Phan tich chuong Dien tich dien truong

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (770.04 KB, 23 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

MỤC LỤC

A.MỞ ĐẦU...2

B.NỘI DUNG...3

1. Cấu trúc chương “Điện tích.Điện trường”...3

2.Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương “Điện tích. Điện trường”...4

3.Nhiệm vụ và vị trí của chương “Điện tích.Điện trường”...5

4. Phân tích nội dung các đề tài chương “Điện tích. Điện trường”...5

4.1.Điện tích-Định luật Coulomb...5

4.1.1.Điện tích...5

4.1.2.Định luật Coulomb...6

4.2.Thuyết Electron. Định luật bảo tồn điện tích...9

4.2.1.Thuyết Electron...9

4.2.2.Định luật bảo tồn điện tích...11

4.3.Điện trường...11

4.4.Cơng của lực điện. Hiệu điện thế...14

4.5.Vật dẫn và điện môi trong điện trường...16

4.6.Tụ điện-Năng lượng điện trường...17

5. Ứng dụng trong kỹ thuật...19

5. 1.Ứng dụng của các hiện tượng nhiễm điện và điện tích trong điện trường...19

5.2. Ứng dụng của vật dẫn trong điện trường...20

5.3. Ứng dụng của tụ điện trong kỹ thuật và y tế...21

C.KẾT LUẬN...22

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

A.MỞ ĐẦU

- 

---Lần đầu tiên Bộ GD&ĐT có bộ chương trình chuẩn kiến thức, chuẩn kĩ năng áp dụng
cho tất cả các môn học và các cấp học trên phạm vi toàn quốc. Đây là một trong những thay đổi
cơ bản trong quá trình đổi mới nền giáo dục Việt Nam. Mặc dù SGK mới và tài liệu chuẩn kiến
thức, kĩ năng đã đưa vào giảng dạy đã khá lâu nhưng năm 2010 Bộ GD mới phát động mạnh
mẽ nhất việc dạy học theo chuẩn kiến thức và chuẩn kĩ năng ở bậc THPT. Do đó, việc nghiên
cứu chương trình Vật lý phổ thơng theo chuẩn kiến thức và chuẩn kỹ năng là một việc làm cần
thiết của mỗi học viên cao học chuyên ngành LL&PPDHVL.

Việc SGK vật lý phổ thông đã được đưa vào sử dụng đại trà tạo điều kiện cho việc áp
dụng các một số lưu ý về phương pháp dạy học hiện đại nhằm phát huy tính tích cực, chủ động
và sáng tạo của học sinh. Bên cạnh những kiến thức vật lý cổ điển chương trình cịn đề cập đến
một số thành tựu mới của vật lý học trong các lĩnh vực như điện tử học, vật lý lượng tử, vật lý
chất rắn, vật lý hạt nhân, du hành vũ trụ…Vì vậy, việc nghiên cứu chương trình, nội dung kiến

thức, phương pháp giảng dạy các khái niệm, định luật, thuyết vật lý, phương pháp vật lý và các
ứng dụng của nó trong sản xuất được trình bày ở SGK vật lý phổ thơng là rất cần thiết.

Tĩnh điện(điện tích và điện trường) là một phần của điện học nghiên cứu sự tương tác và
điều kiện cân bằng của các vật (hay vật) mang điện ở trạng thái đứng yên đối với hệ quy chiếu
qn tính trong đó chủ yếu hình thành các khái niệm điện tích, điện trường và mối liên hệ giữa
điện tích với điện trường, định luật Coulomb và những đặc trưng cơ bản của trường tĩnh
điện(cường độ điện trường và hiệu điện thế). Cơ sở của Tĩnh điện học là Định luật Cu-lông.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

B.NỘI DUNG

- 

---1. Cấu trúc chương “Điện tích.Điện trường”

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

2.Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương “Điện tích. Điện trường”

Chủ đề Mức độ cần đạt

a) Điện tích. Định luật
bảo tồn điện tích.
Lực tác dụng giữa các
điện tích. Thuyết
êlectron.

b) Điện trường. Cường
độ điện trường. Đường
sức điện.

c) Điện thế và hiệu
điện thế.

d)Vật dẫn và điện môi
trong điện trường.
e) Tụ điện.

f) Năng lượng điện
trường trong tụ điện.

Kiến thức

- Biết được các cách làm nhiễm điện một vật (cọ xát, tiếp xúc và
hưởng ứng).

- Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích.

- Phát biểu được định luật Cu -lơng và chỉ ra đặc điểm của lực điện
giữa hai điện tích điểm.

- Trình bày được các nội dung chính của thuyết êlectron.
- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì.
- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường.
- Nêu được các đặc điểm của đường sức điện.
- Nêu được trường tĩnh điện là trường thế.

- Phát biểu định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường
và nêu được đơn vị đo hiệu điện thế.

- Nêu được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu
điện thế giữa hai điểm của điện trường đó. Nêu được đơn vị đo
cường độ điện trường.

- Hiểu được các tính chất của vật dẫn và điện môi khi đặt trong
trường tĩnh điện.

- Hiểu được bản chất của hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng ở
vật dẫn và điện môi.

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện và nhận dạng được các
tụ điện thường dùng.

- Phát biểu định nghĩa điện dung của tụ điện và nêu được đơn vị đo
điện dung. Nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện.

- Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang
năng lượng. Viết được công thức W = 1

2 CU

2.

- Nêu được cách mắc các tụ điện thành bộ và viết được cơng thức
tính điện dung tương đương của mỗi bộ tụ điện.

Kĩ năng

- Vận dụng thuyết êlectron để giải thích được các hiện tượng nhiễm
điện.

- Vận dụng được định luật Cu - lông để xác định lực điện tác dụng
giữa hai điện tích điểm.

