chương 1. trường tĩnh điện

hoa ngọc san
hoa ngọc san(364 tài liệu)
(26 người theo dõi)
Lượt xem 12
0
Tải xuống 10,000₫
(Lịch sử tải xuống)
Số trang: 37 | Loại file: DOC
0

Gửi bình luận

Bình luận

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/03/2014, 18:47

Mô tả: ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNGCHƯƠNG 1: TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU1. Sự nhiễm điện – điện tích Như chúng ta đều biết, một số vật khi đem cọ xát vào len, dạ, lụa, lông thú… sẽ có khả nănghút được các vật nhẹ. Ta nói những vật này đã bị nhiễm điện hay trên vật đã có điện tích.Hai loại điện tích: điện tích dương (+) điện tích âm. (-)Quy ước: - Điện tích dương là loại điện tích giống điện tích xuất hiện trên thanh thủy tinh sau khi cọ xátnó vào lụa.- Còn điện tích âm – giống điện tích xuất hiện trên thanh êbônit sau khi cọ xát nó vào dạ.Thực nghiệm cũng chứng tỏ điện tích trên một vật bất kì có cấu tạo gián đoạn. Nó luôn luôn bằng mộtsố nguyên lần điện tích nguyên tố. Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất đã được biết trong tự nhiên, có độ lớn bằng e =1,6.10-19CTrong số những hạt mang một điện tích ngyên tố có prôtôn và êlêctrôn.Prôtôn mang điện tích nguyên tố dương +e, có khối lượng mp = 1,67.10-27 kg. Êlêctrôn mang điện tích nguyên tố âm –e, có khối lượng bằng me = 9,1.10-31 kg. (*) Hiện nay người ta đã biết điện tích của các hạt quark bằng ,31e± .32e±2. Cấu tạo nguyên tử - Prôtôn và êlêctrôn đều có trong thành phần cấu tạo nguyên tử của mọi chất. Prôtôn nằm tronghạt nhân nguyên tử, còn các êlêctrôn chuyển động xung quanh hạt nhân đó.- Ở trạng thái bình thường, số prôtôn và êlêctrôn trong một nguyên tử luôn luôn bằng nhau.(bằng số thứ tự Z của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn Menđênlêep) do đó tổng đại số các điện tíchtrong một nguyên tử bằng không, khi đó ta nói nguyên tử trung hòa điện.Nếu vì lí do nào đó, nguyên tử mất đi một hoặc nhiều êlêctrôn, nó sẽ trở thành một phần tử mang điệntích dương, khi đó nguyên tử được gọi là ion dương.Ngược lại, nếu nguyên tử nhận thêm êlêctrôn (hay thừa êlêctrôn so với trạng thái bình thường), nó sẽtrở thành một phần tử mang điện tích âm, khi đó nguyên tử được gọi là ion âm.Kết luận: Như vậy, vật mang điện tích dương hay âm là do vật đó đã mất đi hoặc nhận thêm một số êlêctrônnào đó so với lúc vật không mang điện. Nếu gọi n là số êlêctrôn thì độ lớn của điện tích trên vật sẽ bằng q= n.e , với e là độ lớn của điệntích nguyên tố.3. Thuyết êlectrôn Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 1Thuyết dựa vào sự chuyển dời của êlêctrôn để giải thích các hiện tượng điện được gọi làthuyết êlêctrôn. - Theo thuyết này, quá trình nhiễm điện của thanh thủy tinh khi xát vào lụa chính là quá trình êlêctrônchuyển dời từ thủy tinh sang lụa. - Như vậy thủy tinh mất êlêctrôn, do đó mang điện dương. Ngược lại lụa nhận thêm êlêctrôn từ thủytinh chuyển sang nên lụa mang điện âm. Độ lớn của điện tích trên hai vật luôn luôn bằng nhau, nếutrước đó cả hai vật đều chưa mang điện.Qua nhận xét trên đây và nhiều sự kiện thực nghiệm khác, người ta nhận thấy : “Các điện tích không tự sinh ra mà cũng không tự mất đi, chúng chỉ có thể truyền từ vậtnày sang vật khác hoặc dịch chuyển bên trong một vật mà thôi”.Nói một cách khác : “Tổng đại số các điện tích trong một hệ cô lập là không đổi”. Đó chính là nội dung của định luật bảo toàn điện tích, một trong những định luật cơ bản của Vậtlí.4. Sự dẫn điện Theo tính chất dẫn điện, người ta phân biệt hai loại vật: Vật dẫn và điện môi. Vật dẫn là vật để cho điện tích chuyển động tự do trong toàn bộ thể tích của vật, do đó trạng tháinhiễm điện được truyền đi trên vật.VD: Kim loại, các dung môi axit, muối, bazơ, các muối nóng chảy v.v… là các vật dẫn.