Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường đường sức điện

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường đường sức điện

1. Thanh thủy tinh và các mẩu giấy vụn có tác dụng lực lên nhau không? Đó là lực gì? Thanh thủy tinh và các mẩu giấy vụn trong không khí không tiếp xúc với nhau. Vậy chúng tác dụng lực lên nhau bằng cách nào? (Môi trường nào truyền tương tác điện giữa chúng?)
2. I. Điện Trường 1. Môi trường truyền tương tác điện:  = 2  1  =1 F + - Môi trường truyền tương tác điện đó là điện trường 3
3. I. Điện Trường 1. Môi trường truyền tương tác điện: 2. Điện trường: - ĐN: là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó. 퐹 M 12 + q2 퐹21 + q1
4. II.Cường độ điện trường 1. Khái niệm cường độ điện trường 2.Kn Định: là đ ạinghĩalượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường. E (V/m): Cường độ điện trường tại điểm mà ta xét. 퐹 = 푞 F (N): Lực điện Culong. q (C): Điện tích thử q.
5. II.Cường độ điện trường 3. Véc tơ cường độ điện trường Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vecto gọi là vecto cường độ điện trường. → → F E = q Vecto cường độ điện trường có: - Phương, chiều: trùng với phương chiều của lực điện 퐹Ԧ tác dụng lên điện tích thử q dương. - Chiều dài: Biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường.
6. II.Cường độ điện trường 4. Đơn vị cường độ điện trường: Đơn vị cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m). 5. Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q gây ra tại M cách Q một khoảng r: - Điểm đặt: tại M ( điểm ta xét). E E - Phương: đường thẳng nối Q và M M M - Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 Hướng vào Q nếu Q 0 Q < 0 - Độ lớn : Ek= r 2
7. II.Cường độ điện trường 6. Nguyên lí chồng chất điện trường Các điện trường EEE12, , , n đồng thời tác dụng lực lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp: E = E1 + E2 + + En E được tổng hợp theo quy tắc E1 M hình bình hành. E + E2 Q1 - Q2 8
8. Cách xác định véctơ cường độ điện trường tổng hợp tại M 훼 Nếu E1 = E2 → E = 2 E1cos 2
9. Câu 13: Tại hai điểm A và B cách nhau 5 cm trong chân không có 2 -8 -8 điện tích q1 = + 16.10 C và q2 = -9. 10 C. Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vecto cường độ điện trường tại điểm C nằm cách A một khoảng 4 cm và cách B một khoảng 3 cm. 1
10. VD1: Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt hai -8 điện tích q1 = q2 = 16.10 C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích điểm này gây ra tại a. M với MA = MB = 5 cm. A B Ta có: MA = MB= 5 cm và AB bằng 10 cm nên M là trung điểm của AB. Vecto CDĐT tại M: = 1 + 2 푞 16.10−8 E = E = k 1 = 9.109 = 5,76.105 (V/m) 1M 2M 휀 2 1. 0,052 5 5 Vì 1 ↑↓ 2 nên EM = E1M - E2M = 5,76.10 - 5,76.10 = 0 ( V/m)
11. VD1: Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1 = q2 = 16.10-8C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích điểm này gây ra tại A b. N với NA = 5 cm, NB = 15 cm. B b) Ta có NA = 5 cm, NB =15 cm và AB =10 cm nên N nằm ngoài AB và nằm trên đường thẳng AB. A B Vecto CDĐT tại N: N = 1N + 2N 푞 16.10−8 E = k 1 = 9.109 = 5,76.105 (V/m) 1N 휀NA2 1. 0,052 푞 16.10−8 E = k 2 = 9.109 = 0,64.105 (V/m) 2N 휀 2 1. 0,152 5 EN = E1N + E2N = ( 5,76 + 0,64). 10 (V/m)
12. VD2: Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí -6 có đặt 2 điện tích q1 = - q2 = 6.10 C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích điểm này gây ra tại điểm C, biết AC = BC = 12 cm. Tính lực điện trường tác dụng lên -8 điện tích q3 = - 3.10 C đặt tại C. A B Ta có AC = BC = 12 cm và AB bằng 10 cm nên C nằm trên đường trung trực của AB. Vecto CDĐT tại M là tổng hợp 2 vecto CDĐT do mỗi điện tích gây ra: C = 1C + 2C C 푞 6.10−6 E = E = k 1 = 9.109 =5,4.106 (V/m) 1M 2M 휀 C2 1. 0,12 훼 = 2 cos = 2 cos 훽 = 2 . A 1 2 1 1 B 0,05 = 2. 5,4.106 . 0,12 H = 4,5.106 ( V/m) −8 6 F = 푞3 . = − 3.10 .4,5.10 = 0,135 (N)
13. III. Đường sức điện 1. Hình ảnh các đường sức điện Là hình ảnh các hạt nhỏ cách điện đặt trong điện 2.trĐịnhườngnghĩasẽ bị nhiễm điện và nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyếnĐườngtại mỗisức đđiểmiện trtrùngườngvớilà đưphờngươngmàcủatiếpvéctuyến tại mỗitơ cđưiểmờngcủađộnóđiệnlà giátrườngcủa tạivécđtiểmơ cưđờngó. độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác đường sức điện trường là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
14. III. Đường sức điện 3. Hình dạng đường sức của một số điện trường. + -
15. III. Đường sức điện 4. Các đặc điểm của đường sức điện + Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện. + Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của tại điểm đó. + Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín. + Quy ước: vẽ số đường sức tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
16. III. Đường sức điện 5. Điện trường đều - là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, cùng chiều, và cùng độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều. - Điện trường trong một điện môi đồng chất nằm ở giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và điện tích bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều. + + + + + + + + E - - - - - - - -
17. C1: Chứng minh vecto cường độ điện trường tại M của một điện tích Q có phương, chiều như hình sau.
18. C2: Dựa vào hệ thống đường sức, chứng minh cường độ điện trường của một điện tích điểm càng gần điện tích điểm đó càng lớn.
19. Câu 9: Đại lượng nào dưới đây không liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm? A. Điện tích Q. B. Điện tích thử q. C.Khoảng cách r từ Q đến q D.Hằng số điện môi của môi trường.
20. Tính cường độ điện trường và vẽ vecto cường độ điện trường do một điện tích điểm +4.10-8 C gây ra tại một điểm cách nó 5 cm trong môi trường có hằng số điện môi bằng 2 .
21. Câu 1: Thực nghiệm cho thấy, trên bề mặt Trái đất luôn luôn tồn tại một điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, có cường độ vào khoảng từ 100 V/m đến 200 V/m. Như vậy, con người luôn luôn sống trong một không gian có điện trường, từ trường và trọng trường. Không biết, khi đi du hành vũ trụ dài ngày, trong con tàu không còn các trường đó nữa thì cuộc sống của nhà du hành sẽ bị ảnh hưởng như thế nào? Việc sống trong môi trường không trọng lực, suốt một thời gian dài, sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến cơ thể của các phi hành gia. Theo thống kê của NASA, các hệ quả thường gặp nhất chính là: tăng chiều cao, giảm sút thị lực và cơ bắp bị yếu đi.