- Xác định được cường độ điện trường (phương, chiều và độ lớn)
tại một điểm của điện trường gây bởi một, hai hoặc ba điện tích 
điểm.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

điểm trong điện trường đều.

- Giải được bài tập về chuyển động của điện tích trong điện trường
đều.

- Vận dụng được công thức C = q

U và W =
1
2CU

2.

- Vận dụng được các cơng thức tính điện dung tương đương của bộ
tụ điện.

- Giải thích được các tính chất của vật dẫn và điện mơi khi đặt
trong trường tĩnh điện.

- Giải thích được vì sao lực Coulomb và điện trường trong điện môi
giảm so với trường hợp trong chân không.

3.Nhiệm vụ và vị trí của chương “Điện tích.Điện trường”

Nhiệm vụ của chương điện tích điện trường là nghiên cứu sự tương tác giữa các điện tích

và khảo sát các đặc trưng cơ bản của điện trường thông qua việc nghiên cứu điện trường của
điện tích điểm và một số vật nhiễm điện có hình dạng đặc biệt và những ứng dụng của hiện
tượng điện trong kỹ thuật.Việc xây dựng khái niệm điện trường với ý nghĩa là một môi trường
truyền tương tác từ điện tích này đến điện tích khác làm cho HS hiểu được vai trò của điện
trường trong sự tương tác cách bức, khả năng nhận thức của con người về thế giới hiện thực.

Chương“Điện tích.Điện trường” mở đầu cho phần điện học và điện từ học, bao gồm
những kiến thức rất cơ bản không những giúp cho HS hiểu bản chất vật lý và cơ chế các hiện
tượng điện mà còn chú ý nâng cao mức định lượng góp phần chính xác hóa những nội dung
HS đã học ở lớp 9. Mặt khác, đề tài này mà còn làm cơ sở để HS hiểu được dễ dàng các khái
niệm từ trường, điện trường xoáy, điện từ trường sau này và củng cố và hiểu sâu khái niệm
trọng trường.

Mặt khác, một số kiến thức của phần này lại được xây dựng trên cơ sở những kiến thức đã
học trong phần cơ học như lực, công, năng lượng…đặc biệt là các bài tập cùng sử dụng nhiều
đến phương pháp giải các bài tập tĩnh học và động lực học ở lớp 10.

4. Phân tích nội dung các đề tài chương “Điện tích. Điện trường”
4.1.Điện tích-Định luật Coulomb

4.1.1.Điện tích

Hội nghị quốc tế về điện kỹ thuật 1957 đã thống nhất đưa ra định nghĩa điện tích như
sau: “Điện tích-tính chất của các hạt vật chất hay các vật thể đặc trưng cho mối quan hệ tương
hổ của chúng với điện từ trường riêng và tương tác của chúng với điện từ trường bên ngồi, có
hai dạng đã biết là điện tích dương(điện tích của proton, pozitron…) và điện tích âm(điện tích
của electron…)được xác định định lượng theo tương tác lực của các vật có điện tích”

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Điện tích là đại lượng vơ hướng đặc trưng cho tương tác điện từ của vật thể(hạt). Vì điện
tích đặc trưng cho tính chất của hạt nên nó khơng tồn tài bên ngồi hạt.

Từ những tính chất đó, trong khn khổ chương trình vật lý phổ thơng có thể nêu lên
định nghĩa điện tích và điện tích điểm như sau:

Điện tích là số đo độ lớn thuộc tính điện của một vật nhiễm điện.

Điện tích điểm là một vật mang điện có kích thước nhỏ khơng đáng kể so với khoảng cách
từ điện tích đó tới những điểm hoặc những vật mang điện khác mà ta khảo sát.

Quy ước có hai loại điện tích: điện tích âm và điện tích dương. Điện tích dương là loại
điện tích giống điện tích xuất hiện trên thanh thuỷ tinh sau khi cọ xát nó vào lụa, cịn điện tích
âm giống điện tích xuất hiện trên thanh êbơnit sau khi cọ xát nó vào dạ. Các nhà vật lý cho rằng
hai dạng điện tích là sự biểu hiện các mặt đối lập của cùng một đặc tính nào đó của hạt; cũng
như việc tồn tại “bên phải” và “bên trái” là sự biểu hiện các mặt đối lập của tính đối xứng
khơng gian.[5]

Điện tích của một vật vĩ mơ là tổng đại số của tất cả các điện tích tương ứng của các hạt
phần tử cấu thành nên vật đó.

Có ba cách để làm cho một vật nhiễm điện: Nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do tiếp
xúc và nhiễm điện do hưởng ứng.

Điện tích là một đại lượng bất biến tương đối tính, điều đó có nghĩa là vật (hoặc hạt)
mang điện tích q khi đứng n, thì vật sẽ mang điện tích q như vậy khi chuyển động. [8]

Điện tích có tính chất “ lượng tử hố”. Trong tự nhiên điện tích tồn tại dưới dạng những lượng
rời rạc nhất định (lượng tử) chứ không biến thiên liên tục. Trong lý thuyết cổ điển không kể
đến sự lượng tử hố điện tích. Lý do là “lượng tử” điện tích là những lượng rất bé so với mật
độ điện tích vĩ mơ của hạt mang điện. [5]

Sự có mặt của điện tích ở các hạt cơ bản làm cho các vật hay các hạt mang điện tương
tác điện từ với nhau.

Khi nói tích điện cho vật, phải hiểu là đã làm cho vật đó thu được hay mất đi một số hạt
điện tích, do đó khối lượng của vật tăng lên hay giảm đi.

4.1.2.Định luật Coulomb

Định luật Coulomb mô tả tương tác của 2 điện tích điểm đứng yên. Đây là một định luật
cơ bản chỉ có thể rút ra từ thực nghiệm.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Thí nghiệm chứng tỏ rằng, lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện mơi
đồng tính, chiếm đầy khơng gian xung quanh điện tích, giảm đi ε lần so với khi chúng được

đặt trong chân không.

