Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 3: Điện từ học - Bài: Điện trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 3: Điện từ học - Bài: Điện trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

1. Nội dung a) Tính chất 1. Điện tích b) Định luật Coulomb a) Cường độ điện trường 2. Điện trường Điện trường tĩnh b) Điện trường của điện tích điểm c) Nguyên lý chồng chất Lê Quang Nguyên điện trường www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen d) Đường sức điện trường nguyenquangle59@yahoo.com 3. Bài tập áp dụng 4. Điện trường quanh ta 1a. Tính chất của điện tích 1b. Định luật Coulomb F r • Hệ kín: Q bảo toàn . • Lực tĩnh điện giữa hai điện q2 tích điểm trong chân • Lượng tử hóa: Q = ±ne không : q1 • e = 1,6 × 10 –19 C q q điện tích cùng • Vật được tích điện thông = 1 2 F k 2 dấu: đẩy qua: r F 1 9 2 2 – cọ xát với một vật khác, k = =9 × 10 N.m /C r q πε 2 – tiếp xúc với vật tích điện, 4 0 q – hiện tượng cảm ứng Mặt đất tích Hằng số điện 1 điện . điện thông qua −12 2 2 điện tích trái ε0 =8,85 × 10 C /N.m cảm ứng. dấu: hút
2. 2d. Đường sức điện trường Bài tập 1 • Nhận E làm tiếp tuyến. Một thanh thẳng AB có chiều dài a được tích • Theo chiều của E. điện đều với mật độ λ > 0. Tìm độ lớn điện • Minh họa . trường tại một điểm M nằm trên đường nối dài của thanh, cách đầu B một đoạn b. • Đường sức không bao giờ cắt nhau. A B • Quy ước: Mật độ đường M sức trên một mặt phẳng nhỏ ⊥ với điện trường thì a b • tỷ lệ với độ lớn điện trường đi qua mặt đó. Trả lời BT 1 Trả lời BT 1 (tt)
   
   • Chia thanh làm nhiều đoạn vi phân, mỗi • Điện trường toàn phần tại M: E= ∫ dE đoạn có chiều dài dx , điện tích dq = λdx . ⇔= E dE E = dE E = dE x∫ xy ∫ yz ∫ z • Coi dq là một điện tích điểm, nó tạo ra ở M một điện trường: • Điện trường do mọi điện tích dq tạo ra đều dq λ dx cùng phương (trục x), do đó: E= E = 0 = = k y z dE k 2 2 r a+ b − x a dx () E= dE = kλ Giả sử λ > 0 x∫ x ∫ a+ b − x 2 dx 0 () M a 1  1 1  dE E=− kλ =−+ k λ x abx+ −   bab +  x a + b – x  0 
3. Trả lời BT 2 - 4 BT 2 - mở rộng α kλ 0 2kλ Tìm điện trường tại M khi thanh AB dài vô hạn E= cos α d α = sin α0 y ∫ y về cả hai phía. −α0 r0 ͆ ͆/2 L/2 sin 0 = = α 2ͦͤ ͭͦ + ͆/2 ͦ 0 M O y 2kλ L −α0 E = ⋅ y 4 y2+ L 2 Câu trả lời đúng là (c) Bài tập 3 Trả lời BT 3 - 1 Một đoạn dây tích điện đều với mật độ λ > 0 • Do đối xứng, điện được uốn thành ba cạnh của một hình vuông truờng do mỗi đoạn ABCD có cạnh a. Cường độ điện trường tại tâm dây tạo ra ở M có hình vuông là: phương vuông góc với E M đoạn dây đó. λ λ 2 (a) E = (b) E = • Hai đoạn dây ở hai bên 2πε a 4πε a tâm M tạo hai điện 0 0 trường bù trừ lẫn nhau. λ 2 λ • Điện trường toàn phần (c) E = (d) E = 2πε a 4πε a chỉ do đoạn dây còn lại 0 0 đóng góp.
4. Trả lời BT 4 – 3 Bài tập 5 λds λcos α Một đoạn dây AB tích điện đều với mật độ λ > E= k cos α = k ds z 2 ∫ r r 2 ∫ E 0 được uốn thành một cung tròn tâm O, bán M kính R, góc ở tâm 60 °. Cường độ điện trường λcos α E= k2π R tại tâm O là: z 2 r α λ λ z z E = E =9 × 10 9 cos α = r2= R 2 + z 2 r (a) (b) 2πε 0R R r O zR R E= 2π k λ λ 3 z 3 2 R2+ z 2 (c) E = (d) Kết quả khác. () 4πε 0R Trả lời BT 5 Trả lời BT 5 (tt) • Điện trường do phần • ds = Rdα và góc α thay đổi nhỏ ds tạo ra ở O: A từ −30 ° đến 30 °: A λds ds 30 ° dE= k kλ R 2 R E= cos α d α R R2 ∫ α O x −30 ° 30° O E • Điện trường toàn phần 2kλ λ −30° x có phương ở trên Ox: dE E=sin30 ° = k R R E= dE = dE cos α ∫x ∫ B • Câu trả lời đúng là (b). B λds E= k cos α ∫ R2
5. Bài tập 7 Trả lời BT 7 Hai điện tích điểm q và 2q đặt cách nhau 10 • Độ lớn điện trường ở M do từng điện tích: cm. M là một điểm nằm trên đường nối dài hai q 2 q = = điện tích và cách q một đoạn r. Tìm r để điện E1 k 2 E2 k 2 r d− r trường tổng hợp tại M triệt tiêu. () • Độ lớn của điện trường toàn phần tại M: 1 2  E=−= E E kq  −  q E2 E1 2q 1 2 2 2  r ()d− r  r q E2 E1 2q r d – r Trả lời BT 7 (tt) • Đặt E = 0 ta có: 2 2 2r−( d − r ) = 0 ⇔r2 +− rdr 2 −+= rd 0 ( )( ) • Do đó: r= d + = (1 2) 4,1cm