Điện môi không có tính chất trên, mà điện tích xuất hiện ở đâu sẽ định xứ ở đấy. VD: Thủy tinh, êbônit, cao su, dầu, nước nguyên chất v.v… là các điện môi.Nói chung sự phân chia ra các vật dẫn và điện môi chỉ có tính chất quy ước. Thực vậy, trong nhữngđiều kiện nhất định, vật nào cũng có thể dẫn điện được, chúng chỉ khác nhau ở chỗ dẫn điện tốt haykhông tốt (xấu). Thí dụ: Thủy tinh ở nhiệt độ bình thường không dẫn điện, nhưng ở nhiệt độ cao lại trở thành chất dẫnđiện.Ngoài ra còn có một nhóm chất có tính chất dẫn điện trung gian giữa vật dẫn và điện môi. Đó là cácchất bán dẫn.Trong chương này chúng ta chỉ nghiên cứu tương tác và tính chất của các điện tích đứng yên (so vớihệ quy chiếu dùng để nghiên cứu điện tích đó).1.2 ĐỊNH LUẬT CULÔNGThực nghiệm chứng tỏ các điện tích luôn luôn tương tác với nhau: các điện tích cùng dấu đẩy nhau,các điện tích khác dấu hút nhau. Tương tác giữa các điện tích đứng yên được gọi là tương tác tĩnh điện(hay tương tác Culông).Năm 1875, Culông đã thiết lập được định luật thực nghiệm, cho ta xác định lực tương tác giữa haiđiện tích điểm. Theo định nghĩa, điện tích điểm là một vật mang điện có kích thước nhỏ không đángkể so với khoảng cách từ điện tích đó tới những điểm hoặc những vật mang điện tích khác mà taTrường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 2đang khảo sát. Như vậy khái niệm điện tích điểm chỉ có tính chất tương đối, tương tự như khái niệmchất điểm trong cơ học.1. Định luật Culông trong chân khôngGiả sử có hai điện tích điểm q1, q2 đặt trong chân không và cách nhau một khoảng r. Định luật Culông được phát biểu như sau:“Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm có phương nằm trên đường thẳng nối haiđiện tích, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích số độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phươngkhoảng cách giữa hai điện tích đó”.Ta có thể biểu diễn định luật Culông dưới dạng vectơ.Gọi q1 và q2 là các giá trị đại số của hai điện tích, 12Fuur là lực tác dụng của điện tích q1 lên điện tích q2,21Fuuur là lực tác dụng của điện tích q2 lên điện tích q1 , 12ruur là bán kính vectơ hướng từ điện tích q1 tớiđiện tích q2 , 21ruur là bán kính vectơ hướng từ điện tích q2 tới điện tích q1Ta có : 1 2 12122..q q rF kr r=uuruur (1)1 2 21212..q q rF kr r=uuruuur (2)Từ các công thức (1) và (2) ta thấy: - Nếu tích số q1.q2 > 0 (hai điện tích cùng dấu) thì 12Fuurcùng phương chiều với 21ruur,21Fuuurcùng phươngchiều với 12ruur.- Nếu tích số q1.q2 < 0 (hai điện tích khác dấu) thì 12Fuur cùng phương nhưng ngược chiều với 12ruur (h. 1-1).Độ lớn của hai lực 12Fuur và 21Fuuur bằng nhau và bằng : 1 212 212.q qF F kr= =. (3) Như vậy các biểu thức (1) và (2) đã nêu lên đầy đủ nội dung của định luật Culông trong chânkhông. Trong hệ đơn vị SI, điện tích được đo bằng đơn vị culông, kí hiệu là C ; hệ số tỉ lệ trong các côngthức (1), (2), (3) bằng : 2290.10.941CmNk ==πε với 12 2 20 8,86.10 C / N.mε−= gọi là hằng số điện.Các biểu thức (1), (2), (3) trở thành : 1 2 212120.1.4q q rFr rπε=uuruuur, (4)1. 