ban up chuong 5
DESCRIPTION
Bài Giảng Vật LýTRANSCRIPT
TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
http:// www.truongvatly.blogspot.com copyright Duong Vu Truong
BÀI GIẢNG: HỆ CAO ĐẲNG
Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu.
Chương V. TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Bài 1. ĐIỆN TRƯỜNG
1. Lực điện
2
k qQF
r
ε là hệ số điện môi của môi trường
29
2
0
1 N.mk 9.10
4 C
ε0 là hằng số điện
Định luật Coulomb
212
0 2
C8,85.10
Nm
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
2. Khái niệm điện trường
+ là môi trường vật chất đặc biệt, tồn tại xung quanh các
điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
3. Vectơ cường độ điện trường
+ đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực.
3
F k QE .r
q r
MQ
+ Điểm đặt: tại điểm khảo sát M.
+ Phương: là đường thẳng nối điện tích Q với điểm khảo sát M.
+ Chiều: hướng xa Q nếu Q > 0, hướng gần Q nếu Q < 0.
r
MQ r
ME
ME
2
QkE
r
+ Độ lớn:- Đơn vị : V/m
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
4. Nguyên lý chồng chất điện trường
a) Với hệ điện tích điểm phân bố rời rạc
b) Với hệ điện tích phân bố liên tục
toàn bô vât
E dE
n
1 2 n i
i 1
E E E ... E E
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Bài toán 1 ( bài 5.1)
Cho hệ hai điện tích điểm q1 = 2.10-9C, q2= -3.10-9 C,
đặt lần lượt tại A,B trong không khí. Điểm M nằm trong
đoạn AB, sao cho AM=12cm, MB=8cm. Xác định vectơ
cường độ điện trường tại M.
M
q1 q2
BA
1E
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ cường độ điện trường do q1 gây ra tại M có độ lớn:
Hướng dẫn giải
9 9
11 2 2
qk 9.10 2.10 VE 1250mAM 1 0,12
M
q1 q2
BA
1E 2E
+ cường độ điện trường do q2 gây ra tại M có độ lớn:
9 9
2
2 2 2
qk 9.10 3.10 VE 4219mBM 1 0,08
+ áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:
M 1 2E E E
M
q1 q2
BA
1E 2E
+ vì có cùng phương, chiều nên:
Véc tơ cường độ điện trường tổng hợp tại M có :
M 1 2VE E E 1250 4219 5469
m
1 2,E E
- phương chiều hướng từ A B
- độ lớn:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
1 2 1 2
1 2 1 2
2 21 2 1 2
E E E E E
E E E E E
E E E E E
Ghi nhớ:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Cho hệ điện tích điểm như h.vẽ:q1 = +1.5 Cq2 = +2.5 Cq3 = -3.5 C.a = 8 m
b = 6 m.
Xác định véc tơ cường độ điện trường tại P
Bài toán 2
+ Phương, chiều của
được biểu diễn như hình bên.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
1 2 3, ,E E E
1 2 3, ,E E E
9 6
11 2 2
qk 9.10 1,5.10 VE 375mb 1 6
+ Gọi là véc tơ cường
độ điện trường do các điện tích
q1, q2, q3 gây ra tại P.
+ Độ lớn:
𝐸3
𝐸1
𝐸2
P
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
9 6
22 2 2 2 2
qk 9.10 2,5.10 VE 225m1a b 6 8
9 6
3
3 2 2
qk 9.10 3,5.10 VE 492ma 1 8
+ áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:
P
P 1 2 3E E E E 1
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truonghttp:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ chọn hệ trục Oxy như hình vẽ.
1 2 cos 0
528
PxE E E
Vm
2 30 sin
288
PyE E E
Vm
+ chiếu (1) xuống các trục, được:
Hay hợp với phương Ox
một góc 28,60.
2 2 601,4P Px PyVE E E
m
PxE
PyE
PE
+ Phương, chiều :
PE
PE
0,5454Py
Px
Etg
E
=28,60
+ Độ lớn là :
PE
Bài 2. ĐỊNH LÍ OSTROGRADSKY – GAUSS
1. Đường sức của điện trường
+ là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với
phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
2. Điện thông
E E.dS E.dS.cosd
d nS .d S là véc tơ diện tích.
