Bài giảng môn vật lý 2 đại học thủy lợi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (29.35 MB, 308 trang )
2/20/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Điện – Điện tử - Bộ mơn Vật lý
MƠN VẬT LÝ 2
CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.01
Các giảng viên:
1. Phạm Thị Thanh Nga, email: ,
ĐT: 0916103796.
2. Bùi Thị Hoàn, email: ,
ĐT: 0989819783.
3. Phạm Tiến Dự, email: ,
ĐT: 0389915591.
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
1
CHƯƠNG 21:
ĐIỆN TÍCH VÀ ĐIỆN TRƯỜNG
21.1: Điện tích – Định luật bảo tồn điện tích
21.2: Vật dẫn, vật cách điện
L21.01
Điện tích cảm ứng (sv tự đọc hiểu)
21.3: Định luật Coulomb.
21.4: Điện trường – Vectơ điện trường và lực điện.
21.5: Các tính tốn về điện trường.
21.6: Đường sức điện trường&Câu hỏi ôn tập chương
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
2
1
2/20/2020
21.1: Điện tích - Định luật bảo tồn điện tích
Điện tích:
Điện tích (q, Q) (C) là một thuộc tính cơ bản của vật giống
như khối lượng m (kg) và nó đặc trưng cho tương tác điện
từ.
Có 2 loại điện tích: điện tích dương (q > 0) và âm (q < 0)
Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất được biết trong
tự nhiên, có độ lớn e = 1,6.10-19 C.
Điện tích bị lượng tử hóa: điện tích của một vật bất kỳ
ln bằng bội số nguyên lần điện tích nguyên tố.
Proton: mp = 1,67. 10-27 kg, qp = + e = +1,6.10-19 C
Electron: me = 9,1.10-31 kg, qe = - e = -1,6.10-19 C
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
3
Tương tác giữa các vật mang điện tích:
Tương tác giữa các điện tích: 2 điện tích cùng dấu đẩy nhau,
2 điện tích trái dấu hút nhau.
Đơn vị hệ SI của điện tích là Coulomb (C), ước của C là:
1 mC = 10-3 C, 1C = 10-6 C, 1 nC = 10-9 C, 1 pC = 10-12 C.
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
4
2
2/20/2020
Định luật bảo tồn điện tích:
Nội dung: “Tổng đại số các điện tích trong một hệ cơ lập về điện
là một số không đổi”.
Vận dụng:
Sau khi tiếp xúc hoặc sau khi nối, các vật tích điện bằng bao nhiêu?
nếu một vật ban đầu tích điện q (q1 = q) tiếp xúc với một vật không
nhiễm điện (q2 = 0)? (sv tự tìm đáp án)
nếu hai quả cầu ban đầu tích điện q1, q2 được nối với nhau bằng một
dây dẫn? (sv tự tìm đáp án)
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
5
21.2: Vật dẫn điện- Vật cách điện - Điện tích cảm ứng
Yêu cầu sv tự đọc hiểu theo gợi ý:
Định nghĩa:
+ Vật dẫn điện.
+ Vật cách điện.
Các cách tích điện cho vật:
+ Do cọ xát.
+ Do dẫn điện.
+ Do cảm ứng. (lưu ý: điện tích xuất hiện trong trường
hợp này gọi là điện tích cảm ứng).
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
6
3
2/20/2020
21.3: Định luật Coulomb
(xác định lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm
đứng n trong chân khơng)
Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên trong
chân khơng có:
Phương: nằm trên đường thẳng nối hai điện tích.
Chiều:
• là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, q1.q2 > 0
• là lực hút nếu hai điện tích trái dấu, q1.q2 < 0.
