Đang tải... (xem toàn văn)
- Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm... - Tuy các đường sức từ là dày đặc nhưng người ta chỉ vẽ một số [r]
(1)Giải tập trang 20, 21 SGK Vật lý lớp 11: Điện trường cường độ điện trường, đường sức điện
I Tóm tắt kiến thức bản: Điện trường cường độ điện trường, đường sức điện 1 Điện trường
a) Môi trường truyền tương tác điện: Giả sử ta đặt hai cầu điện tích trái dấu một bình kín hút hết khơng khí Ta biết, lực hút hai cầu yếu mà lại mạnh lên Như phải có mơi trường truyền tương tác điện hai cầu Môi trường điện trường
b) Điện trường
- Điện trường môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích gắn liền với điện tích - Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt
- Nơi có điện tích xung quanh điện tích có điện trường
- Một điện tích Q nằm điểm khơng gian gây xung quanh điện trường Một điện tích q nằm điện trường bị Q tác dụng lực điện ngược lại, q tác dụng lên Q lực đối (hình 3.1)
2 Cường độ điện trường
a) Khái niệm cường độ điện trường: Giả sử có điện tích điểm Q nằm điểm O. Điện tích tạo điện trường xung quanh Để nghiên cứu điện trường Q điểm M, ta đặt điện tích điểm q, gọi điện tích thử xét lực điện tác dụng lên q (Hình 3.1) Theo định luật Cu - lơng, q nằm xa Q lực điện nhỏ Ta nói điện trường điểm xa Q yếu Vì cần phải xây dựng khái niệm đặc trưng cho mạnh, yếu điện trường điểm Khái niệm cường độ điện trường
(2)- Thực nghiệm chứng tỏ điện tích thử q1, q2,…khác điểm thì:
- Ta thấy độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C để đặc trưng cho cường độ điện trường điểm mà ta xét Tuy nhiên độ lớn F lực điện tỉ lệ thuận với
q, nên thương số độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích 1C Do đó, ta lấy thương số làm số đo cường độ điện trường
=> Vậy ta có định nghĩa sau: Cường độ điện trường điểm đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực điện trường điểm Nó xác định thương số độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt điểm độ lớn q
c) Vectơ cường độ điện trường
- Vì lực F đại lượng vectơ, cịn điện tích q đại lượng vơ hướng, nên cường độ điện trường E đại lượng vectơ
- Cường độ điện trường biểu diễn vectơ gọi vectơ cường độ điện
trường Từ cơng thức , ta có: Vectơ cường độ điện trường có:
+ Phương chiều trùng với phương chiều lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương
+ Chiều dài (mơđun) biểu diễn độ lớn cường độ điện trường theo tỉ lệ xích
d) Đơn vị đo cường độ điện trường.
(3)f) Nguyên lí chồng chất điện trường
- Giả sử có hai điện tích điểm Q1 Q2 gây điểm M hai vec tơ cường độ điện
trường
- Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q cách độc lập với Cường độ điện trường điểm tổng
hợp
- Các vectơ cường độ điện trường điểm tổng hợp theo quy tắc hình bình hành
3 Đường sức điện
a) Hình ảnh đường sức điện
Người ta chứng minh rằng, hạt nhỏ bị nhiễm điện nằm dọc theo phương lực điện Tập hợp hạt nhỏ nằm dọc theo đường mà tiếp tuyến điểm nằm theo phương vectơ cường độ điện trường Mỗi đường gọi đường sức điện
b) Định nghĩa
Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vectơ cường độ điện trường điểm Nói cách khác, đường sức điện đường mà lực điện tác dụng dọc theo
c) Các đặc điểm đường sức điện
- Qua điểm điện trường có đường sức điện mà
- Đường sức điện đường có hướng Hướng đường sức điện điểm hướng vectơ cường độ điện trường điểm
(4)- Tuy đường sức từ dày đặc người ta vẽ số đường theo quy tắc sau: Số đường sức qua điện tích định đặt vng góc với đường sức điện điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường điểm
d) Điện trường đều
- Điện trường điện trường mà vectơ cường độ điện trường điểm có phương, chiều, độ lớn; đường sức điện đường thẳng song song cách
- Điện trường điện môi đồng chất nằm hai kim loại phẳng đặt song song với điện tích nhau, trái dấu điện trường
(Hình 3.2)
II Giải tập trang 20, 21 SGK Vật lý lớp 11
Câu Điện trường gì?