21221201. .4q qrFr rπε=uuruuur, (5)1 212 21201.4q qF Frπε= = (6)Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 312Fuurq1 >0q2 >021Fuuur21ruurHình 1-1Thừa số π41 trong công thức (1-4), (1-5), (1-6) biểu thị tính chất đối xứng cầu của tương tácCulông.2. Định luật Culông trong các môi trườngThực nghiệm chứng tỏ lực tương tác giữa các điện tích đặt trong môi trường giảm đi ε lần so với lựctương tác giữa chúng trong chân không.Theo kết quả trên đây, biểu thức vectơ của định luật Culông trong môi trường sẽ có dạng:1 2 211220.1. .4 .q q rFr rπε ε=uuruur (7)1 2 1221201. .4 .q q rFr rπε ε=uuruuur (8)Và độ lớn 22102010..41rqqFFεπε==, (9)Hằng số điện môi εlà một đại lượng không có thứ nguyên đặc trưng cho tính chất điện của môitrường và được coi là độ thẩm điện môi tỉ đối của môi trường.Nguyên lí chồng chất lực điện Giả sử có một hệ điện tích điểm q1, q2, …qn được phân bố gián đoạn trong không gian và mộtđiện tích q0 đặt trong không gian đó. Gọi 1F, 2F,…, nF lần lượt là các lực tác dụng của q1, q2, …qnlên điện tích q0. Các lực này được xác định bởi định luật Culông. Khi đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 sẽ là : 1 21 nn iiF F F F F== + + + =∑ur uur uur uur uur (10)Chú ý :Để xác định lực tương tác giữa tĩnh điện giữa hai vật mang điện tích bất kì, ta coi mỗi vật mangđiện như một hệ vô số các điện tích điểm. Khi đó, lực tĩnh điện tác dụng lên mỗi vật sẽ bằng tổngvectơ của tất cả các lực do hệ điện tích điểm của vật này tác dụng lên mỗi điện tích điểm của vật kia.Dựa vào phương pháp tính toán trên đây, người ta đã chứng minh được rằng, lực tương tác giữahai quả cầu mang điện đều cũng được xác định bởi định luật Culông, song phải coi điện tích trên mỗiquả cầu như một điện tích điểm tập trung ở tâm của nó.1.3 KHÁI NIỆM ĐIỆN TRƯỜNG. VECTƠ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG1. Khái niệm điện trườngNhư ta đã biết, các điện tích tương tác với nhau ngay cả khi chúng cách nhau một khoảng r nàođó trong chân không. Ở đây, ta có thể đặt ra nhiều câu hỏi: lực tương tác giữa các điện tích đượctruyền đi như thế nào? Có sự tham gia của môi trường xung quanh không? Khi chỉ có một điện tíchthì không gian bao quanh điện tích đó có gì thay đổi ?Để trả lời các câu hỏi trên đây, trong quá trình phát triển của vật lí học, có hai thuyết đối lập nhau: thuyết tác dụng xa và thuyết tác dụng gầnTrường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 4Thuyết tác dụng xa. - Lực tương tác tĩnh điện được truyền từ điện tích này tới điện tích kia một cách tức thời khôngcần thông qua một môi trường trung gian nào, nghĩa là truyền đi với vận tốc lớn vô cùng; khi chỉ cómột điện tích thì không gian bao quanh điện tích không bị biến đổi gì. - Thừa nhận sự truyền tương tác (tức truyền vận động) không cần thông qua vật chất, thuyết tácdụng xa đã thừa nhận có vận động phi vật chất. Do đó thuyết này đã bị bác bỏ.Thuyết tác dụng gần:Cho rằng trong không gian bao quanh mỗi điện tích có xuất hiện một dạng đặc biệt(*) của vật chấtgọi là điện trường. Chính nhờ điện trường làm nhân tố trung gian mà lực tương tác giữa các điện tíchđược truyền từ điện tích này tới điện tích kia, nghĩa là truyền đi với vận tốc hữu hạn. Một tính chất cơ bản của điện trường là mọi điện tích đặt trong điện trường đều bị điện trường đótác dụng lực.2. Vectơ cường độ điện trườnga) Định nghĩaGiả sử ta đặt một điện tích q0 tại một điểm M nào đó trong điện trường, điện tích này phải có giátrị đủ nhỏ để nó không làm thay đổi điện trường mà ta đang xét (gọi là điện tích thử). Như ta đã biết, điện tích q0 sẽ bị điện trường tác dụng một lực F. Thực nghiệm chứng tỏ tỉ số 0qFkhông phụ thuộc vào điện tích q0 mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm M, nghĩa là tại mỗi điểm xác định trongđiện trường, tỉ số 0FE constq= =urur uuuuur (11)Vì vậy, ta có thể dùng vectơ E để đặc trưng cho điện trường (về mặt tác dụng lực) tại điểm đangxét. Eur được gọi là vectơ cường độ điện trường, độ lớn êlêctrôn của nó được gọi là cường độ điệntrường.Từ biểu thức (1-11) ta thấy nếu chọn q0=+1 thì E F=ur ur, nghĩa là : Vectơ cường độ điện trường tại một điểm là một đại lượng có vectơ bằng lực tác dụng của điệntrường lên một đơn vị điện tích dương đặt tại điểm đó.b) Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểmXét một điện tích điểm có giá trị đại số q. Tại không gian bao quanh điện tích q sẽ xuất hiện điệntrường. Ta hãy xác định vectơ cường độ điện trường Eur tại một điểm M cách điện tích q một khoảng r.Muốn vậy, ta tưởng tượng đặt một điện tích điểm q0 tại điểm M đó.Theo (1.8) lực tác dụng của điện tích q lên điện tích q0 bằng : rrrqqF 41200επε=,Trong đó ; r là bán kính vectơ hướng từ điện tích q tới điểm M.Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 5Dựa vào định nghĩa (1-11), ta xác định được vectơ cường độ điện trường E gây ra bởi điện tích điểmq tại điểm M : 41200rrrqqFEεπε== (12)Nếu q là điện tích dương (q > 0), thì vectơ cường độ điện trường E do nó gây ra sẽ cùng hướng vớibán kính vectơ r (h. 1-2a) nghĩa là E hướng ra xa điện tích q.Nếu q là điện tích âm (q < 0) thì vectơ cường độ điện trường do nó gây ra sẽ ngược hướng vớibán kính vectơ r (h.1-2b_, nghĩa là E hướng vào điện tích q.Trong cả hai trường hợp (q>0, q<0), cường độ điện trường tại điểm M tỉ lệ thuận với độ lớn củađiện tích q và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm đang xét tới điện tích q.20.41rqEεπε= (13)c) Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một hệ vật mang điện. Nguyên lí chồng chất điện trườngBài toán cơ bản của tĩnh điện học là: biết sự phân bố điện tích (tức nguồn sinh ra điện trường) trongkhông gian, hãy xác định vectơ cường độ điện trường tại mỗi điểm trong điện trường. Muốn giảiquyết bài toán trên đây, ta phải dựa vào một nguyên lĩ gọi là nguyên lí chồng chất điện trường.Trước hết ta xét trường hợp một hệ điện tích điểm q1, q2,…, qn được phân bố liên tục trong khônggian. Để xác định vectơ cường độ điện trường tổng hợp E tại một điểm M nào đó trong điện trườngcủa hệ điện tích điểm trên, ta tưởng tượng đặt tại M một điện tích q0. \ Theo (1-10), lực tổng hợp tác dụng lên q0 bằng : ∑==niiFF1 (14)Trong đó iF là lực tác dụng của điện tích qi lên q0. Áp dụng công thức định nghĩa (11), vectơcường độ điện trường tổng hợp tại M bằng : ∑∑=====niniqFqFqFE1010110Nhưng 01qF=iE chính là vectơ cường độ điện trường do điện tích qi gây ra tại M nên :∑==niiEE1 (15)Vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một hệ điện tích điểm bằng tổng các vectơ cường độ điệntrường gây ra bởi từng điện tích điểm của hệ.Đó chính là phát biểu của nguyên lí chồng chất điện trường.Kết quả trên đây có thể áp dụng cho trường hợp hệ điện tích được phân bố liên tục (chẳng hạn một vậtmang điện có kích thước bất kì).Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 6Thực vậy, ta có thể tưởng tượng chia vật mang điện thành nhiều phần nhỏ sao cho điện tích dq mangtrên mỗi phần đó có thể coi là điện tích điểm. Như vậy một vật mang điện bất kì được coi như một hệvô số điện tích điểm. Như vậy một vật mang điện bất kì được coi như một hệ vô số điện tích điểm.Nếu gọi Ed là vectơ cường độ điện trường gây ra bởi điện tích dq tại một điểm M cách dq mộtkhoảng r và r là bán kính vectơ hướng từ dq tại một điểm M, thì vectơ cường độ điện trường do vậtmang điện gây ra tới M được xác định bởi (1-15):∫=E dE= 201. .4dq rr rπε ε∫r (1-16) toàn bộ vật toàn bộ vậtỞ đây ta đã thay dống tổng ∑trong (1-15) bằng dấu tích phân ∫, thay Ei bằng dE, phép tíchphân được thực hiện đối với toàn bộ vật mang điện.Nếu vật mang điện là một dây (C) tích điện thì điện tích trên một phần tử chiều dài dl của dâycho bởi dq=dlλtrong đó dldq=λ là mật độ điện dài của dây, biểu thị lượng điện tích trên một đơn vị dài của dây.Khi đó: ∫=)(2041CrrrdlEελπεNếu vật mang điện là một mặt S tích điện thì điện tích trên một phần tử diện tích dS của mặt Scho bởi dSdqσ=Trong đó dSdq=σ là mật độ điện mặt của S, biểu thị lượng điện tích trên một đơn vị diện tích củaS. Khi đó: ∫=srrrdSEεσπε2041Nếu vật mang điện là một khối τ tích điện thì điện tích trong một phần tử thể tích τd của vậtcho bởiτρddq =Trong đó τρddq= là mật độ điện khối của vật, biểu thị lượng điện tích chứa trong một đơn vị thểtích của vật. Khi đó rrrdE∫=ετρπε2041Dưới đây ta xét một vài thí dụ ứng dụng nguyên lí chồng chất điện trường để xác định vectơcường độ điện trường gây ra bởi một hệ điện tích.Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 71.4 ĐIỆN THẾ1. Công của lực tĩnh điện. Tính chất thế của trường tĩnh điệna) Công của lực tĩnh điện. Giả sử ta dịch chuyển một điện tích điểm 0qtrong điện trường của một điện tích điểm q. Ta hãy tính công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển điện tích 0q từ điểm M tới điểm N trên một đường cong (C) bất kì, ứng với trường hợp q và 0qlà các điện tích dương).Lực tác dụng lên điện tích 0q bằng →→= EqF0, trong đó →E là véctơ cường độ điện trường gây ra bởiđiện tích điểm q tại vị trí của 0q. Vectơ →E được xác định bởi công thức (1-12) công thức của lực tĩnh điện trong chuyển dời vô cùngnhỏ →sdbằng : dA = →→→→= dsEqdsF 0 hay dA = ,cos.4200αεπεdsrqqTrong đó α là góc giữa bán kính vectơ →r và →sd. Từ hình vẽ 1-12 ta thấy rằng ds.cosα = dr = hình chiếu của →sdlên bán kính vectơ rr. Do đó 020dA . .4q qdrrπε ε=Vậy công thức của lực tĩnh điện trong sự chuyển dời điện tích 0q từ M tới N là : ∫∫==→→NMrrNMMNrdrqqdsEqA2000.4.επε NMNMrrrrMNrqqrdrqqA−==∫14400200επεεπε NMMNrqqrqqAεπεεπε000044−= (1-61) Công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển điện tích 0q trong điện trường của một điện tích điểmkhông phụ thuộc vào dạng của đường cong dịch chuyển mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểmcuối của chuyển dời . Nếu ta dịch chuyển điện tích 0q trong điện trường của một hệ điện tích điểm, kết quả trên vẫn đúng.Thực vậy, trong trường hợp này, lực điện trường tổng hợp tác dụng lên điện tích 0q bằng :iFFni∑=→→=1trong đó iF→ là lực tác dụng của điện tích iq lên điện tích chuyển động 0q. Công của lực điện trường tổng hợp trong chuyển dời MN là : Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 8∫ ∫∑ ∑∫= =→→→→→→===NMNMniiniNMMNsdFisdFisdFA1 nhưng theo (1-61) thì: ∫−=→→NMiNiiMirqqrqqsdFεπεεπε000044. trong đó iMN và iNr lần lượt là khoảng cách từ điện tích iq tới các điểm M và N .Từ đó ta có:∑==niiNiMNrqqA1004επε (1-62)Trong trường hợp tổng quát , nếu ta dịch chuyển điện tích 0q trong một điện trường bất kì thì ta có thểcoi điện trường này như gây ra bởi một hệ vô số điện tích điểm và bằng lí luận tương tự như trên, ta đitới kết luận sau: Công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển điện tích 0q trong một điện trường bất kì khôngphụ thuộc