Độ lớn (F): tỷ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích,
tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng,
có biểu thức:
k 9.109 N.m2 /C2
F k 1 22
r
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
7
Biểu thức định luật Coulomb dưới dạng vectơ:
Lực do điện tích điểm q1 tác dụng lên điện tích điểm q2 là:
q1q2 r12
1 q1q2
F12 k 2
=
rˆ12
r
4 0 r 2
r
1
(k
9.109 Nm 2 / C 2 )
4 0
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
8
4
2/20/2020
Lực do điện tích điểm q2 tác dụng lên điện tích điểm q1,
là F21 được xác định từ: F21 F12
Nhận xét:
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tuân theo định
luật III Newton, nghĩa là hai lực này có: cùng phương,
cùng độ lớn nhưng ngược chiều và khác điểm đặt – đặt
tại hai điện tích khác nhau)
Độ lớn hai lực:
F12 F21 F k
20/02/2020
q1q2
r2
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
9
So sánh lực tĩnh điện (Fe) và lực hấp dẫn (Fg) giữa
electron và proton:
Fe
Fg
Fe
Fg
2, 27 1039
k q1 q 2
r2
G m1 m 2
r2
(k 9 109 N m2 /C2 )
(G 6, 67 1011 N m2 /kg2
Fe Fg
Nêu những điểm giống và khác nhau giữa 2 định luật:
ĐL Coulomb và ĐL vạn vật hấp dẫn?
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
10
5
2/20/2020
Câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra sự hiểu của bạn
Q 1: Lực hút giữa hai điện tích điểm đặt cách nhau một
đoạn d là F. Nếu độ lớn của mỗi điện tích giảm cịn ¼ giá
trị ban đầu đồng thời khoảng cách giữa chúng giảm cịn
d/2 thì lực tương tác giữa chúng là:
A. F/16
B. F/8
C. F/4
D. F/2
Q 2: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x : q1 = + 1,0 nC
tại x1 = - 4,0 cm; q2 = - 3,0 nC tại x2 = + 4,0 cm. Lực điện
mà điện tích q1 tác dụng lên điện tích q2.
20/02/2020
11
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
Hướng dẫn giải:
Q 2: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x : q1 = + 1,0 nC tại
x1 = - 4,0 cm; q2 = - 3,0 nC tại x2 = + 4,0 cm. Lực điện mà điện
tích q1 tác dụng lên điện tích q2 bằng bao nhiêu?
Lực điện mà q1 tác dụng lên q2 có:
Điểm đặt tại q2.
Phương: trùng với trục Ox.
Chiều: hướng theo chiều âm Ox.
Độ lớn:
F12 k
q1q2
r122
9.109
q1
+
-4 cm
109.3.109
8.10
2 2
O
q2
+4 cm x
0, 42.105 N
Biểu diễn dưới dạng véc tơ: F12 0, 42.105 iˆ (N)
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
12
6
2/20/2020
Lực tương tác tĩnh điện do một hệ điện tích điểm (q1, q2,...
qi,...qn) tác dụng lên một điện tích điểm q0:
n
F( on q0 ) F10 F20 ... Fn 0 Fi 0
i 1
Lực tương tác tĩnh điện do một vật tích điện tác dụng lên
một điện tích điểm q0 được xác định ntn???
