Bài 1. Điện tích. Định luật Cu-lông

Vật lí đại cương 2
Chào mừng các bạn đến với môn học
CHƯƠNG 1: TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
điện học
Các điện tích đứng yên tạo ra xung quanh chúng một môi trường vật chất đặc biệt, được gọi là trường tĩnh điện.
Khảo sát tương tác tĩnh điện giữa các điện tích
Xây dựng các khái niệm cơ bản của trường tĩnh điện như điện trường, điện thế, hiệu điện thế...
Điện học nghiên cứu một dạng vận động khác của vật chất: vận động điện từ.
Mục đích
- Vật lý đại cương, Lương Duyên Bình (chủ biên), NXBGD
Tập 2: Điện - Dao động sóng
Tập 3: Quang học - Vật lý hạt nhân nguyên tử
- Bài tập Vật lý đại cương Lương Duyên Bình, Nguyễn Hữu Hồ, Lê Văn Nghĩa, NXBGD
Tập 2: Điện - Dao động sóng
Tập 3: Quang học - Vật lý hạt nhân nguyên tử
- David Haliday và cộng sự, Cơ sở vật lý (Bản dịch Tiếng Việt)
Tập 2: Điện học II, NXBGD, 1998
- Giáo trình Vật lý đại cương. Nguyễn Văn ánh, Hoàng Văn Việt, NXBGD
Tài liệu tham khảo
Bài 1:
ĐỊNH LUẬT CULONG
+ Thuyết electron
+ Định luật bảo toàn điện tích
1. Các khái niệm cơ bản
“Tổng đại số các điện tích trong một hệ cô lập là không đổi”.
Dựa vào sự chuyển dời của electron để giải thích các hiện tượng điện
+ Điện tích
+ Nguyên tử:
Electron, qe = - 1,6.10-19C; me = 9,1.10-31kg
Hạt nhân: proton, qp = 1,6.10-19C; mp = 1,67.10-27kg
nơtron, mn ? mp
+ Iôn dương, iôn âm
+ Vật dẫn, điện môi
2. Định luật Culong trong chân không
“Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không có phương nằm trên đường thẳng nối hai điện tích, có chiều đẩy nhau nếu hai điện tích cùng dấu và hút nhau nếu hai điện tích trái dấu, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”.
?0 = - 8,86 . 10-12C2/N.m2 gọi là hằng số điện.
- Tuong tỏc di?n
- Định luật Culong trong chân không
Nếu hai điện tích điểm q1, q2 được đặt trong một môi trường bất kỳ thì lực tương tác giữa chúng giảm đi ε lần so với lực tương tác giữa chúng trong chân không:
? : đại lượng không có thứ nguyên đặc trưng cho tính chất điện của môi
trường - độ thẩm điện môi tỉ đối (hay hằng số điện môi) của môi trường.
3. Định luật Culong trong các môt trường
4. Nguyên lý chồng chất các lực điện
1. Hai viên bi nhỏ giống hệt nhau, có điện tích q1 = 2.10-6C và q2 = 4.10-6C đặt cách nhau một khoảng r trong chân không thì chúng hút nhau một lực F = 0,8N.
a) Tính khoảng cách r.
b) Cho chúng tiếp xúc nhau rồi đưa về vị trí cũ thì chúng sẽ đẩy nhau hay hút nhau với lực F’ bằng bao nhiêu?
2. Hai điện tích điểm dương có điện lượng q2 = 9q1 đặt cố định cách nhau một khoảng a trong môi trường bất kì. Hỏi phải đặt một điện tích điểm Q ở đâu, có dấu và độ lớn như thế nào để Q ở trạng thái cân bằng? Q phải mang dấu gì để trạng thái cân bằng là bền?
