Bài giảng Vật lý A1: Chương 5

Chương 5 Trường tĩnh điện thuộc bài giảng Vật lý A1, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung chính sau: tương tác điện - định luật Coulomb, điện trường, điện thông, định lý Ôxtrôgratxki – Gauss (O – G), công của lực tĩnh điện - điện thế, liên hệ giữa véctơ cường độ điện trường và điện thế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A1: Chương 5 Chương V. TRƯỜNG TĨNH ĐIỆNCác điện tích đứng yên tạo ra xung quanh chúng một môitrường vật chất đặc biệt, được gọi là trường tĩnh điện.§1. TƯƠNG TÁC ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT COULOMB1.Tương tác điệnCác hiện tượng tự nhiên như sự nhiễm điện do ma sát của một số vật đã được con người phát hiện từ xa xưa và quantâm nghiên cứu chúng. Khi các vật nhiễm điện thì chúng mang điện dương hoặc âm và ta bảo rằng chúng chứa cácđiện tích. Thực nghiệm xác nhận rằng giữa các điện tích có tồn tại tương tác, được gọi là tương tác điện.2. Thuyết điện tử - Định luật bảo toàn điện tíchĐiện tích là một thuộc tính của vật chất. Điện tích trên một vật bất kỳ có cấu tạo gián đoạn, độ lớn của nó luôn bằng một số nguyên lần điện tích nguyên tố. Điện tích nguyên tố âm là điện tích của electron (điện tử) có giá trị bằng -e = -1,6.10-19C,Bình thường nguyên tử là trung hoà về điện . Khi nguyên tử mất đi một hoặc nhiều electron thì nó trở thành ion mang điện dương (gọi là ion dương), còn khi nguyên tử nhận thêm một hay nhiều electron thì sẽ biến thành ion âm.Thuyết dựa vào sự chuyển dời của electron để giải thích các hiện tượng điện được gọi là thuyết điện tử.Định luật bảo toàn điện tích “Các điện tích không tự sinh ra mà cũng không tự mất đi, chúng chỉ có thể truyền từ vật này sang vật khác hoặc dịch chuyển bên trong một vật mà thôi”3. Định luật CoulombĐiện tích điểm: là các điện tích có kích thước nhỏ không đáng kể so với khoảng cách mà chúng ta khảo sát.Định luật Coulomb“Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không có :-Phương nằm trên đường thẳng nối hai điện tích- Chiều đẩy nhau nếu hai điện tích cùng dấu và hút nhau nếu hai điện tích trái dấu-Độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệnghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”. k q1 q2 q1 q2 F0  2  r 4 0 r 2Trong đó: hằng số điện0 = 8,86.10-12C2/Nm2hệ số k = 1/4πε0 = 9.109 Nm2/C2.Nếu gọi véctơ khoảng cách giữa hai  điện tích là r có phương nằm trên đường thẳng nối hai điện tích đó, có chiều hướng về điện tích mà ta muốn xácđịnh lực tác dụng lên điện tích ấy và có độ lớn bằng khoảng cách giữa hai điện tích điểm.    q1q2 r q1q2 r F0  k 2  r r 4 0 r 2 rNếu hai điện tích điểm q1, q2 được đặt trong một  trường môibất kỳ thì lực tương tác giữa chúng:  kq1q2 r F 2 r rtrong đó  là một đại lượng không thứ nguyên đặc trong cho tính chất điện của môi trường và được gọi là hằng số điện môi của môi trường. đối với chân không  = 1, còn đối vớikhông khí   14. Nguyên lý chồng chất các lực điệnXét một hệ điện tích điểm q1, q2, .... qn được phân bố rời rạc trong không gian và một điện tích điểm q0 đặt trong không gian đó. Gọi F1, F2,…,Fn lần lượt là các lực tác dụng của q1,q2, .... qn lên điện tích q0 thì tổng hợp các lực tác dụng lên q0     n  F  F1  F2  ...  Fn   Fi i 1 §2. ĐIỆN TRƯỜNG1. Khái niệm điện trườngTrong không gian bao quanh mỗi điện tích có xuất hiện một môi trường vật chất đặc biệt gọi là điện trường. Tính chấtcơ bản của điện trường là mọi điện tích đặt trong điệntrường đều bị điện trường đó tác dụng lực.2. Véctơ cường độ điện trườnga.Định nghĩaTại một điểm M nào đó trong điện trường ta lần lượt đặt điện tích thử q0 rồi đo lực do điện trường tác dụng lên q0. FThực nghiệm cho thấy không phụ thuộc vào q0 mà chỉ q0phụ thuộc vào vị trí của M trong điện trường    F E qĐịnh nghĩa: “Véctơ cường độ điện trường tại một điểm làđại lượng đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về phươngdiện tác dụng lực, có trị véctơ bằng lực tác dụng của điệntrường lên một đơn vị điện tích dương đặt tại điểm đó.Trong hệ đơn vị SI, đơn vị đo là Vôn/mét: V/m.   F  q0 .E Nếu q > 0 thì cùng chiều với Nếu q < 0 thì ngược chiều với .3. Véctơ cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểmTa hãy xác định véctơ cường độ điện trường tại một điểm Mcách điện tích Q một khoảng r. Muốn vậy tại điểm M ta đặt một điện tích điểm q có trị số đủ nhỏ. Khi đó theo định luậtCoulomb, lực tác dụng của điện tích Q lên điện tích q bằng:  kQq r   qQ r F 2   r r 4 0 r 2 rVéctơ cường độ điện trường do điệntích điểm Q gây ra tại điểm M là:  kQ r  ...