F0
d
F
0
toanvat
20/02/2020
q0 .dq r
k r2 r
toanvat
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
13
Câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra sự hiểu của bạn
Q 3: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x: q1 = + 1,0 nC tại x1
= - 4,0 cm; q2 = - 3,0 nC tại x2 = + 4,0 cm. Lực điện mà hệ hai
điện tích này tác dụng lên q3 = + 5 nC được đặt trên trục x tại
x = - 1,0 cm là:
5
A. F3 24,6.10 iˆ (N)
B. F3 23,5.105 iˆ (N)
C. F3 21, 2.105 iˆ (N)
D. F3 19,8.105 iˆ (N)
Q 4: Hai điện tích bằng nhau Q1 = Q2 = Q > 0 được đặt trên trục
x tại các điểm x1 = - 4 cm và x2 = +4 cm. Điện tích q >0 được đặt
trên trục y tại điểm y3 = 3 cm. Lực điện tổng cộng tác dụng lên
điện tích q hướng theo chiều:
A. dương trục x
B. âm trục x
C. dương trục y
D. âm trục y
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
14
7
2/20/2020
Hướng dẫn giải:
Q 3: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x: q1 = + 1,0 nC tại
x1 = - 4,0 cm; q2 = - 3,0 nC tại x2 = + 4,0 cm. Lực điện mà hệ
hai điện tích này tác dụng lên q3 = + 5 nC được đặt trên trục x
tại x = - 1,0 cm là:
q3
q1
q2
+
+
-1 cm
+4 cm x
-4 cm
Vì lực điện F13 và F23 mà q1 và q2 tác dụng lên q3 đều cùng hướng
nên lực điện tổng cộng do hai điện tích này tác dụng lên q3 có
điểm đặt tại q3, hướng theo chiều dương trục x và có độ lớn:
F3 F13 F23 =k
q1q3
2
13
r
k
q2 q3
2
23
r
21, 2.105 N
Biểu diễn dưới dạng véc tơ: F 21, 2.105 iˆ
3
20/02/2020
(N)
15
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
Hướng dẫn giải:
Q 4: Hai điện tích bằng nhau Q1 = Q2 = Q > 0 được đặt trên trục
x tại các điểm x1 = - 4 cm và x2 = +4 cm. Điện tích q >0 được đặt
trên trục y tại điểm y3 = 3 cm. Lực điện tổng cộng tác dụng lên
điện tích q hướng theo chiều nào?
Vì các lực do Q1 và Q2 tác dụng lên Q
y
có độ lớn bằng nhau và có hướng như
hình vẽ nên lực điện tổng cộng do hai
điện tích này tác dụng lên q hướng
theo chiều dương trục y
20/02/2020
Q1
+
-4 cm
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
q
+
O
Q2
+
+4 cm
x
16
8
2/20/2020
Bài tập áp dụng 1:
Chứng tỏ rằng lực do 2 điện tích Q tác dụng lên điện tích q
có biểu thức sau đây:
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
17
Bài tập áp dụng 2:
Hai điện tích điểm được đặt trên trục x:
q1 = + 1 nC tại x = -2,5 cm;
q2 = - 3 nC tại x = +2,5 cm.
Xác định lực điện do hệ hai điện tích điểm tác dụng lên
q3 = - 5,0 nC nếu nó được đặt tại:
a. Gốc tọa độ
b. Trên trục x tại điểm x = 5,0 cm.
c. Trên trục x tại điểm x = - 5,0 cm.
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
18
9
2/20/2020
Giải:
a.
0
-2,5 cm
F23 k
q1q3
9.109.
2
13
r
q2 q3
9.10 .
9
2
23
r
q2 = -3 nC
q3 = -5 nC
q1 = +1 nC
F13 k
+2,5 cm
109.5.109
7,2.105 N
2,5.10
2 2
3.109.5.109
2,5.10
2
x
21,6.105 N
2
Tổng hợp lực tác dụng lên q3 là: F3 F13 F23
Vì các véc tơ này cùng hướng nên tổng hợp lực hướng theo
chiều âm Ox và có độ lớn: F F F 28,8.105 N
F3 28,8.10 5 iˆ N
3
20/02/2020
13
23
19
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
b.
+2,5 cm
-2,5 cm
q1 = +1 nC
F13 k
F23 k
q1q3
2
13
r
q2 q3
2
23
r
+5 cm
q2 = -3 nC
9.10 .
9
9.10 .
9
q3 = -5 nC
109.5.109
7,5.10
2
2
3.109.5.109
2,5.10
2
2
x
0,8.105 N
21,6.105 N
Tổng hợp lực tác dụng lên q3 là: F3 F13 F23
Vì các F23 > F13 nên tổng hợp lực hướng theo chiều dương
Ox và có độ lớn: F F F 20,8.105 N
F3 20,8.105 iˆ N
3
20/02/2020
23
13
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
20
10
2/20/2020
c.
- 5 cm
F23 k
q1q3
2
13
r
q2 q3
2
23
r
9.109.
9.10 .