Trả lời: Điện trường môi trường (dạng vật chất) truyền tương tác điện Điện
trường bao quanh điện tích, điện tích sinh gắn liền với điện tích
Câu Cường độ điện trường gì? Nó xác định nào? Đơn vị cường độ
điện trường gì? Trả lời:
- Cường độ điện trường điểm đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực điện trường điểm
- Cường độ điện trường điểm xác định thương số cường độ lực
(5)Câu Vectơ cường độ điện trường gì? Nêu đặc điểm vectơ điện trường tại
một điểm
Trả lời:
- Cường độ điện trường đại lượng có hướng (cùng hướng với lực điện tác dụng lên điện tích thử dương đặt điểm khảo sát) nên biểu diễn vectơ gọi vectơ cường độ điện trường
- Vectơ cường độ điện trường E điểm có:
+ Phương chiều lực tác dụng lên điện tích thử dương dặt điểm
+ Chiều dài (mơđun) biểu diễn độ lớn cường độ điện trường theo tỉ lệ xích
Câu 4: Viết cơng thức tính nêu đặc điểm cường độ điện trường một
điện tích điểm
Trả lời:
Công thức:
Đặc điểm: Vectơ cường độ điện trường điện tích Q gây điểm M phụ thuộc vào thân điện tích Q (dấu độ lớn) vị trí điểm M mà khơng phụ thuộc vào điện tích thử đặt điểm M
Câu 5: Cường độ điện trường hệ điện tích điểm xác định nào? Trả lời: Cường độ điện trường hệ điện tích điểm xác định dựa nguyên lí
chồng chất điện trường Có thể thực bước sau:
- Vectơ cường độ điện trường điện tích gây điểm khảo sát (gọi vectơ cường độ điện trường thành phần)
- Dùng quy tắc hình bình hành cộng tất vectơ cường độ điện trường thành phần để tìm vectơ tổng Vectơ cường độ điện trường tổng hợp hệ điện tích gây điểm khảo sát
(6)Trả lời: Vectơ cường độ điện trường tổng hợp hệ điện tích điểm gây một
điểm tổng tất vectơ cường độ điện trường điện tích điểm gây
Câu Nêu định nghĩa đặc điểm đường sức điện Trả lời:
- Định nghĩa đường sức điện: Đường sức điện đường mà tiếp tuyến mồi điểm giá vectơ điện trường điểm
- Các đặc điểm đường sức điện:
+ Qua điểm điện trường có đường sức điện mà
+ Đường sức điện điện trường tĩnh điện đường không khép kín Nó từ điện tích dương kết thúc điện tích âm, từ điện tích vơ
+ Ở chỗ cường độ điện trường lớn đường sức điện mau (dày), cịn chỗ cường độ điện trường nhỏ đường sức điện thưa
Câu 8: Điện trường gì?
Trả lời: Điện trường điện trường có vectơ điện trường điểm có cùng
phương, chiều độ lớn; đường sức điện đường thẳng song song cách
Câu 9: Đại lượng không liên quan đến cường độ điện trường điện
tích điểm Q điếm?
A Điện tích Q B Điện tích thử q
C Khoảng cách r từ Q đến q D Hăng số điện môi môi trường
Trả lời: Chọn B
Câu 10 Đơn vị sau đơn vị đo cường độ điện trường?
A Niutơn B Culông C Vôn nhân mét D Vôn mét
Trả lời: Chọn D Đơn vị cường độ điện trường vôn mét (V/m)
Câu 11 Tính cường độ điện trường vẽ vectơ điện trường điện tích điểm +4.10 -8C gây điểm cách 5cm mơi trường có sơ' điện mơi Trả lời:
(7)Câu 12 Hai điện tích điểm q1 = + 3.10-8C q
2 = - 4.10-8C đặt cách 10cm
trong không khí Hãy tìm điểm mà cường độ điện trường băng khơng Tại các điểm có điện trường hay khơng?
Trả lời: Điện tích điểm q1 = 3.10-8 C đặt điểm A, q2 = - 4.10-8 C đặt điểm B, AB = 10cm
Gọi C điểm mà cường độ điện trường không
Gọi cường độ điện trường q1 q2 C
Tại = - Hai vectơ phải phương, tức điểm C phải nằm đường thẳng AB (Hình 3.3)
Hai vectơ phải ngược chiều, tức phải nằm ngồi đoan AB Vì hai vectơ phải có mơđun nhau, tức điểm C gần A B |q1| < |q2|
Đặt AN = l, AC = x, ta có:
hay hay x = 64,6cm
Ngồi cịn phải kể tất điểm nằm xa q1 q2 Tại điểm C điểm cường độ điện trường khơng, tức khơng có điện trường
Câu 13 Hai điện tích điểm A B cách 5cm chân khơng có hai điện tích q1 = + 16.10-8 C q
2 = - 9.10-8 C Tính cường độ điện trường tổng hợp vẽ vectơ cường độ
điện trường điểm C nằm cách A khoảng 4cm cách B khoảng 3cm.
Trả lời:
Đặt AC = r1 BC = r2 Gọi cường độ điện trường q1 q2 gây C (Hình 3.4)
(8)= 9.105 V/m (Hướng theo phương CB).
Vì tam giác ABC tam giác vuông nên hai vectơ vng góc với
Gọi vectơ cường độ điện trường tổng hợp:
= + => V/m
Vectơ làm với phương AC BC góc 450 có chiều hình vẽ.