F =k

q q

1 22

εr

(4.1)

ε là một đại lượng không có thứ ngun đặc trưng cho tính chất điện của môi trường và được

gọi là độ thẩm điện môi tỉ đối (hay hằng số điện môi) của môi trường. Đây là một hằng số phụ
thuộc vào tính chất của điện môi mà không phụ thuộc vào độ lớn và khoảng cách giữa các điện
tích. Hằng số điện mơi được đo bằng tỉ số giữa độ điện thẩm của môi trường và độ điện thẩm
chân khơng.

Vì các điện tích có thể dương và âm nên tương tác giữa các điện tích có thể là tương tác
hút hoặc đẩy.Các điện tích cùng dấu đẩy nhau, các điện tích khác dấu hút nhau. Coulomb dùng
cân xoắn để khảo sát lực tương tác giữa hai quả cầu nhiễm điện có kích thước nhỏ so với

khoảng cách giữa chúng.

Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích các độ lớn của hai
điện tích đó và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm
đó. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau.

1 2
2
q q
F = k

r (4.2)

r (m) là khoảng cách giữa hai điện tích q1 và q2.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

hệ số tỉ lệ k trong hệ SI, 9 2 2

k = 9.10 ( / )

4πε  Nm C ;

F
ε = 8,85. 10 ( )



Dưới dạng vector, biểu thức định luật Coulomb có dạng
1 2 12

12 2

q q r

F k .

r r




 (4.3)

Nếu tích số q1.q2 > 0 thì F12



cùng phương chiều với 
12

r .

Nếu tích số q1.q2 < 0 thì F12



cùng phương nhưng ngược chiều với r12 .

Lưu ý: Công thức này chỉ đúng đối với lực mà điện tích đặt ở gốc của vectơ r tác dụng
lên điện tích kia

Định luật Coulomb chỉ áp dụng cho các điện tích điểm. Đối với những vật tích điện có
dạng hình cầu(rỗng hoặc đặc) khi áp dụng định luật Coulomb ta xem như toàn bộ điện tích của
quả cầu tập trung tại tâm của nó.

Các thí nghiệm dựa trên định luật Coulomb cho biết lực Coulomb tác dụng lên một điện
tích là một đại lượng cộng tính. Nói cách khác nếu có một hệ gồm ba (hay nhiều hơn) điện tích
thì sự có mặt của điện tích thứ ba khơng làm thay đổi tương tác của hai điện tích kia. Điều đó
có nghĩa là có thể dùng định luật Coulomb để xác định lực tác dụng của hệ điện tích lên một
điện tích nào đó bằng cách cộng các tác dụng của tất cả các điện tích của hệ lên điện tích đang
xét

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Gọi F , F , ... ,F1 2 n

  

lần lượt là các lực do điện tích q1, q2,…,qn tác dụng lên q0. Khi đó lực

tác dụng lên q0 sẽ là:

1 2 n i

i=1

F = F +F + ... +F =    



F (4.4)

Dựa vào nguyên lý này, ta có thể chứng minh được lực tương tác giữa hai quả cầu tích
điện đều giống như tương tác giữa hai điện tích điểm đặt tại tâm của chúng.

Những điều vừa nói chính là một cách diễn tả nguyên lý chồng chất, một nguyên lý
luôn luôn gặp trong lý thuyết trường điện từ. Tuy nhiên không nên xem nguyên lý chồng chất
là nguyên lý tuyệt đối đúng. Bởi vì có những khoảng cách rất nhỏ, trong phạm vi đó ngun lý
chồng chất khơng áp dụng được.

Lực tương tác giữa hai điện tích tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Đây là một sự trùng hợp rất đặc sắc với định luật vạn vật hấp dẫn đã được Niutơn phát hiện
trước đó một thế kỷ. Định luật Coulomb đã vượt qua mọi kiểm tra thực nghiệm, khơng thấy
một ngoại lệ nào. Nó đúng ngay cả trong ngun tử: nó đã mơ tả đúng lực liên kết giữa hạt
nhân mang điện dương và mỗi electron mang điện âm trong nguyên tử mặc dù ở đó cơ học cổ
điển của Newton khơng cịn đúng nữa phải thay bằng vật lý lượng tử. Định luật đơn giản này
cũng cho phép tính đúng lực liên kết giữa các nguyên tử với nhau để tạo thành phân tử chất rắn
và chất lỏng. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton và định luật Coulomb khác nhau ở chỗ lực

hấp dẫn bao giờ cũng là lực hút, nhưng lực tĩnh điện có thể là lực hút hoặc lực đẩy tùy thuộc
vào dấu các điện tích. Sự khác nhau đó là do chỉ có một loại khối lượng nhưng lại có hai loại
điện tích[1]

4.2.Thuyết Electron. Định luật bảo tồn điện tích
4.2.1.Thuyết Electron

Thuyết electron là thuyết dựa trên sự chuyển dời của electron để giải thích các hiện
tượng điện.

Cơ sở của thuyết là quan niệm về cấu tạo hạt vật chất được hình thành trong thuyết động
học phân tử. Tiếp đến là các cơng trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về điện và từ như
định luật Coulomb, định luật Ôm, các khái niệm về điện thế, hiệu điện thế…Nhưng cơ sở quan
trọng nhất là việc phát hiện ra electron.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Hằng số cơ bản của thuyết là điện tích của electron.