Ví dụ
Bài 2
ĐIỆN TRƯỜNG
1. Điện trường
Sở dĩ các điện tích tuy ở cách xa nhau, không tiếp xúc với nhau nhưng vẫn tương tác được với nhau là vì không gian xung quanh mỗi điện tích tồn tại một môi trường vật chất đặc biệt gọi là điện trường. Khi đặt bất kì một điện tích nào vào điện trường thì điện tích đó đều bị tác dụng của một lực điện.
Điện trường là dạng vật chất bao quanh điện tích, gắn liền với
điện tích và tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó
Nguồn gốc:
Tính chất:
2. Véctơ cường độ điện trường
Đơn vị: V/m .
Lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm
Vectơ cường độ điện trường tại điểm M:
3. Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm
Nguyên lí chồng chất điện trường.
Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một hệ điện tích điểm bằng tổng
các vectơ cường độ điện trường gây ra bởi từưng điện tích điểm của hệ.
4. Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một hệ điện tích điểm.
a) Hệ điện tích điểm phân bố rời rạc
+ Nếu vật là sợi dây (L) với mật độ điện tích dài λ (C/m) thì điện tích trên một vi phân độ dài dx là dq = λdx.
b) Hệ điện tích điểm phân bố liên tục (chẳng hạn một vật mang điện
có kích thước bất kì)
+ Nếu vật mang điện là một khối có thể tích V với mật độ điện tích khối ρ(C/m3 ) thì điện tích trong một thể tích vi phân dV là dq = ρdV.
+ Nếu vật mang điện là một mặt S với mật độ điện tích mặt σ (C/m2) thì điện tích trên một vi phân diện tích dS là dq = σdS.
Lưỡng cực điện là một hệ hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu +q và –q, cách nhau một đoạn l rất nhỏ so với khoảng cách từ lưỡng cực điện tới những điểm đang xét của trường.
a) Định nghĩa
Đường thẳng nối hai điện tích gọi là trục của lưỡng cực điện.
5. Lưỡng cực điện
Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi lưỡng cực điện tại một điểm M
nằm trên mặt phẳng trung trực của lưỡng cực.
Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi lưỡng cực điện tại một điểm N nằm trên trục của lưỡng cực và cách tâm O của lưỡng cực một khoảng r
Lưỡng cực điện đặt trong điện trường
Hai lực cùng phương, ngược chiều
nhau và có cùng độ lớn.
Vectơ mômen lưỡng cực
Bài 3:
Điện Thông.
Định lí oxtrôgratxki - Gauss
Là đường cong mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó trùng với phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó; chiều của đường sức điện trường là chiều của vectơ cường độ điện trường
Quy ước vẽ số đường sức điện trường qua một đơn vị điện tích đặt vuông góc với đường sức bằng cường độ điện trường E (tại nơi đặt điện tích).
1. Đường sức điện trường
Tập hợp các đường sức điện trường được gọi là phổ
đường sức điện trường hay điện phổ.
− Đường sức điện trường xuất phát từ điện tính dương, tận cùng trên điện tích âm.
− Đường sức của điện trường tĩnh là những đường cong hở.
− Các đường sức điện trường không cắt nhau vì tại mỗi điểm trong điện trường véctơ cường độ điện trường chỉ có một hướng xác định.
Nhận xét
2. Sự gián đoạn của đường sức điện trường.
Vectơ cảm ứng điện (điện cảm)
Khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường, hằng số điện môi ?
cường độ điện trường E biến đổi đột ngột ? phổ các đường
sức điện trường bị gián đoạn ở mặt phân cách của hai môi trường.

Vectơ cảm ứng điện
D chỉ phụ thuộc q, tức nguồn sinh ra điện trường mà không phụ thuộc
vào tính chất của môi trường
Đ/v: C/m2
3. Thông lượng cảm ứng điện (điện thông)
Thông lượng cảm ứng điện gửi qua toàn bộ diện tích S bằng :
Định lí Oxtrôgratxki - Gauss (O - G)
Điện thông qua một mặt kín bằng tổng đại số các điện tích chứa
trong mặt kín ấy.