CHƯƠNG 2: VẬT DẪN - ĐiỆN MÔI

Vật dẫn:- Vật dẫn là những vật có các phần tửtải điện chuyển động tự do trong toànvật (kim loại dẫn điện tốt).- Vật cách điện (điện môi) là những vậtkhông có các phần tử tải điện tự do,điện trở rất lớn (các chất vô cơ).- Bán dẫn là các chất trung gian giữadẫn điện và cách điệnGiải thích tính chất dẫn điện của vật dẫntheo thuyết cấu tạo nguyên tử và thuyếtvùng năng lượng....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 2: VẬT DẪN - ĐiỆN MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢNGIAÙO TRÌNH VAÄT LYÙ ÑAÏI CÖÔNG PHAÀN 2: ÑIEÄN - TÖØ HOÏC CHƯƠNG 2VẬT DẪN - ĐiỆN MÔI GV: PGS.TS. NGUYEÃN KHAÙNH DUÕNG BÀI 1VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐiỆN §1. Vật dẫn1.1. Vật dẫn: - Vật dẫn là những vật có các phần tử tải điện chuyển động tự do trong toàn vật (kim loại dẫn điện tốt). - Vật cách điện (điện môi) là những vật không có các phần tử tải điện tự do, điện trở rất lớn (các chất vô cơ). - Bán dẫn là các chất trung gian giữa dẫn điện và cách điệnGiải thích tính chất dẫn điện của vật dẫntheo thuyết cấu tạo nguyên tử và thuyếtvùng năng lượng. 1.2. Vật dẫn cân bằng tĩnh điện a. Định nghĩa - Điều kiện cân bằng tĩnh điện- Vật dẫn có các phần tử tải điện ở trạng thái ổn định (tự do), không chuyển động.- Khi đặt vật dẫn vào điện trường ngoài Eo, các điện tích dương chuyển động về một phía theo chiều điện trường, các điện tích Trong vật động theoất ều ngược lại. âm chuyển dẫn xu chi hiện điện trường E’ ngược chiều với Eo. Khi E’ = Eo, trạng thái cân bằng được thiết lập.- Để có sự cân bằng tĩnh điện cần điềukiện: + Véctơ cường độ điện trường bêntrong vật dẫn bằng 0: Etr = Eo+E’ = 0. + Ở bề mặt của vật dẫn véc tơ cườngđộ điện trường E vuông góc với mặtvật dẫn. Thành phần tiếp tuyến Et củavéctơ E phải bằng 0 tại mọi điểm trênmặt vật dẫn: Et = 0 và E = En b. Tính chất: Vật dẫn là một khối đẳng thế, mặt- vật dẫn là một mặt đẳng thế: N N  ∫ ∫E Eds = ds = 0VM – VN = t M M Bên trong vật dẫn điện tích bằng- không: E   ∑ q i = ∫ DdS = ∫ ε o εEdS = 0 N M S S- Với vật dẫn rỗng, điện tích truyền hếtra mặt ngoài (nằm ở một lớp mỏng sátmặt ngoài). Nếu đặt một vật dẫn khác bên trongvật dẫn rỗng thì sẽ không bị ảnhhưởng bởi điện trường ngòai.Vật dẫn rỗng gọilà một màn điện(hình bên). - Sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn chỉ phụ thuộc vào hình dạng của mặt đó. Điện tích tập trung ở chỗ lồi lớn hơn chỗ lõm. Tạo ra:• Hiệu ứng mũi nhọn.• Hiện tượng gió điện: điện trường ở mũi nhọn rất lớn, làm ion hóa các phân tử khí ở quanh nó. Các h ạt mang điện trái dấu với điện tích ở mũi nhọn bị hút vào, điện tích cùng dấu bị đẩy ra xa, kéo theo các phân tử khí, tạo ra một luồng “gió điện” ở gần đầu mũi nhọn.Ứng dụng: - Máy phát tĩnh điện, tụ điện - Lồng Farađây chống nhiễu - Dây bọc kim chống nhiễu - Các bộ phận bằng kim loại của máytĩnh điện có dạng mặt cong để tránhthất thoát điện tích. - Làm các mũi tên kim loại để phóngnhanh điện tích tập trung trên vật rangòai khí quyển (trên thân máy bay). - Cột thu lôi, đầu trên nhọn, đầu dướinối đất... 2.3. Hiện tượng điện hưởngHiện tượng các điện tích cảm ứng xuấthiện trên vật dẫn khi đặt trong điện trườngngòai gọi là hiện tượng điện hưởng. Điện hưởng một Điện hưởng toàn phần phần§ 2. Tụ điện:2.1. Định nghĩa: Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt cạnh nhau, ngăn cáchbởi một chất điện môi, sao cho giữachúng xẩy ra điện hưởng toàn phần.2.2. CÁC LOẠI TỤ ĐIỆN TỤ HÓA +TỤ GỐMTỤ GIẤYTỤ MICA HÌNH DẠNG CỦA TỤ ℓTụ phẳng Tụ hình Tụ hình cầu trụ Tụ hóa Tụ xoay (không khí) học 2.2. Tính chất:- Điện tích xuất hiện trên hai mặt đốidiện của hai vật dẫn có giá trị đốinhau: q1 + q2 = 0- Giá trị điện tích: q1= C(V1-V2) và q2= - C(V – V2) với C là điện dung của tụ điện.- Trong tụ điện, điện thế của bản tích điện dương lớn hơn điện thế bản âm: hiệu điện thế U = V1 – V2 > 0 2.3. Điện dung của tụ điện: Đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế xác định: Q [ F] C= U ε o εS- Tụ điện C= dphẳng: ện 4πε o εR 1 R 2- Tụ đi C= R 2 − R1cầu: 2ππo ε C=- Tụ điện R  ln 2  R trụ:  1 n 1 1 1 1 1 tiếp: C = C + C + ... + C = ∑ C- Ghép tụ nối i =1 tđ 1 2 n i n- Ghép tụ song song: Ctđ = C1 ...