Thuyết electron dẫn đến nhiều hệ quả quan trọng, giải thích được các hiện tượng nhiễm
điện(cọ xát, tiếp xúc và cảm ứng) và tính chất điện của các vật.Trên cơ sở của thuyết electron
cổ điển, nhiều thuyết vật lý mới ra đời như thuyết electron về sự dẫn điện trong các môi trường,
thuyết electron về tán sắc ánh sáng, thuyết electron về sự phát xạ…[2]

Nội dung chính của thuyết electron trong việc giải thích sự nhiễm điện của các vật:
- Bình thường tổng đại số các điện tích trong nguyên tử bằng khơng, ngun tử trung
hồ về điện.

-Nếu ngun tử bị mất đi một số electron thì tổng đại số các điện tích trong ngun tử là
một số dương, nó là một ion dương. Ngược lại nếu nguyên tử nhận thêm một số electron thì nó
là ion âm.

- Khối lượng của electron rất nhỏ nên độ linh động của chúng rất lớn. Vì vậy, do một số
điều kiện nào đó (cọ xát, tiếp xúc, nung nóng,...) một số electron có thể bứt ra khỏi nguyên tử,
di chuyển trong vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác. Electron di chuyển từ vật này sang
vật khác làm cho các vật nhiễm điện. Vật nhiễm điện âm là vật thừa electron, vật nhiễm điện
dương là vật thiếu electron.[3]

Thành công của thuyết electron cổ điển là giải thích được tính dẫn điện của kim loại,
giải thích nguyên nhân gây ra điện trở, giải thích được sự nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc và
hưởng ứng.

*Lưu ý:

- Khi khảo sát sự nhiễm điện của nhiều loại thuỷ tinh thì rằng đa số thuỷ tinh khi cọ xát
vào dạ thì nhiễm điện dương. Tuy nhiên cũng có loại thuỷ tinh khi cọ xát vào dạ lại nhiễm điện
âm. Điều này phụ thuộc vào tạp chất mà pha vào thuỷ tinh.

- Các loại nhựa khi cọ xát vào dạ thường nhiễm điện âm. Tuy nhiên, cũng có loại nhựa
khi cọ xát vào dạ lại nhiễm điện dương.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Sự sai lệch giữa thuyết electron cổ điển và thuyết lượng tử về vật rắn càng ít khi mật độ
electron dẫn càng bé và nhiệt độ càng cao. Đối với kim loại thì sự khác biệt giữa hai lý thuyết
là rõ rệt vì mật độ electron dẫn trong đó rất lớn. Cịn trong các trường hợp khác, mật độ
electron là nhỏ (như đối với electron trong chất khí hay nhiều hiện tượng trong chất bán dẫn)
thuyết electron cổ điển áp dụng được khơng những một cách định tính mà cả định lượng nữa.
4.2.2.Định luật bảo tồn điện tích

Giả thuyết về sự bảo tồn điện tích được đưa ra đầu tiên bởi Benjamin Franklin, đã được

kiểm nghiệm chặt chẽ với các vật lớn tích điện và cả với các nguyên tử, hạt nhân và các hạt cơ
bản, chưa thấy có ngoại lệ nào, như vậy ta thêm điện tích vào danh sách các đại lượng(bao gồm

năng lượng, xung lượng và moment xung lượng) tuân theo định luật bảo toàn[1]

Nội dung của định luật bảo tồn điện tích có thể phát biểu như sau:

Tổng đại số các điện tích trong một hệ cô lập về điện là không đổi.

Hệ cô lập về điện là hệ khơng trao đổi điện tích với các hệ khác.
4.3.Điện trường

Điện từ trường là một khái niệm cơ bản của điện động lực học. Cũng như tất cả các dạng
trường khác, điện từ trường là một dạng tồn tại của vật chất. Giữa trường và chất có những
điểm giống và khác nhau:

* Khác nhau:

- Tính chất của trường khác tính chất của chất ở chỗ: Trường không định xứ trong không
gian và ta không chỉ ra được chính xác ranh giới của trường.

- Lượng tử của trường khơng có khối lượng nghỉ và chúng chỉ tồn tại khi chuyển động,
do đó chúng có vận tốc không đổi.

* Giống nhau:

- Trường cũng là một dạng tồn tại của vật chất.

- Lượng tử của trường và các phần tử vi mơ của chất đều có lưỡng tính sóng hạt

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Sự thống nhất của trường và chất khơng chỉ biểu hiện ở chỗ chúng có những nét giống
nhau mà cịn biểu hiện ở chỗ chúng có sự biến đổi qua lại và tuân theo các định luật bảo toàn:
xung lượng, khối lượng và năng lượng.

Trong lý thuyết trường lượng tử, mô tả tương tác giữa 2 electron A và B như sau:
Electron A phóng ra các photon và electron B thu lấy chúng và ngược lại. Tương tác giữa các
electron được đảm bảo do việc trao đổi các photon này. Những hạt thực hiện tương tác này gọi
là các hạt ảo(có thể có, quan sát được). Như vậy, do bức xạ và hấp thụ các photon ảo nên các
electron như được bao bọc bởi một lớp mây photon khơng tách rời khỏi nó và do đó nó khơng
cịn là hạt(điểm)được định xứ chính xác.

Như vậy, ngày nay khơng có thể nói electron là hạt còn photon là trường nữa. “Các khái
niệm về hạt và trường mà trước đây ta gán cho những đối tượng vật lý riêng lẻ nay hợp lại làm
một trong khái niệm duy nhất về trượng lượng tử, một dạng thức đặc biệt của tồn tại vật chất.
Hiện nay, hạt chỉ là một trạng thái kích thích đặc biệt của trường, là lượng tử của trường…Sự
khác nhau giữa chúng là sự khác nhau giữa 2 trạng thái của cùng một thực thể vật lý”.Cần lưu ý
rằng, sự phân chia vật chất thành 2 dạng cơ bản –trường và chất-chỉ là sự gần đúng bậc nhất,
chỉ đúng theo quan điểm tổng quát, vĩ mô về thế giới…Nhưng khi chuyển sang việc nghiên
cứu cấu trúc vi mô của chất và tính chất của các hạt cơ bản thì cách phân chia vĩ mô vật chất
thành 2 dạng cơ bản và việc đối lập giữa chúng với nhau trở thành không còn đúng nữa.

