Machine Translated by Google
3. Trường tĩnh điện
59
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
3.1. Phí
điện
Thuộc tính của phí
Tính chất cơ bản của vật chất
Hai loại phí
Không giống như phí thu hút
-
+
- tích cực
- tiêu cực
Điện tích được lượng tử hóa (đơn vị cơ bản riêng biệt)
- e = 1,602
10-19 C
- Coulomb (C) là đơn vị điện tích SI
Giống như phí đẩy lùi
+
+
-
-
60
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Cấu trúc của vật chất
• Khối xây dựng cơ bản của vật chất là các nguyên tử.
-
-
+ +
+
+ +
+ +
-
-
61
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Nguyên tử trung hòa – electron = Ion dương
-
1
-
-
điện tích 1,602 10 C
-
+ +
+
+ +
+ +
-
-19
-
-
62
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
• Nguyên tử trung hòa + electron = ion âm.
-
-
+ +
+
+ +
+ +
-
-
63
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
ĐỐI TƯỢNG SẠC ĐIỆN
+ - +
-
- + - +
+ - +
-
- + - +
+ - +
-
-
-+
+ - +
-
+ - +
-
+
-+
-+
-
+
-+
- + - +
+ - +
-+
-
-
+
-+
64
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Sạc bằng cảm ứng
• Trong kim loại, các electron nguyên tử bên ngoài không liên kết với bất kỳ nguyên tử nào.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
65
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Sạc bằng cảm ứng
• Trong kim loại, các electron nguyên tử bên ngoài không liên kết với bất kỳ nguyên
tử nào (xem electron).
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
66
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Phân cực điện
• Cùng một nguyên tử có liên kết electron yếu.
+ +
+
+ +
+ +
-
-
-
-
+
67
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
3.1. Phí
điện
Phí và lực lượng
Dây dẫn và chất cách điện
Chất cách điện
68
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
3.1. Phí
điện
Không giống như phí thu hút
-
+
Giống như phí đẩy lùi
+
+
-
-
69
Machine Translated by Google
3.1. Phí
4. Trường tĩnh
điện
Lực điện
70
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Trường tĩnh
điện
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
Charles-Augustin de Coulomb - 1785
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với mỗi điện tích.
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ nghịch với khoảng cách
tách chúng (hình vuông)
Lực giữa các điện tích tuân theo định luật chồng chất (cộng vectơ)
F ab
~ q
Fbụng ~
qb
Một
1
2
r bụng
71
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Trường tĩnh
điện
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
F
4
k
k
thích phí
qq
1 2 ˆ
1
r
0
2
r
qq
1 2 ˆ
r
2
1
4
r
9
2
8. 988 10 Nm /C
2
không giống như phí
0
72
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Tĩnhtĩnh
Trường
điệnđiện
4.
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
Bài tập 1
Một điện tích dương 1,0
C nằm ở gốc và một điện tích -0,3
C nằm ở x = 2,0 cm.
Lực tác dụng lên điện tích âm là bao nhiêu?
(Độ lớn và biểu diễn của vectơ)
F
qq
1 2 ˆ
x
1
4
0
F
2 r
ˆ
6.74N x
1,0
0,0cm
C
xˆ
-0,3
C
2,0 cm
73
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
4. Trường tĩnh
điện
Bài tập 2
Điện tích dương 0,1
tích -0,2
C nằm ở gốc, điện tích +0,2
C nằm ở (0,0 cm, 1,5 cm) và điện
C nằm ở (1,0 cm, 0,0 cm).
Lực tác dụng lên điện tích âm là bao nhiêu?
(Độ lớn và biểu diễn của vectơ)
74
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Trường tĩnh
điện
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
Xác định lực tương tác giữa điện tích âm và mỗi điện tích dương.
yˆ
3
0,2
C
Lực tương tác giữa điện tích 1 và 2.
(0,0 cm, 1,5 cm)
F 211,8N xˆ
1
0,1
C
(0cm. 0cm)
F21
2
-0,2
xˆ
C
(1,0 cm, 0,0 cm)
75
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Trường tĩnh
điện
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
yˆ
3
0,2
C
Lực giữa điện tích 3 và 2.