+ thông lượng điện trường gửi qua diện tích vi phân dS:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ xét diện tích vi phân dS đủ nhỏ
+ Điện thông gửi qua một mặt (S) bất kỳ:
E E
S S S
d E.dS E.dS.cos
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
3. Định lý O – G
a) Thiết lập định lý:
+ Chọn mặt kín (S) là mặt cầu: tâm tại q, bán kính r.
+ Thông lượng điện trường gửi qua mặt cầu này là:
E E
S S
d E.dS.cos
+ Xét điện tích điểm q > 0.
E
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
phương: xuyên tâmchiều: hướng ra xa tâm (vì điện tích dương)
+ Vậy điện thông qua mặt S:
E
0
q
2
0
2
1 qE
4 r
S 4 r
+ vì E = const tại mọi điểm trên mặt cầu và = 0
E
s
E dS ES
Với :
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
b) Phát biểu định lí O – G:
Điện thông gửi qua một mặt kín bất kỳ bằng tổng
đại số các điện tích chứa trong mặt kín đó.
E i
i0(s)
1E.dS q
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
1/22/07
Điện tích bên trong mặt kín
Cho hệ gồm 5 điện tích điểm(q1=q4=3nC, q2=q5=-5.9nC và q3=-3.1nC). Chọn mặt kín Gauss như hình vẽ. Tính điện thông gửi qua S:
A: =-6 x 10-9C/0= -678 Nm2/C
B: = x 10-9C/0= -1356 Nm2/C
C: =0
D: = x 10-9C/0= 328 Nm2/C
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Bài 3. ĐIỆN THẾ
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ công nguyên tố (trong chuyển rời vô cùng nhỏ ds):
1. Công của lực điện trường
3 2
k Q k QdA q. r.ds q. ds.cos
r r
. . dA F ds qE ds
2
04MN
MN MN
qQ drA dA
r
+ trong chuyển rời từ M đến N
→ Lực điện trường tĩnh là lực thế.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ Nx: công của lực điện trường không phụ thuộc vào hình
dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và
điểm cuối.
0 04 4
MN
M N
Q QA q
r r
2
04
N
M
r
MN
r
qQ drA
r
t
qQW k C
r
C: là hằng số phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng.
2. Thế năng của điện tích trong điện trường
W W MN tM tNA
+ Biểu thức:
r : là khoảng cách từ điện tích Q đến điểm khảo sát
+ Khi đó:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
3. Điện thế
tW QV k
q r
W W MN tM tN M NA q V V+ Khi đó:
+ Điện thế do Q gây ra:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ Điện thế của hệ điện tích điểm:
r : là khoảng cách từ điện tích Q đến điểm khảo sát
1 2 3
1
.....n
n i
i
V V V V V V
4. Hiệu điện thế
+ Hiệu điện thế giữa hai điểm MN là hiệu hai giá trị của
điện thế tại hai điểm M, N trong điện trường.
+ Ý nghĩa: đặc trưng cho khả năng thực hiện công của
lực điện trường giữa hai điểm khảo sát.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
MNMN M N
AU V V
q
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Cho hệ điện tích điểm như h.vẽ:q1 = +1.5 Cq2 = +2.5 Cq3 = -3.5 C.a = 8 m
b = 6 m.
a) Xác định điện thế tại P.
b) Gọi O là giao điểm của các đường chéo hình chữ nhật. Tính hiệu điện thế giữa OP.
Bài toán
1. Mặt đẳng thế
+ tập hợp các điểm trong điện trường có cùng điện thế
BÀI 4. LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN THẾ
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
+ Xét hai mặt đẳng thế sát nhau
(I) và (II), điện thế có giá trị lần
lượt là V và (V + dV).
+ Giả sử điện tích q di chuyển từ điểm M thuộc (I) đến
điểm N trên (II) theo đường dr bất kỳ.
+ Công của lực điện trường là: dA q.E.dr (*)
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
2. Hệ thức liên hệ giữa E và V
+ Mặt khác:
M NdA q(V V ) q V (V dV) qdV (**)
+ So sánh (*) và (**) suy ra:
E.dr E.dr.cos dV
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
Kết luận 1: Vectơ cường độ điện trường luôn hướng theo
chiều giảm của điện thế.
Kết luận 2:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Duong Vu Truong
1 2.E r V V V
2 1r r r Với