Điện trường là trường hợp riêng của điện từ trường và chúng cũng là những dạng tồn tại
của vật chất. Nếu điện trường không biến thiên theo thời gian thì gọi là trường tĩnh điện. Chỉ có
trường tĩnh điện mới có thể áp dụng được định luật Coulomb khi tính lực tương tác giữa các
điện tích điểm.

Tác dụng giữa các hạt tích điện mới đầu được coi là tương tác trực tiếp và tức thời giữa
các điện tích. Ta có thể biểu diễn quan điểm đó như sau:

Điện tích 1



Điện tích 2

Ngày nay, ta xem điện trường như một môi trường trung gian truyền tương tác giữa các
điện tích

Điện tích 1



điện trường



Điện tích 2

Vậy điện trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh vật tích điện truyền tác dụng
lực từ vật tích điện này lên một vật tích điện khác.

Điện trường có hai đặc trưng: đặc trưng về mặt tác dụng lực là cường độ điện trường và
đặc trưng về mặt dự trữ thế năng là điện thế.

Để đặc trưng định lượng cho điện trường ta có thể dùng bất kì tác dụng nào của nó.
Chẳng hạn như, do ảnh hưởng của điện trường mà tính chất quang học của một số chất thay đổi
và có thể dùng tính chất này để xác định định lượng điện trường. Song thông thường người ta
dùng tác dụng cơ học của điện trường lên một vật tích điện để làm việc đó và đại lượng đặc
trưng cho tác dụng đó gọi là cường độ điện trường.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

trường bằng cách đặt điện tích thử q0 tại điểm khảo sát gần vật tích điện, sau đó ta đo lực tĩnh

điện tác dụng lên điện tích thử q0 . Cường độ điện trường tại điểm khảo sát được định nghĩa

bằng
0
F
E
q



(4.4)

Như vậy, độ lớn của điện trường(cường độ điện trường) tại điểm khảo sát là

0
F
E

q
 và

hướng của Elà hướng của F tác dụng lên điện tích thử dương q0. Để xác định cường độ điện

trường trong một miền nào đó ta làm theo cách tương tự[1]

Cường độ điện trường của một điểm trong điện trường của điện tích điểm Q được tính
theo cơng thức

2
Q
E k
r

 (4.5)



là hằng số điện môi của môi trường chứa điểm mà ta cần tính cường độ điện trường.

Vector cường độ điện trường tại một điểm trong nhiều điện trường là vector tổng hợp
của nhiều vector cường độ điện trường thành phần có chiều và độ lớn được xác định theo quy
tắc tổng hợp vector.

Trường tĩnh điện do các điện tích đứng yên sinh ra. Đường sức của trường tĩnh điện xuất
phát từ điện tích dương và tận cùng ở điện tích âm(hay ở vơ cực). Michel Faraday là người đã

đưa ra khái niệm điện trường ở thế kỉ 19, và đã cho rằng khơng gian xung quanh một vật tích
điện được lấp đầy bởi các đường sức. Mặc dù chúng ta khơng cịn coi đường sức là một thực
thể nữa, nhưng đường sức vẫn còn được dùng như một cách rất hay để mô tả trực quan điện
trường.[1]

- Công thức

0
F
E
q




là công thức định nghĩa cường độ điện trường và đây là công thức
tổng quát dùng để xác định cường độ điện trường tại một điểm của một điện trường bất kỳ do
vật hoặc hệ vật tích điện gây ra. Cịn công thức E k Q2

r


 chỉ áp dụng cho trường hợp đơn giản

khi điện trường được sinh ra bởi điện tích điểm hoặc điện tích Q phân bố đều trên mặt một quả
cầu.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

4.4.Công của lực điện. Hiệu điện thế

Vì bất kì một điện tích nào nằm trong điện trường đều bị điện trường tác dụng lực nên

khi điện tích chuyển dời điện trường đã thực hiện cơng. Độ lớn của công này phụ thuộc vào sự
phân bố cường độ điện trường ở những điểm khác nhau của trường và độ dời của điện tích.
Nhưng khi điện tích chuyển dời theo đường cong kín thì cơng của lực điện trường bằng khơng.
Đó là một trong những tính chất quan trọng của trường tĩnh điện, trường tĩnh điện là một
trường thế. Tính chất quan trọng nhất này dùng để đưa ra một khái niệm mới đặc trưng cho
trường về mặt dự trữ năng lượng(thế năng) đó là khái niệm điện thế.

Thế năng W của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của
điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta đang xét trong điện trường. Thế năng của điện
tích q trong điện trường tỷ lệ thuận với điện tich q .

Công của lực tác dụng lên vật trong trường lực thế bằng độ giảm thế năng của vật đó
trong trường lực. Tương tự như vậy, vì điện trường là một trường thế nên công của lực tĩnh
điện trong sự dịch chuyển một điện tích q trong điện trường cũng bằng độ giảm thế năng W của
điện tích đó trong điện trường.

(4.6)

Giả thiết các điện tích sinh ra trường nằm trong khoảng khơng gian giới hạn. Càng ra xa
vùng này điện trường càng yếu dần và có thể xem ở vơ cực khơng có điện trường. Vì thế khi
dịch chuyển một điện tích thử dương từ một điểm M của trường theo bất kỳ đường nào đến vơ
cực thì độ lớn cơng

A

Mđều như nhau.

