Đang tải... (xem toàn văn)
ôn thi hsgqg chương trường tĩnh điện bao gồm lý thuyết và rất nhiều bài tập hay giúp học sinh nắm rõ đươc kiến thức về trường tĩnh điện để chuẩn bị cho kì thi học sinh giỏi quốc gia môn vật lý tốt nhất
Chương I Trường tĩnh điện HƯỚNG DẪN HỌC CHƯƠNG I I MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU Hiểu vận dụng thuyết electron định luật bảo tồn điện tích để giải thích tượng điện Hiểu vận dụng định luật Coulomb để tính lực tương tác điện tích điểm Hiểu ý nghĩa chất điện trường, điện thế, điện thông Vận dụng nguyên lý chồng chất điện trường để tìm điện trường gây hệ điện tích điểm, hay vật mang điện có hình dạng 5.Vận dụng định lý Oxtrogradxki - Gaux để tìm điện trư ờng gây vật mang điện có hình dạng đối xứng mặt cầu, mặt phẳng, mặt trụ v.v Tính cơng lực điện trường dịch chuyển điện tích điểm điện trường Biểu diễn cơng qua điện tích điểm trường Tìm mối liên hệ điện trường điện II TÓM TẮT NỘI DUNG Có hai loại điện tích: điện tích dương điện tích âm Điện tích có cấu tạo gián đoạn Nó gồm phần tử mang điện nhỏ nhất, gọi điện tích nguyên tố e = 1,6.10-19 C Điện tích q vật biểu diễn q= ne, n số nguyên dương Lực tương tác điện tích điểm xác định định luật Coulomb: F0 = q1 q 4πε r =k q1 q r2 ; k =9.10-9 Nếu hai điện tích dấu lực F lực đẩy, hai điện tích khác dấu lực F lực hút Mọi điện tích gây khơng gian bao quanh điện trường có cường độ E Điện trường dạng đặc biệt vật chất, giữ vai trị truyền tương tác điện tích Biểu điện trường là, có điện tích qo đặt vào điện trường qo chịu tác dụng lực điện F =q E Cường độ điện trường gây điện tích điểm q điểm cách xa đoạn r: kq r εr r Điện trường tuân theo nguyên lý chồng chất Áp dụng nguyên lý này, ta tìm điện trường gây hệ điện tích điểm hay gây vật mang điện Muốn vậy, ta cần chia vật thành vô số phần tử mang điện tích dq vơ nhỏ, coi dq điện tích E= điểm Phần tử điện tích gây điện trường dE Từ đó, ta tìm điện trường E gây tồn vật mang điện tích q 137 Chương VII Trường tĩnh điện r E = ∫ dE = ca vat r r ∫ k dq ca vat εr Trong dq = ρdV; dq = σdS haydq = λdl tùy vào trường hợp vật khối mang điện đều, mặt mang điện dây dẫn thẳng mang điện Để tìm điện trường vật mang điện đối xứng, người ta thường dùng định lý Oxtrogradxki- Gaux Theo định lý này, điện thông gửi qua mặt kín tổng đại số điện tích q nằm mặt kín φe = ∫ DdS = ∑ q i i (S ) Từ đây, ta tìm điện trường E gây dây tích điện dài vô hạn, mặt phẳng vô hạn tích điện đêù, mặt trụ dài vơ hạn tích điện Véctơ cảm ứng điện ( điện cảm): D = ε o ε E Cường độ điện trường gây sợi dây thẳng dài vô hạn mang điện λ điểm cách dây khoảng r: E = ( λ mật độ điện dài dây) 2πε o εr Cường độ điện trường gây mặt phẳng mata có: EA= EB2=EBcos α q1 q2 b ⇒ = 2 4πε o b 4πε o (b + a ) b + a B, q2 Θ a ⊕ A, q1 B C, q3 ⊕ b EB E B2 α D EA E B1 EC E AC Hình - bt.11 ⇒ q1 = 2,7.10 −6 C 7.9 Cho hai điện tích q 2q đặt cách 10 cm Hỏi điểm đường nối hai điện tích điện trường triệt tiêu HD: Giả sử điểm M đường thẳng nối hai điện tích q 2q, gọi x khoảng cách từ q đến M, điện trường hệ hai điện tích gây triệt tiêu E = E1 + E = ; E1 E2 cường độ điện trường q1 q2 gây M ⇒ E1=E2 144 Chương VII Trường tĩnh điện Ta có q 4πε oεx = 2q ⇒ x = 4,14.10 − m 4πε oε (l − x) 7.10 Xác định cường độ điện trường tâm lục giác cạnh a, biết rẳng sáu đỉnh có đặt: a Sáu điện tích dấu b điện tích âm điện tích dương trị số nhau, đặt xen kẽ c điện tích âm điện tích dương trị số nhau, đặt liên tiếp HD: Áp dụng nguyên lý chất điện trường, hai trường hợp a,b điện trường tâm q Trường hợp đặt điện tích dương điện tích âm đặt liên tiếp E = 4πε o a 7.11 Cho hai điện tích điểm q1= 2.10-6 C, q2= -10-6C đặt cách 10 cm Tính cơng lực tĩnh điện điện tích q2 dịch chuyển đường thẳng nối hai điện xa thêm đoạn 90 cm ĐS: A = - 0,162J 7.12 Một đĩa trịn bán kính R = 8cm tích điện với mật độ điện mặt σ = 10 −3 C / m a Xác định cường độ điện trường điểm nằm trục đĩa cách tâm đĩa đoạn h= cm b Chứng minh h→0 biểu thức thu chuyển thành biểu thức tính cường độ điện trường gây mặt phẳng vô hạn mang điện c Chứng minh h>>R biểu thức thu chuyển thành biểu thức tính cường độ điện trường gây điện tích điểm HD: Chia đĩa thành thành hình vành khăn tâm O Diện tích dS hình vành khăn giới hạn vịng trịn tâm bán kính x x + dx là: dS = πxdx Vậy, điện tích dq dS là: dq = σdS = σ2πxdx Do tính đối xứng toán nên điện ur dE trường gây phần tử diện tích dS M có phương Ox, có chiều hướng xa đĩa Có độ lớn h.dq ; dE = 4πε o ( R + h ) A uur dE r x O x+dx h α M ur dE x uur dE1 B Hình - bt.12 Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường, điện trường tổng hợp đĩa tròn gây ⎡ σ ⎢⎢ 2πσhxdx M là: E = ∫ dE = ∫ 1− = 2ε oε ⎢ R2 caVD 4πε oε ( x + h ) + ⎢ h2 ⎣ R ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ 145 Chương VII Trường tĩnh điện R2 R2 R2 ≈1− ⇒ 1− 1+ ≈ 2h h 2h R2 1+ h Nếu h>>R σR q Nên E = = 4πε oεh 4πε oεh + h