Bài giảng Vật lý đại cương: Chương 2 và chương 3

Chương 2 vật dẫn, chương 3 điện môi là những nội dung chính trong bài giảng "Vật lý đại cương". Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết, với các bạn đang học chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương: Chương 2 và chương 3 Chương 2: VẬT DẪN    §1. Điều kiện cân bằng tĩnh điện. Tính chất  của vật dẫn mang điện    §2. Hiện tượng điện hưởng    §3. Điện dung của vật dẫn cô lập    §4. Hệ vật dẫn tích điện cân bằng – Tụ điện    §5. Phương pháp ảnh điện    §6. Năng lượng điện trường 10/14/15 1 §1. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN. TÍNH CHẤT CỦA VẬT DẪN MANG ĐIỆN 1.1. Điều kiện cân bằng của vật dẫn kim loại Đối  với  vật  dẫn  mang  điện,  tại  mọi  điểm  bên  trong  lòng  vật  dẫn,  điện  trường  bằng  0,  còn  trên  bề  mặt  vật  dẫn,  điện  trường  luôn vuông góc với bề mặt vật dẫn. ĐIỀU KIỆN GIẢI THÍCH uur Véctơ  cường  độ  điện  trường  trong  lòng  Etr =0 vật dẫn tại mọi điểm phải bằng 0. Trên mặt vật dẫn, thành phần tiếp tuyến  uur r uur của  véctơ  cường  độ  điện  trường  bằng  0  Et =0 và  E = En và điện trường tổng hợp bằng thành phần  pháp tuyến. 10/14/15 2 §1 ­ 1.2. Tính chất của vật dẫn mang điện ­ Vật dẫn cân bằng điện tích là một khối đẳng thế. Bề mặt vật  dẫn lúc đó là một mặt đẳng thế. ­ Điện tích Q mà ta tích cho vật dẫn được phân bố hoàn toàn trên  bề mặt vật dẫn, bên trong lòng vật dẫn điện tích bằng 0. Đối với  vật dẫn rỗng, khi đã cân bằng tĩnh điện, điện trường trong phần  rỗng và phía bên trong vỏ kim loại của nó đều bằng 0. ­  Phân  bố  điện  tích  trên  bề  mặt  vật  dẫn  phụ  thuộc  vào  hình  dạng  bề  mặt  vật  dẫn.  Điện  tích  sẽ  tập  trung  vào  phần mũi nhọn và ít tập trung  ở phần lõm của vật. H2.1. Điện tích tập trung ở phần mũi c nhiều  hơn ở b và ở a điện tích tập trung ít nhất. 10/14/15 3 §2. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN HƯỞNG 2.1. Hiện tượng điện hưởng. Định lý các phần tử tương ứng Hiện tượng các điện tích cảm  ứng xuất hiện trên vật dẫn (lúc  đầu không mang điện) khi đặt nó trong điện trường ngoài gọi là  hiện tượng điện hưởng. ++ ­  Định  lý  các  phần  tử  tương ứng: “Điện  tích  cảm  ứng  trên  các  phần  tử  tương  ứng  có  độ  lớn  bằng  nhau và trái dấu”. Δq= Δq’ H2.2.Hiện tượng điện hưởng xảy ra trên vật  dẫn BC khi đặt nó vào trong điện trường của  quả cầu tích điện dương A. 10/14/15 4 §2 ­ 2.2. Điện hưởng một phần và điện hưởng toàn phần a. Hiện tượng điện hưởng một phần Trong H2.2 chỉ có một số đường cảm  ứng điện từ A qua được  BC, còn số lớn đi ra xa vô cực. Nếu gọi q’ là điện tích cảm  ứng  xuất hiện trên vật BC và q là điện tích trên quả cầu A, ta có: q’§2 ­ 2.2. Điện hưởng một phần và điện hưởng toàn phần b. Hiện tượng điện hưởng toàn phần Hiện  tượng  điện  hưởng  mà  điện  tích  cảm  ứng  bằng  độ  lớn  điện  tích  trên  vật  mang  điện  gọi  là  hiện  tượng  điện  hưởng toàn phần (H2.3) q’=q H2.3.Hiện tượng điện hưởng toàn phần 10/14/15 6 §3. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN CÔ LẬP Khi truyền điện tích Q cho vật dẫn cô lập A, Q sẽ phân bố trên  bề mặt A, sao cho điện trường bên trong A bằng 0. Thực nghiệm  cho thấy: Q = CV Trong đó, hệ số tỉ lệ C được gọi là điện dung của vật dẫn, phụ  thuộc  vào  hình  dạng,  kích  thước  và  tính  chất  cách  điện  của  môi  trường bao quanh A. 1Culong Trong hệ SI, đơn vị của điện dung là Fara (F): 1Fara = 1Von 1F  là  một  đơn  vị  rất  lớn  (Quả  cầu  kim  loại  có  bán  kính  bằng  1500 lần bán kinh Trái Đất mới có điện dung 1F), nên trong thực  tế người ta sử dụng các ước của F như μF, nF, pF. 10/14/15 7 §4. HỆ VẬT DẪN TÍCH ĐIỆN CÂN BẰNG – TỤ  ĐIỆN 4.1. Điện dung và hệ số điện hưởng Khi có 3 vật dẫn tích điện ở trạng thái cân bằng, giá trị điện tích  và hiệu điện thế của chúng liên hệ với nhau theo công thức: q1 = C11V1 + C12V2 + C13V3 q2 = C21V1 + C22V2 + C23V3 q3 = C31V1 + C32V2 + C33V3 Các hệ số C11, C22, C33 gọi là điện dung, còn C12, C13,…,C32  gọi là các hệ số điện hưởng với tính chất: Cii > 0 và Cik = Cki (i, k = 1, 2, 3). 10/14/15 8 §4 ­ 4.2. Tụ điện Tụ điện là hệ hai vật dẫn A, B sao cho vật dẫn B bao bọc hoàn  toàn vật dẫn A (A, B gọi là 2 cốt hay 2 ...