Vật lý đại cương chương 1 trường tĩnh điện

1.1. Tương tác điện – Định luật Coulomb
1.2. Điện trường

1.3. Đường sức điện trường – Điện thông
1.4. Định lý Ostrogradski – Gauss (O – G)
1.5. Công của lực điện trường
– Điện thế, hiệu điện thế
1.6. Liên hệ giữa cường độ điện

trường và điện thế
1.7. Lưỡng cực điện


TƢƠNG TÁC ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT BTĐT

Điện tích, định luật bảo toàn điện tích:
• Có hai loại điện tích: dƣơng (+) và âm (-).

• Điện tích có giá trị nhỏ nhất gọi là điện tích nguyên
tố:
• Điện tích của một vật nhiễm điện :
•Giá trị tuyệt đối của điện tích được gọi là điện lượng.
• Điện tích của một chất điểm gọi là điện tích điểm.
• Hệ cô lập thì điện tích của hệ đƣợc bảo toàn.


Chú ý :
•Bề mặt trái đất được xem như
là một nguồn vô tận để giữ
điện tích  nối một vật nhiễm

điện xuống đất thì vật đó sẽ ……………………….
•Nếu vật nhiễm điện dương thì trái đất sẽ cung cấp
electron để trung hoà.
•Nếu vật nhiễm điện âm thì electron trong vật sẽ
truyền xuống đất để trở nên trung hòa.


BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
Thí dụ: 2 quả cầu kim loại
được tích điện +1C và –2C.
Nếu chúng ta nối 2 quả cầu trên
bằng một sợi dây kim loại thì sự
phân bố điện tích như thế nào
trên 2 quả cầu?

+1C

-2C

?

?


Vật dẫn điện - Vật cách điện
Vật dẫn điện là những vật trong đó các electron
có thể dịch chuyển tự do bên trong nó

Vật cách điện là những vật trong đó các điện
tích không dịch chuyển tự do bên trong nó

1.1 Tương tác điện – Định luật Coulomb

Năm 1785

Charles Coulomb
French physicist (1736-1806)


1.1 Tương tác điện – Định luật Coulomb

Tƣơng tác điện

Định luật Coulomb

Trong môi trường
chân không

F0 
2

1
Nm
k
 ........( 2 ) : hệ số tỉ lệ
40
C
1
F

0 
 ..............( )
9
36.10
m

: hằng số điện


1.1 Tương tác điện – Định luật Coulomb

Trong các môi trường khác:
q1.q 2
F0
1 q1.q 2
F k

2
..
..r
40 .. r 2

Hằng số điện môi của một số chất

(…: hằng số điện
của môi trường)


1.1 Tương tác điện – Định luật Coulomb





q1q 2 r12
F12  k 2 .
r
r




q1q 2 r21
F 21  k 2 .
r
r





F12 ......F 21
Nguyên lý tổng hợp các lực tĩnh điện:


1.2. Điện trƣờng

Khái niệm điện trƣờng: là môi trường vật chất
đặc biệt, ……………………..các điện tích và
………………..lên điện tích khác đặt trong nó.

_ Xét điểm M bất kì trong điện trường, lần lượt đặt
tại M các điện tích điểm q1, q2, …, qn
F1 F2
Fn
... ..........
q1 q 2
qn
F
E
q

F  ......

M

+
Q

F1

q1

: vectơ CĐĐT tại điểm M
gây ra bởi Q , đơn vị: …….
E : đặc trưng cho điện trường về
……………………………………….