9
109.5.109
2,5.10
2
2
3.109.5.109
7,5.10
2
x
q2 = -3 nC
q1 = +1 nC
q3 = -5 nC
F13 k
+2,5 cm
-2,5 cm
2
7, 2.105 N
2, 4.105 N
Tổng hợp lực tác dụng lên q3 là: F3 F13 F23
Vì các F13 > F23 nên tổng hợp lực hướng theo chiều dương
Ox, và có độ lớn: F F F 4,8.105 N
F3 4,8.105 iˆ N
3
20/02/2020
13
23
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
21
TỔNG KẾT CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.01
20/02/2020
L21.01_Chương 21: Điện tích – Điện trường
22
11
2/20/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Điện – Điện tử - Bộ mơn Vật lý
MƠN VẬT LÝ 2
CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.02
Các giảng viên:
1. Phạm Thị Thanh Nga, email: ,
ĐT: 0916103796.
2. Bùi Thị Hoàn, email: ,
ĐT: 0989819783.
3. Phạm Tiến Dự, email: ,
ĐT: 0389915591.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
1
CHƯƠNG 21:
ĐIỆN TÍCH VÀ ĐIỆN TRƯỜNG
21.1: Điện tích – Định luật bảo tồn điện tích
21.2: Vật dẫn, vật cách điện
Điện tích cảm ứng (sv tự đọc hiểu)
21.3: Định luật Coulomb.
21.4: Điện trường – Vector điện trường và
lực điện.
L21.02
21.5: Các tính tốn về điện trường.
21.6: Đường sức điện trường&Câu hỏi ôn tập chương.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
2
1
2/20/2020
21.4 Điện trường (tĩnh) – Véc tơ điện trường và lực điện:
Khái niệm Điện trường (tĩnh):
Điện trường là môi trường vật chất đặc biệt tồn tại xung
quanh điện tích.
Điện trường tĩnh là điện trường tồn tại xung quanh điện
tích đứng n.
Nguồn của điện trường tĩnh có thể là một điện tích điểm,
hệ các điện tích điểm, một phân bố điện tích liên tục
trong khơng gian...
Tính chất cơ bản của điện trường: tác dụng lực điện lên
bất kì một điện tích khác đặt trong nó.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
3
Véc tơ điện trường:
đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại một điểm
về phương diện tác dụng lực.
Biểu thức định nghĩa:
E
F0
q0
trong đó, q0 là điện tích thử: q0 phải rất nhỏ, có thể dương hoặc âm.
Véc tơ điện trường là lực trên một đơn vị điện tích thử.
Véc tơ điện trường có độ lớn là E (N/C hoặc V/m)
Chú ý: Véc tơ điện trường tại một điểm luôn tồn tại trong
khơng gian có phân bố điện tích, khơng phụ thuộc vào việc
tại điểm đó có đặt điện tích thử hay khơng.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
4
2
2/20/2020
Véc tơ điện trường do một điện tích điểm q gây ra tại
một điểm:
1 q r
1 q
q
9 q
ˆ
E
r
E
k
9.10
V / m
4 o r 2 r 4 o r 2
r2
r2
Véc tơ đơn vị
Điểm trường
Điểm nguồn
r (m): là khoảng cách từ điện tích điểm tới điểm đang xét (điểm trường)
Véc tơ điện trường: có điểm đặt tại điểm trường P, có phương nằm
trên đường thẳng nối điện tích điểm q và điểm xét, có chiều: hướng
về phía điện tích điểm q nếu q < 0, hướng ra xa điện tích điểm q nếu
q > 0, có độ lớn E tỷ lệ thuận với độ lớn của điện tích và tỷ lệ
nghịch với bình phương khoảng cách.