A

Mkhơng phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ

phụ thuộc vào vị trí điểm M và độ lớn của q, nếu ta cho q’ lớn gấp n lần q thì cơng '

A cũng
lớn gấp n lần

A

M, vì lực điện trường tác dụng lên q’ lớn gấp n lần lực điện trường tác dụng

lên q. Từ đó suy ra AM
q



sẽ không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích chuyển dời mà chỉ phụ
thuộc vào vị trí điểm M trong điện trường. Ứng với mỗi điểm trong điện trường có một giá trị
xác định của tỉ số AM



. Vì vậy ta có thể dùng tỉ số này để đặc trưng cho tính chất của điện
trường về mặt dự trữ thế năng gọi là điện thế.

M
M

A
V =

q


</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Điện thế ở một điểm của trường tĩnh điện có trị số bằng cơng mà lực điện trường thực
hiện sẽ không phụ thuộc khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ điểm đó đến vơ cực.
Khi dịch điểm M ra xa vơ cùng thì

A

bằng khơng. Trong kỹ thuật điện người ta quy ước
điện thế ở mặt đất bằng không.

Với hai điểm M, N bất kỳ trong điện trường, đại lượng AMN đặc trưng cho điện trường

về khả năng sinh công giữa hai điểm và được gọi là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N ký hiệu
UMN.

MN M N

U = V - V

(4.8)

Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng
thực hiện cơng của điện trường khi có một điện tích di chuyển giữa hai điểm đó.

Điện thế và hiệu điện thế là những đại lượng vơ hướng, điện thế sẽ có giá trị dương
trong điện trường của điện tích dương và có giá trị âm trong điện trường của điện tích âm. Nếu
điện trường của điện tích dương thì lực điện trường làm cho điện tích q đi từ M tới vơ cùng là
cơng dương và điện thế có giá trị dương. Ngược lại nếu điện trường của điện tích âm thì muốn
cho điện tích q di chuyển từ M tới vơ cùng thì phải dùng ngoại lực để thắng lực điện trường.
Công của lực điện trường trong trường hợp này là cơng cản và có giá trị âm, do đó điện thế có
giá trị âm. Điện thế trong điện trường tổng hợp bằng tổng đại số các điện thế có trong điện
trường.

Để đo hiệu điện thế giữa hai vật hoặc điện thế của một điểm trên một vật ta dùng tĩnh
điện kế .

Vật đẳng thế là vật có điện thế tại mọi điểm bên trong và mặt ngoài vật có giá trị bằng
nhau

Mặt đẳng thế là quỹ tích của những điểm có cùng điện thế.
Tính chất của mặt đẳng thế:

- Các mặt đẳng thế khơng cắt nhau, vì tại mỗi điểm của điện trường chỉ có một giá trị
xác định của điện thế.

- Một điện tích di chuyển trên một mặt đẳng thế thì thế năng của điện tích đó khơng đổi.
Do đó cơng của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển một điện tích qo trên một mặt đẳng thế bằng

không.

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều

E = U

d (4.9)
trong đó d là khoảng cách giữa hai điểm dọc theo đường sức.

Mối liên hệ giữa vectơ cường độ điện trường và điện thế V: E = -gradV . Dấu trừ đứng
trước vectơ gradV chứng tỏ rằng vectơ cường độ điện trường E hướng về phía điện thế V

giảm.[5]

4.5.Vật dẫn và điện môi trong điện trường

Khi đặt vật dẫn và điện môi trong trường tĩnh điện thì bên trong vật dẫn xảy ra các quá
trình quy định bởi cấu tạo bên trong của các vật đó. Trong vật dẫn có sự phân bố lại các điện
tích tự do, bên trong điện mơi có sự phân cực . Các q trình đó đưa đến kết quả là cường độ
điện trường bên trong và bên ngoài các vật khác nhau. Cường độ điện trường trong lịng vật
dẫn bằng khơng cịn bên trong điện mơi thì nhỏ hơn cường độ điện trường ngồi..

Khi vật dẫn nhiễm điện thì tồn bộ điện tích dư sẽ chuyển ra mặt ngoài vật dẫn kể cả
trường hợp vật dẫn có lỗ hổng, sẽ khơng có một điện tích dư nào tìm thấy bên trong vật dẫn.

Nếu không như vậy, điện trường sẽ tác dụng lực lên các điện tích tự do và sẽ có dịng điện
trong vật dẫn. Tất nhiên các dịng đó khơng tồn tại lâu trong vật dẫn cơ lập và do đó, cường độ
điện trường bên trong vật dẫn phải bằng không. Lưu ý rằng cường độ điện trường bên trong vật
dẫn bằng khơng nhưng khơng phải khơng có điện trường bên trong vật dẫn. Vì các điện tích dư
đã sắp xếp một cách tự động trên mặt vật dẫn sao cho cường độ điện trường tổng hợp của
chúng ở mọi điểm bên trong vật dẫn bằng khôngTuy nhiên trừ khi vật dẫn có dạng cầu, sự phân
bố điện tích ở bên ngồi vật dẫn khơng đều, chúng tập trung nhiều ở những chỗ lồi và rất ít ở
những chỗ lõm của vật dẫn. Véc tơ cường độ điện trường ở trên và ngay sát ngoài của mặt vật
dẫn cũng phải vng góc với bề mặt và vật dẫn là vật đẳng thế.[1]

Những chất điện môi mà phân tử của chúng có moment lưỡng cực điện vĩnh cửu(chất
điện mơi phân cực), khi đặt trong điện trường các moment điện có xu hướng định hướng theo
chiều điện trường ngoài và sự định hướng này mạnh hay yếu phụ thuộc vào cường độ điện
trường ngoài lớn hay nhỏ và nhiệt độ chất điện môi cao hay thấp. Đối với các chất điện mơi

khơng phân cực dù phân tử có hay khơng có moment lưỡng cực điện vĩnh cửu, chúng đều có
moment lưỡng cực do cảm ứng khi được đặt trong một điện trường ngồi

E



0, khi đó điện
trường ngồi có xu hướng “kéo dãn” phân tử ra, làm cho tâm của các điện tích âm và dương
cách nhau một ít. Kết quả là tạo ra các điện tích mặt trái dấu ở 2 phía của khối chất điện mơi
dọc theo chiều đường sức và do đó các điện tích mặt tạo ra điện trường

E



ngược chiều với
điện trường ngoài. Cường độ điện trường tổng cộng bên trong chất điện môi /

E E





E





và

&

E

 

E

E E





. Như vậy, ảnh hưởng của chất điện môi là làm yếu điện trường bên trong
chất điện môi.[1]

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

4.6.Tụ điện-Năng lượng điện trường

Các tụ điện có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau. Tuy nhiên, các yếu tố cơ bản
của bất kì tụ nào là 2 vật dẫn có dạng tùy ý, đặt gần nhau cơ lập với nhau và với xung quanh.