(0,0 cm, 1,5 cm)
F 23
F23
1
0,1
2
C
(0cm. 0cm)
F 23
1,11N
-0,2
ˆ
F 23 vì
xˆ
ˆsinx23F y
C
(1,0 cm, 0,0 cm)
0,01m
2
0,01m 0,015m
2
0,015m
ˆ
x 1,11N
2 0,01m 0,015m
2
yˆ
F 230,62N xˆ 0,92N yˆ
76
Machine Translated by Google
3.2. Định luật Coulomb
4. Trường tĩnh
điện
(Luật cưỡng bức giữa các lần sạc)
yˆ
3
0,2
C
(0,0 cm, 1,5 cm)
F
F 121,8N xˆ
F23
2
F21
1
0,1
C
xˆ
-0,2
(0cm. 0cm)
F 230,62N xˆ 0,92N yˆ
C
(1,0 cm, 0,0 cm)
FFF 2,42
21 N 0,92
23 N
F
ˆ
xy
ˆ
2,59N
77
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Mỗi điện tích sẽ tạo ra
một điện trường bao quanh
+Q
78
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
F
1
4
qq 2k
1
+Q
qq21r
0
ˆ
2 r
ˆ
r
2 r
+q
79
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Định nghĩa điện trường
E
FQ q
q
kQ rˆ
Q q
2 r
Q q
• Vùng không gian nơi điện tích khác sẽ bị ảnh hưởng bởi điện tích hoặc
sự phân bố điện tích
• Đơn vị của điện trường là Newton/Coulomb (N/C)
• Điện trường hướng ra xa điện tích dương và hướng về phía điện tích âm
80
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Bài tập 3
• Hai điện tích điểm dương, q1=16 μC và q2=4,0 μC, cách
nhau trong chân không một khoảng 3,0 m, như hình
minh họa. Tìm vị trí trên đường nối giữa các điện
tích tại đó điện trường toàn phần bằng không.
81
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Đường dây điện trường
Vectơ điện trường tiếp xúc với đường sức điện trường
tại mỗi điểm. Đường thẳng có hướng, được biểu thị bằng
đầu mũi tên, giống hướng của vectơ điện trường. Hướng
của đường thẳng là hướng của lực tác dụng lên điện tích
thử nghiệm dương đặt trong điện trường.
Số lượng đường thẳng trên một đơn vị diện tích xuyên
qua một bề mặt vuông góc với các đường thẳng tỷ lệ
thuận với độ lớn của điện trường trong vùng đó. Như
vậy, các đường sức gần nhau ở nơi điện trường mạnh và
cách xa nhau ở nơi điện trường yếu.
82
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Đường dây điện trường
Các đường dây phải bắt đầu ở điện tích dương và
kết thúc ở điện tích âm. Trong trường hợp vượt quá
một loại điện tích, một số dòng sẽ bắt đầu hoặc
kết thúc ở khoảng cách vô cùng xa.
Số đường thẳng để lại điện tích dương hoặc
tiến gần đến điện tích âm tỷ lệ thuận với độ lớn
của điện tích.
Không có hai đường sức nào có thể cắt nhau.
83
Machine Translated by Google
3.3. Điện trường
4. Trường tĩnh
điện
Đường dây điện trường
.B
• Xếp hạng độ lớn E của điện trường
tại các điểm A, B, C như hình
vẽ.
•
•
•
•
•
A) EC >EB >EA
.C
B) EB >EC >EA
C) EA >EC >EB
D) EB >EA >EC
.MỘT
E) EA >EB >EC
84
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
3.3. Điện trường
điện
Điện trường do một số nguồn điện tích gây ra
+
N
5r
1r
+
+
4r
EE r
Tôi
Tôi
2r
+
q ˆ
k
+
Tôi
1
N
3r
( )
tôi
Tôi
1
tôi
2 r tôi
85
Machine Translated by Google
3.4. Trường dịch chuyển điện
4. Tĩnhtĩnh
Trường
điệnđiện
4.
Cánh đồng
Vector độ dịch chuyển điện
DE
Trường dịch chuyển điện, ký hiệu là D, là trường vectơ
xuất hiện trong các phương trình Maxwell.
“D” là viết tắt của “sự dịch chuyển”, như trong khái niệm liên quan về
dòng điện dịch chuyển trong chất điện môi mà chúng ta sẽ xem xét chi tiết ở phần
Chương 5.
86
Machine Translated by Google
3.5. Điện trường của sự
4. Trường tĩnh
điện
phân bố điện tích liên tục
Tìm biểu thức của dq:
dq = λdl cho phân bố đường
dq = σdS cho phân bố bề mặt
dq
dq = ρdV đối với phân bố thể tích
Biểu thị sự đóng góp của trường tại P do điện tích điểm
dq nằm trong phân phối:
dE
ˆ
dq
dE
4
0
r
2 r
Cộng (tích hợp các khoản đóng góp) trên toàn bộ phân phối:
E
dE
87
Machine Translated by Google
Bài tập
4. Trường tĩnh
điện
Bài tập 4
• Một điện tích điểm q = -8,0 nC nằm ở gốc tọa độ. Tìm
vectơ điện trường tại điểm x = 1,2 m, y = -1,6 m
-
r
2,0m
1,6 m
1,2 m
88
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
Bài tập 4
điện
ˆ
ˆ
EE x x E y y
-
r
2,0m
1,6 m
1,2 m
89
Machine Translated by Google
4. Trường tĩnh
Bài tập 4
E
-
r
2,0m
1,2 m
E
cos
điện
ˆ
x
tội lỗi
y ˆ
1,6 m
E
ˆ
11N/C x
ˆ
14 N/C y
90