhỏ vào cở kích thước nguyên tử Do tính dẫn điện điện môi coi chất không dẫn điện Khi đặt khối điện môi đồng chất đẳng