Khoảng không gian giữa 2 bản tụ thông thường là chất điện môi.

Khi một tụ được tích điện, các bản của nó có các điện tích bằng và trái dấu +Q và –Q.
Tuy nhiên, ta nói điện tích của một tụ bằng Q là giá trị tuyệt đối của các điện tích đó trên các
bản tụ(chú ý Q khơng phải là điện tích tổng cộng ở trên tụ, điện tích tổng đó bằng khơng).

Vì các bản là chất dẫn điện nên chúng là các mặt đẳng thế, nhưng có một hiệu điện thế
U giữa 2 bản. Điện tích Q và hiệu điện thế U giữa 2 bản tỉ lệ với nhau , nghĩa là

Q =CU (4.13)

C là hệ số tỉ lệ, mà giá trị của nó phụ thuộc vào dạng hình học của các bản gọi là điện
dung của tụ. Điện dung của tụ đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ. Đối với tụ điện phẳng
khi giữa 2 bản là chân khơng thì điện dung của tụ được tính theo cơng thức:

4 S

C

d

kd







(4.14)

Hình 9.5: Sự phân cực của điện 
mơi có cực

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Rõ ràng giá trị của điện dung phụ thuộc vào các thừa số hình học như diện tích S của
bản tụ và khoảng cách d giữa 2 bản. Trong trường hợp giữa 2 bản tụ là chất điện mơi thì điện
dung C của tụ cịn phụ thuộc vào hằng số điện mơi



theo cơng thức:

4 S

C

d

kd









(4.15)

Để có tụ điện với điện dung thích hợp hoặc muốn có hiệu điện thế phù hợp ta có thể
ghép các tụ điện với nhau thành bộ tụ điện. Có 2 cách ghép tụ thường gặp trong thực tế là ghép
nối tiếp và ghép song song. Các tụ được nói là ghép song song khi một hiệu điện thế được đặt
lên tổ hợp của chúng và mỗi tụ đều có hiệu điện thế đó. Trong cách ghép song song thì điện
dung tương đương của bộ tụ được tính theo cơng thức

1
n
td i
i

C





(4.16)

rõ ràng trong cách ghép song song

C

td



C

i(i=1,2,…n)

Các tụ được gọi là ghép nối tiếp khi hiệu điện thế được đặt lên tổ hợp bằng tổng các hiệu
điện thế được thiết lập trên mỗi tụ. Trong cách ghép nối tiếp, điện dung tương được của bộ tụ
được tính theo cơng thức

1

n

1

i

td i

C



C





(4.17)

trong cách ghép nối tiếp,

C

td



C

i(i=1,2…n).

Khi tụ được tích điện thì trong vùng khơng gian giữa 2 bản tồn tại một điện trường đều
nếu bỏ qua hiệu ứng biên, khi đó năng lượng của điện trường giữa 2 bản tụ được gọi tắt là năng
lượng của tụ. Năng lượng của tụ được tính theo cơng thức

1 W=

2 Q

QU

C



(4.18)

Để tính năng lượng của tụ ta giả sử ở một thời điểm t, một điện lượng q/ được chuyển từ

1 bản này sang bản kia, hiệu điện thế U/ giữa các bản vào thời điểm đó là U/=Q//C. Sau khoảng

thời gian dt liền sau đó, có điện lượng dQ/ được chuyển thì số gia của cơng cần thiết sẽ là

/
/ /

Q

dW

dQ U

dQ

C



Cơng cần để đưa tồn bộ điện tích của tụ đến giá trị cuối cùng Q bằng

2
/ /
0

1 W= dW=

C

2

Q

Q

Q dQ

C





(4.19)

Các công thức (4.18) và (4.19) đúng bất kể hình dạng các tụ thế nào[1]

Trong một tụ điện phẳng, bỏ qua hiệu ứng biên, điện trường có cùng giá trị cho mọi
điểm giữa ccs bản tụ. Như vậy mật độ năng lượng w, nghĩa là năng lượng trên một đơn vị thể
tích giữa các bản cũng phải đều. Để tìm w ta lấy năng lượng của tụ chia cho thể tích Sd của
khơng gian giữa các bản tụ.

W

w=

Sd

2 CU

Sd



</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

2 2

0 0

1 w=

( )

2 V

E

d







(4.20)

Mặc dù (4.20) được suy ra trong trường hợp của tụ phẳng nhưng nó vẫn đúng trong
trường hợp tổng quát, bất kể điện trường được sinh ra bởi các cách khác[1]

5. Ứng dụng trong kỹ thuật

5. 1.Ứng dụng của các hiện tượng nhiễm điện và điện tích trong điện trường

► Máy lọc bụi

Sơ đồ lọc bụi này có thể lọc đến 95% bụi trong khơng khí.