1.2. Điện trƣờng

Phương: là đường thẳng nối điện tích Q với điểm
khảo sát M.
Chiều:
hướng …… Q, nếu Q > 0

hướng …… Q, nếu Q < 0

M

+

-

Q

Q

Độ lớn:

q
q
Ek 2 
r
40r 2

M


Cƣờng độ điện trƣờng một số trƣờng hợp
Trƣờng hợp

Gần chiếc lược tích điện
Ở giữa ống phóng đèn hình TV
Gần bề mặt rum của máy photocopy
Điện trường đánh thủng điện môi là
không khí
Điện trường trên quỹ đạo của electron
trong nguyên tử hidro
Điện trường trên bề mặt của hạt nhân
Urani

Giá trị
103 N/C
105 N/C
105 N/C
3×106 N/C
5×1011 N/C
3×1021 N/C


1.2. Điện trƣờng

Nguyên lý chồng chất điện trƣờng:
Hệ điện tích điểm:

E


1.2. Điện trƣờng

Ví dụ :

Cho hai điện tích điểm cùng dấu q1 = q2 = q, đặt tại A và

B cách nhau một khoảng 2a.
a/ Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M nằm

trên trung trực của đoạn AB cách AB một khoảng x.
M
b/ Tìm x để EM đạt cực đại.
r
A+ a
q1

x
a

+B
q2


1.2. Điện trƣờng

Giải:


Cđđt tại M: E 
q
Dễ thấy: E1...E 2 ...k 2
r



E hướng ………… với AB và
có độ lớn:
E  ................  .....................
r
A
+
q1

M
a

a
H

x  .....

x=0

x
B

+
q2

E

E max 

1.2. Điện trƣờng

Vật mang điện:

do 1 phần tử dq gây ra: dE 
CĐĐT E
do toàn vật mang điện gây ra:
E


1.2. Điện trƣờng

Sự phân bố điện tích trên các vật mang điện:
Phân bố 1 chiều:

Phân bố 2 chiều:

d

dV





dS

Mật độ điện dài:

Mật độ điện mặt:

 (C / m)

 (C / m2 )

E



tbv



d r
k 2 .
r r

Phân bố 3 chiều:

E



tbv



Mật độ điện khối:
 (C / m3 )



dS r
k 2 .
r r

E



tbv



dV r
k 2 .
r
r


1.2. Điện trƣờng

Ứng dụng: Tính cƣờng độ điện trƣờng gây bởi
dây dẫn vô hạn tích điện đều (λ>0) tại điểm M
cách sợi dây một khoảng h
E



dE 

tbd

O

E
E

E

M
h
h.d
d 
cos 2 
2
h
cos 2   2
(  h2 )


1.2. Điện trƣờng

Ứng dụng: Tính cường độ điện trường
gây bởi đĩa tròn phẳng tích điện đều


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Định nghĩa: Đường sức điện trường là đường

vẽ trong điện trường sao cho:
tiếp tuyến với nó ở mỗi điểm trùng với phương
của tại điểm đó
chiều của đường sức là chiều của
Tính chất:
Qua bất kỳ một điểm nào trong điện
trường cũng vẽ được một đường sức.
Các đường sức ………………….
Đường sức của điện trường tĩnh ………………,
đi ra từ điện tích dương, đi vào điện tích âm.


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Qui ƣớc vẽ:

Mật độ các đường sức tỉ lệ với …………của
nơi nào điện trường mạnh thì đường sức sẽ ……
nơi nào điện trường yếu thì đường sức sẽ ………
điện trường đều thì các đường sức ………………….
………………………...


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Hình ảnh hệ đƣờng sức điện trƣờng (điện phổ) :


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Hình ảnh hệ đƣờng sức điện trƣờng (điện phổ) :

Ống trụ tích điện

Mặt phẳng tích điện


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Sự gián đoạn của đƣờng sức điện trƣờng

E …………tại biên giới 2 môi trường
vectơ cảm ứng điện D
D  .......E 

D

, đơn vị: .......

D không phụ thuộc vào môi
trường nên phổ các đường cảm
ứng là ...............


1.3 Đường sức điện trường – Điện thông

Thông lƣợng của vectơ CĐĐT (điện thông) :
gửi qua diện tích dS là đại lượng
..................có giá trị bằng :
d E 

(S)

Điện thông gửi qua toàn bộ diện tích S:
 E  d E 
(Đơn vị:………)

(S)

Thông lượng cảm ứng điện hay điện dịch thông:
D 



(S)

d D 

(Đơn vị : …)