.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
5
Câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra sự hiểu của bạn
Q 5: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x: q1 = + 1,0 nC tại x1
= - 4,0 cm; q2 = - 3,0 nC tại x2 = + 4,0 cm. Lực điện mà hệ hai
điện tích này tác dụng lên q3 = + 5 nC được đặt trên trục x tại
x = - 1,0 cm là:
5
A. F3 24,6.10 iˆ (N)
B. F3 23,5.105 iˆ (N)
C. F3 21, 2.105 iˆ (N)
D. F3 19,8.105 iˆ (N)
Q 6: Hai điện tích bằng nhau Q1 = Q2 = Q > 0 được đặt trên trục
x tại các điểm x1 = - 4 cm và x2 = +4 cm. Điện tích q >0 được đặt
trên trục y tại điểm y3 = 3 cm. Lực điện tổng cộng tác dụng lên
điện tích q hướng theo chiều:
A. dương trục x
B. âm trục x
C. dương trục y
D. âm trục y
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
6
3
2/20/2020
Câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra sự hiểu của bạn
Q 5: Độ lớn véctơ điện trường do một điện tích điểm gây ra tại
điểm cách nó 2 m là E. Độ lớn véctơ điện trường tại điểm cách
điện tích 1 m là:
A. E
B. 2E
C. 4E
D. E/2
Q 6: Điện tích điểm q = 2,0 nC được đặt ở gốc tọa độ. Véctơ điện
trường
do nó gây ra tại điểm P (0,2 m; 0) là:
A. E 350iˆ (V/m)
B. E 450iˆ (V/m)
C. E 550iˆ (V/m)
D. E 650iˆ (V/m)
Hướng dẫn giải:
Véctơ điện trường có điểm đặt tại P, q
+
có phương trùng với trục Ox,
O
có chiều hướng theo chiều dương Ox,
P
x
+0,2 m
9
và có độ lớn: E k q2 9.10 9 2.10 2 450 V /m E 450 iˆ (V/m)
r
20/02/2020
0, 2
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
7
Bài tập áp dụng 3:
Xác định véc tơ điện trường do một điện tích điểm
q = -1,6.10-19C đặt tại gốc tọa độ O gây ra tại một điểm
P (3cm; 4cm)?
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
8
4
2/20/2020
Nguyên lý chồng chất điện trường:
ND: “Vectơ điện trường tại một điểm trường P bất kỳ
trong vùng không gian có sự chồng chất nhiều điện trường
là tổng hợp các vectơ điện trường do từng điện trường
riêng lẻ gây ra tại điểm đó.”
BT:
n
EP E1P E2 P ... EnP EiP
i 1
trong đó: E1P ; E2 P ;...; EnP là các vectơ điện trường riêng lẻ tại P.
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
9
Vectơ điện trường do một hệ điện tích điểm (q1, q2,….qn)
phân bố rời rạc/gián đoạn gây ra tại một điểm:
n
F0 F10 F20 .... Fn 0
E
E1 E 2 ... E n E i
q0
q0
i 1
“Vectơ điện trường tại điểm trường P gây bởi một hệ
điện tích điểm bằng tổng các vectơ điện trường gây ra tại
điểm đó bởi từng điện tích điểm của hệ.”
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
10
5
2/20/2020
Câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra sự hiểu của bạn
Q 7: Hai điện tích điểm q1 > 0; q2 < 0 được đặt trên trục x lần lượt tại
các điểm: x1 = - a cm; x2 = + a cm. Véctơ điện trường do hệ hai điện tích
này gây ra tại điểm P nằm trên trục tung có tọa độ y > 0 sẽ hướng theo:
A. chiều dương trục x
B. chiều âm trục x
C. chiều dương trục y
D. chiều âm trục y
Q 8: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x: q1 = 2,00 nC ở gốc tọa độ,
q2 = - 5,00 nC tại x = 1,00 m. Véctơ điện trường do hệ hai điện tích trên
gây ratại điểm M(1,20 m; 0) là:
A. E 1112,5iˆ (V/m)
B. E 1211, 5iˆ (V/m)
C. E 1122,5iˆ (V/m)
D. E 1412,5iˆ (V/m)
Q 9: Bốn điện tích điểm giống hệt nhau q = 10 nC được đặt tại bốn đỉnh
của hình vng cạnh 20 cm. Độ lớn véctơ điện trường do hệ bốn điện tích
nói trên gây ra tại tâm hình vng là:
A. 4500 V/m B. 2500 V/m C. 0 V/m
D. 1250 V/m
20/02/2020
11
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
Hướng dẫn giải
Q7: Hai điện tích điểm q1 > 0; q2 < 0 được đặt trên trục x lần
lượt tại các điểm: x1 = - a cm; x2 = + a cm. Véctơ điện trường
do hệ hai điện tích này gây ra tại điểm P nằm trên trục tung có
tọa độ y > 0 sẽ hướng theo chiều nào?