Khơng khí có nhiều bụi được quạt vào máy qua lớp lọc bụi thông thường để lọc các bụi
có kích thước lớn. Dịng khơng khí lẫn các hạt bụi nhỏ khi bay qua lưới 1 các hạt bụi nhiễm
điện dương. Do đó khi gặp lưới 2 nhiễm điện âm, các hạt bụi bị hút vào lưới. Vì vậy qua lưới 2,
khơng khí đã lọc sạch bụi. Sau đó khơng khí đi qua lớp lọc bằng than để khử mùi.

► Công nghệ

sơn tĩnh điện

Trong công nghệ này, mũi của súng phun làm

bằng kim loại và được nối với cực dương của một

máy phát tĩnh điện. Cực âm của máy được nối với vật

cần sơn. Các hạt sơn này bay ra khỏi súng phun sẽ được

nhiễm điện dương và bị hút về phía vật cần sơn. So với

lớp sơn phun bình thường thì lớp sơn phun tĩnh
điện sẽ bám chắc hơn vì có thêm lực điện hút các
hạt sơn vào vật cần sơn. Trong công nghệ này vật
sơn phải bằng kim loại.

►

Ống phóng điện tử

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Chùm tia êlectron do súng êlectron phát ra, được điều chỉnh cho đi qua khoảng không giữa hai bộ bản
cực Y1, Y2 và X1, X2 rồi đập vào màn huỳnh quang giữ ở điện áp cao. Dùng điện trường giữa hai bản

cực Y1, Y2 ta làm lệch chùm tia electron theo phương thẳng đứng. Tương tự dùng điện trường giữa hai

bản cực X1, X2 ta làm lệch chùm tia electron theo phương ngang. Ống điện tử được dùng trong dao

động ký.

►

Máy sao chụp quang học (photocopy)

Bộ phận quan trọng nhất của máy sao chụp quang học là một mặt trụ mà người ta gọi
là mặt trống. Trống làm bằng nhơm có phủ một lớp chất bán dẫn, ví dụ sêlên. Nhơm là chất dẫn

điện tốt; cịn selên thì khi thiếu ánh sáng nó là chất cách điện, khi được chiếu sáng nó trở thành
dẫn điện tốt. Mặt trống ở gần một điện cực mà ta gọi là điện cực trống. Quá trình máy sao chụp
văn bản có thể chia thành 5 bước sau:

5.2. Ứng dụng của vật dẫn trong điện trường

►

Màn chắn điện

Màn chắn điện (vật dẫn rỗng) có tác dụng như một màn bảo vệ, che chở cho các vật dẫn
khác đặt bên trong nó khỏi bị ảnh hưởng bởi điện trường bên ngoài.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

5.3. Ứng dụng của tụ điện trong kỹ thuật và y tế

►

Tụ điện trong tivi, quạt máy, tủ lạnh, máy ảnh…

Ví dụ trong việc chụp ảnh cực nhanh, thời gian phóng điện của tụ điện trong bộ đèn vào
khoảng 1/200 giây đến 1/1000000 giây, thậm chí cịn ngắn hơn nữa. Trong khoảng thời gian rất
ngắn đó, đèn chiếu phát sáng rất mạnh.

►

Tụ điện trong y tế

Trong y tế dùng cách phóng điện của tụ điện qua tim

để làm ngừng một cách nhanh chóng những cơn loạn

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

C.KẾT LUẬN

--- 

---Học phần “Phân tích chương trình vật lí phổ thơng” là một học phần quan trọng của

chuyên ngành LL &PPDHVL nhằm nghiên cứu cấu trúc chương trình, nội dung kiến thức và
cách thể hiện nội dung kiến thức đó trong sách giáo khoa vật lí phổ thơng với chuẩn kiến thức
và chuẩn kỹ năng do Bộ GD&ĐT ban hành.

Việc nghiên cứu nội dung kiến thức chuơng trình phổ thơng phần “Tĩnh điện học”,
giúp cho tôi hiểu được khá sâu sắc những kiến thức cơ bản trong giáo khoa vật lí 11 hiện hành
để có thể đề ra những phương pháp tiếp cận tri thức phù hợp cho học sinh trong quá trình dạy
học ở trường THPT sau này.

Tiểu luận đã phân tích một cách chi tiết và sâu sắc các nội dung sau:

- Hệ thống các khái niệm: Điện tích, điện mơi, vật dẫn, điện trường, trường tĩnh điện,
cường độ điện trường, đường sức điện, công của lực điện, hiệu điện thế, điện thế, tụ điện, điện
dung của tụ điện, năng lượng điện trường

- Các định luật: Định luật Cu-lông, định luật bảo tồn điện tích
- Thuyết electron

- Nguyên lý chồng chất điện trường

- Ứng dụng của điện trường, vật dẫn trong điện trường, và tụ điện trong kỹ thuật.

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- 

---1.David Halliday-Robert Resnick-Jearl Walker, Cơ sở vật lý, người dịch Đàm Trung
Đồn, NXBGD(1997)

2.Đào Văn Phúc (1976), Điện động lực học, Nhà xuất bản Giáo dục
3.Nguyễn Thế Khôi(chủ biên), Vật lý 11 nâng cao, NXBGD(2007)

4.Phó Đức Hoan, Phương pháp giảng dạy vật lý ở trường phổ thông trung học,Trường 
ĐHSP Hà Nội 1(1983).

</div>

Phan tich chuong Dien tich dien truong

<b>MỤC LỤC</b>

<b>A.MỞ ĐẦU</b>

<b>-  </b>

<b>B.NỘI DUNG</b>

<b>-  </b>

F =k

q q

εr

<sub></sub>









A

A

A

A

U = V - V

<i>E</i>



<i><sub>E</sub></i>



<i>E E</i>





<i>E</i>







&

<i>E</i>

 

<i>E</i>

<i>E E</i>



























































4

<i>S</i>

<i>S</i>

<i>C</i>

<i>d</i>

<i>kd</i>











4

<i>S</i>

<i>S</i>

<i>C</i>

<i>d</i>