Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 2

Vật dẫn cân bằng tĩnh điện. Vật dẫn điện là những vật có chứa các điện tích tự do. Đối với kim loại các điện tích tự do là các electron dẫn. Khi đặt trong điện trường, dưới tác dụng của lực trường các điện tích trong vật dẫn sẽ phân bố lại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 2- 28 - ÑIEÄN TÖØ HOÏC Chöông 2. VAÄT DAÃN ÑIEÄN§ 2.1. CAÂN BAÈNG TÓNH ÑIEÄN, NHÖÕNG TÍNH CHAÁT CUÛA VAÄT DAÃN CAÂN BAÈNG TÓNH ÑIEÄN2.1.1. Vaät daãn caân baèng tónh ñieän. Vaät daãn ñieän laø nhöõng vaät coù chöùa caùc ñieän tích töï do. Ñoái vôùi kim loaïicaùc ñieän tích töï do laø caùc electron daãn. Khi ñaët trong ñieän tröôøng, döôùi taùc duïng cuûa löïc tröôøng caùc ñieän tíchtrong vaät daãn seõ phaân boá laïi. ÔÛ traïng thaùi caân baèng tónh ñieän cöôøng ñoä ñieäntröôøng taïi moät ñieåm baát kyø beân trong vaät daãn baèng khoâng.  E0  Theo (1-36) ta coù E   grad = 0, töø ñoù:   const , nhö vaäy: – Vaät daãn caân baèng tónh ñieän laø vaät ñaúng theá.   0,    0. Maët khaùc, theo ñònh lyù OG thì: div E  0 – Trong vaät daãn caân baèng tónh ñieän khoâng chöùa ñieän tích phaân boá theotheå tích. Caùc ñieän tích phaân boá thaønh moät lôùp moûng treân beà maët vaät daãn. Vìmaët vaät daãn laø maët ñaúng theá neân veùc tô cöôøng ñoä ñieän tröôøng phaûi vuoâng goùc vôùi beà maët vaät daãn taïi moïi ñieåm. Giaù trò cuûa veùc tô E taïi moät ñieåm saùt beà maëtvaät daãn baèng bao nhieâu? Ta haõy choïn maët kín  bao goàm:  E – moät maët truï thaúng ñöùng, vuoâng goùc vôùi maët vaät daãn; A B – coù ñaùy AB ñi qua M, ñaùy kia laø moät M phaàn maët A’C’B’ tuøy yù bao beân trong vaät daãn (hình 2-1). A’ B’ Tính ñieän dòch thoâng toaøn phaàn ñi qua C’ maët kín .  Qua maët beân cuûa hình truï ñieän dòch thoâng baèng 0.  Qua maët ñaùy A’C’B’ ñieän dòch thoâng cuõng baèng 0 vì trong vaät daãn Hình 2-1  E  0.  Ñieän dòch thoâng toaøn phaàn qua maët  baèng ñieän dòch thoâng ñi qua maët ñaùy AB:ÑIEÄN TÖØ HOÏC - 29 -   D S q  S  D   ; vaø nhö vaäy: E  . 0 Ñieän tröôøng ôû saùt maët vaät daãn coù giaù trò lôùn gaáp 2 laàn ñieän tröôøng domoät maët phaúng mang ñieän gaây ra. Nguyeân nhaân. Moãi moät phaàn cuûa dieän tích S luoân gaây ra veà 2 phía moätñieän tröôøng coù giaù trò  / 2 0 . Nhöng caùc ñieän tích trong vaät daãn phaûi phaân boásao cho ñieän tröôøng do chuùng sinh ra trong vaät daãn phaûi baèng 0. Muoán theá caùcñieän tích beân ngoaøi S phaûi gaây ra moät ñieän tröôøng  / 2 0 ngöôïc chieàu vôùiñieän tröôøng do caùc ñieän tích ôû S gaây ra trong vaät daãn laøm trieät tieâu noù. Be ânngoaøi vaät daãn 2 ñieän tröôøng truøng nhau. Keát quaû ñieän tröôøng toång coäng beânngoaøi vaät daãn taêng leân gaáp ñoâi.2.1.2. Hieän töôïng ñieän ôû muõi nhoïn. ÔÛ traïng thaùi caân baèng tónh ñieän caùc ñieän tích phaân boá thaønh moät lôùpmoûng treân beà maët vaät daãn, nhöng söï phaân boá naøy phuï thuoäc vaøo hình daïng beàmaët vaät daãn. Thöïc nghieäm cho thaáy raèng ñieän tích phaân boá taäp trung nhieàunhaát taïi nhöõng choã loài (muõi nhoïn) cuûa vaät . Do ñoù, cöôøng ñoä ñieän tröôøng coùgiaù trò cöïc ñaïi taïi choã muõi nhoïn. Hieän töôïng treân daãn ñeán hieäu öùng “roø ñieän” ôûmuõi nhoïn.  Nguyeân nhaân: Taïi muõi nhoïn do E lôùn, gaây ion hoùa khoâng khí xungquanh laøm xuaát hieän caùc ion döông (+) vaø caùc ion aâm (–). Caùc ion cuøng daáuvôùi ñieän tích ôû muõi nhoïn bò löïc ñaåy Coloumb seõ ñi rôøi xa noù, ngöôïc laïi caùc ionkhaùc daáu vôùi ñieän tích cuûa muõi nhoïn seõ bò huùt vaø laøm trung hoøa daàn ñieän tíchcuûa muõi nhoïn (hình 2-2). Keát quaû, ñieän tích cuûa muõi nhoïn seõ maát daàn. ++ + + ++ + + + + ++ ...