y
Vì các véctơ điện trường do q1
E1
và q2 gây ra tại P có độ lớn
bằng nhau và có hướng như
P
E2
hình vẽ nên véctơ điện trường
do hai điện tích này gây ra tại P
hướng theo chiều dương trục x.
20/02/2020
q1
+
-5 cm
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
O
E
q2
+5 cm
x
12
6
2/20/2020
Hướng dẫn giải
Q8: Hai điện tích điểm được đặt trên trục x: q1 = 2,00 nC ở gốc
tọa độ, q2 = - 5,00 nC tại x = 1,00 m. Véctơ điện trường do hệ hai
điện tích trên gây ra tại điểm M(1,20 m; 0) là:
q1
+
O
q2
1,0 m
M
1,2 m
x
Vì hai véc tơ điện trường E1; E2 ngược hướng nên véctơ điện trường
do hệ hai điện tích này gây ra tại M có:
•Điểm đặt tại M.
•Hướng: theo chiều âm trục x.
•Độ lớn: E E E k q2 k q1 1112,5 V/m
2
1
r22M
Biểu diễn dưới dạng véctơ:
20/02/2020
r12M
E 1112,5iˆ (V/m)
13
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
Hướng dẫn giải:
Q9: Bốn điện tích điểm giống hệt nhau q = 10 nC được đặt tại bốn
đỉnh của hình vng cạnh 20 cm. Độ lớn véctơ điện trường do hệ
bốn điện tích nói trên gây ra tại tâm hình vng là:
A. 4500 V/m B. 2500 V/m
C. 0 V/m
D. 1250 V/m
Các véctơ điện trường do bốn
điện tích này gây ra tại P có độ
lớn bằng nhau,
trong
đó
E
E
1
3
và E2
. E4
Do đó, véctơ điện trường tổng
cộng tại P bằng 0.
20/02/2020
+
q1
E2
q4
+
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
q2 +
E4
E3
E1
P
+
q3
14
7
2/20/2020
Bài tập áp dụng 4:
Hai điện tích điểm được đặt trên trục x:
q1 = + 1 nC tại x = -2,5 cm;
q2 = - 3 nC tại x = +2,5 cm.
Xác định vectơ điện trường do hệ hai điện tích điểm gây ra tại:
a. gốc tọa độ
b. điểm M có tọa độ x = 5,0 cm; y = 0.
c. điểm N có tọa độ x = - 5,0 cm; y = 0.
20/02/2020
HDG.BTAD4:
-2,5 cm
a.
+2,5 cm
O
E2 k
q1
2
1
r
q2
2
2
r
9.109
9.109
x
q2 = -3 nC
q1 = +1 nC
E1 k
15
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
109
2,5.10
2
2
3.109
2,5.10
2
2
1,44.104 V/m
4,32.104 V/m
Điện trường tổng cộng tại gốc tọa độ là: E E1 E2
Vì các véc tơ này cùng hướng nên điện trường tổng cộng
hướng theo chiều dương Ox và có độ lớn:
E E1 E2 5,76.104 V/m
E = 5,76.104iˆ V/m
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
16
8
2/20/2020
b.
q2 = -3 nC
q1 = +1 nC
E1 k
E2 k
q1
2
1
r
q2
2
2
r
+5 cm
M
+2,5 cm
-2,5 cm
9.10
9
9.109
109
7,5.10
2
2,5.10
2
0,16.104 V/m
2
3.109
2
x
4,32.104 V/m
Điện trường tổng cộng tại M là: E E1 E2
Vì E2 > E1 nên véc tơ điện trường tổng cộng hướng theo
chiều âm Ox và có độ lớn là:
E E2 E1 4,16.104 V/m
E = - 4,16.104iˆ V/m
20/02/2020
c.
q1
r12
E2 k
q2
2
2
r
+2,5 cm
-2,5 cm
N
-5 cm
E1 k
17
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
q2 = -3 nC
q1 = +1 nC
109
9.109
2,5.10
2
9.10
9
2
1,44.104 V/m
3.109
7,5.10
2
x
2
0,48.104 V/m
Điện trường tổng hợp tại N là: E E1 E2
Vì E1 > E2 nên véc tơ điện trường tổng cộng hướng theo
chiều dương Ox và có độ lớn là: E E E 0,96.104 V/m
E = - 0,96.104iˆ V/m
1
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
2
18
9
2/20/2020
Q10: Một vật nhỏ mang điện tích – 55,0 C chịu tác dụng của
một lực hướng xuống có độ lớn 6,20.10-9 N khi được đặt tại một
điểm nào đó trong điện trường. Véctơ điện trường tại điểm đó:
A. hướng thẳng đứng xuống dưới và có độ lớn 11,27.10-5 V/m.
B. hướng thẳng đứng lên trên và có độ lớn 11,27.10-5 V/m.
C. hướng từ trái sang phải và có độ lớn 13,47.10-5 V/m.
D. hướng từ phải sang trái và có độ lớn 15,86.10-5 V/m.
Hướng dẫn giải:
Lực điện mà
điện trường tác
dụng lên điện tích q = - 55 C là F qE
F
E
suy ra E . Vì q < 0 nên F tức là véctơ điện trường tại điểm
q
đó hướng lên và có độ lớn là: E F 11, 27.105 V/m
q
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
19
TỔNG KẾT CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.02
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
20
10
2/20/2020
TỔNG KẾT CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.02
20/02/2020
L21.02_Chương 21: Điện tích – Điện trường
21
11
2/20/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Điện – Điện tử - Bộ mơn Vật lý
MƠN VẬT LÝ 2
CHƯƠNG 21 - BÀI GIẢNG L21.03
Các giảng viên:
1. Phạm Thị Thanh Nga, email: ,
ĐT: 0916103796.
2. Bùi Thị Hoàn, email: ,
ĐT: 0989819783.
3. Phạm Tiến Dự, email: ,
ĐT: 0389915591.
20/02/2020
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
1
CHƯƠNG 21:
ĐIỆN TÍCH VÀ ĐIỆN TRƯỜNG
21.1: Điện tích – Định luật bảo tồn điện tích
21.2: Vật dẫn, vật cách điện
Điện tích cảm ứng (sv tự đọc hiểu)
21.3: Định luật Coulomb.
21.4: Điện trường – Vector điện trường và lực
điện.
L21.03
21.5: Các tính tốn về điện trường.
21.6: Đường sức điện trường&Câu hỏi ôn tập chương.
20/02/2020
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
2
1
2/20/2020
21.5: Các tính tốn về điện trường
Ta biết rằng, véc tơ điện trường do một điện tích điểm q gây ra
q r
1 q
q
q
rˆ E k 9.109
2
2
2
4 o r r 4 o r
r
r2
tại một điểm: E 1
V / m
Véc tơ đơn vị
Điểm trường
Điểm nguồn
Vậy làm thế nào để xác định được véc tơ điện trường tổng
cộng gây bởi một vật mang điện có hình dạng và kích
thước xác định gây ra tại một điểm?
20/02/2020
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
3
Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:
Xác định véc tơ điện trường tổng hợp do một
phân bố điện tích liên tục (do một vật mang điện
có hình dạng và kích thước xác định) gây ra tại
một điểm theo công thức sau:
E
( cavat)
20/02/2020
dE
1 dq
dE
r
4 0 r 2
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
4
2
2/20/2020
Nguyên tắc xác định véc tơ điện trường do một vật tích
điện đều có điện tích Q (hoặc q) gây ra tại điểm P:
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
Bước 1: sử dụng khái niệm mật độ điện tích để tính dQ
20/02/2020
L21.03_Chương 21: Điện tích – Điện trường
6
3