vào dạng của đường cong dịch chuyển mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối củachuyển dời . b) Tính chất thế của trường tĩnh điện Nếu ta dịch chuyển 0q theo một đường cong kín bất kì thì công thức của lực tĩnh điện trong dịchchuyển đó bằng không. Như ta đã biết trong cơ học, trường có tính chất trên được gọi là trường thế.Vậy trường tĩnh điện là một trường thế, ta có thể biểu diễn tính chất thế của trường tĩnh điện bằng mộtbiểu thức toán học. Thực vậy, theo (1-60) , công của lực tĩnh điện trong dịch chuyển MN bằng ∫∫→→→→==MNMNMNsdEqsdFA 0trong trường hợp đường cong dịch chuyển là một đương cong kín thì : 0A . 0q E d s→ →= =∫Ñ hay ∫=→→0. sdE (1-63)Tích phân ∫→→sdE . theo định nghĩa là lưu số của vectơ cường độ điện trường dọc theo đương cong kín.Vậy (1-63) được phát biểu như sau: “Lưu số của vectơ cường độ điện trường tĩnh dọc theo một đườngcong kín bằng không’’.2. Thế năng của một điện tích trong điện trường Điện trường là một trường thế nên công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển một điện tích 0q trongđiện trường cũng bằng độ giảm thế năng W của điện tích đó trong điện trường . Trong một chuyển dời ds, ta có: dA W= ∆ với 0dA . .q E d s→ →=và trong chuyển dời hữu hạn từ điểm M tới điểm N trong điện trương ta có : ∫ ∫−=−==NMNMNMMNWWdWdAAhay ∫ ∫−===→→NMNMNMMNWWsdEqdAA .0 , (1-64)Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 9trong đó W Wm n− là độ giảm thế năng của điện tích điểm q0 trong sự dịch chuyển điện tích đó từđiểm M tới điểm N trong điện trường. Để cụ thể, trước hết ta xét trường hợp điện tích q0 dịch chuyển trong điện trường của một điện tíchđiểm q. Theo công thức (1-61) ta có : NMMNrqqrqqAεπεεπε000044−=.So sánh công thức này với công thức (1-64) ta được : NMNMrqqrqqWWεπεεπε000044−=−Từ đó suy ra biểu thức thế năng của điện tích điểm q0 đặt trong điện trường của điện tích điểm q vàcách điện tích này một khoảng đoạn r bằng CrqqW +=επε004, (1-65)trong đó C là một hằng số tùy ý , W còn được gọi là thế năng tương tác của hệ điện tích q0 và q . Như vậy thế năng của điện tích điểm 0q trong điện trường được xác định sai khác một hằng số cộng C. Tuy nhiên, giá trị của C không ảnh hưởng gì tới những phép tính trong thực tế, vì trong các phép tínhđó ta chỉ gặp các hiệu thế năng. Vì vậy người ta thường quy ước chọn thế năng của điện tích điểm q0khi mó ở cách xa q vô cùng bằng không, khi đó theo (1-65) , ta có : CqqW +∞=∞επε004 do đó : 0==∞WC.Với qui ước đó, công thức (1-65) trở thành rqqWεπε004=. (1-66)Rõ ràng nếu q0 ,q cùng dấu ( lực tương tác là lực đẩy ), thế năng tương tác của chúng là dương cònnếu q0 , q khác dấu (lực tương tác là lực hút ) thì thế năng của chúng là âm. Sự phụ thuộc của thế năngtương tác của hệ hai điện tích vào khoảng cách giữa chúng được biểu diễn trrên hình 1-22.nếu so sánh (1-62) với (1-64) , ta dễ dàng suy ra biểu thức thế năng của điện tích 0q trong điện trườngcủa hệ điện tích điểm : ∑ ∑= ===niniiirqqWW1 1004επε, (1-67)Trong đó ir là khoảng cách từ điện tích q0 đến điện tích iq . Với quy ước thế năng của điện tích q0 ởvô cùng bằng không (0=∞W ) , dựa vào (1-64) ta cũng suy ra biểu thức thế năng của điện tích điểmq0 trong một điện trương bất kì ∫∞→→=MMsdEqW .0 (1-68) Vậy : thế năng của điện tích điểm q0 tại một điểm trong điện trường là một đại lượng có giá trịbằng công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển điện tích đó từ điểm đang xét ra xa vô cùng . 3. Điện thế Trường CĐKTCN Bắc Giang GV: Hoa Ngọc San ĐT: 01696. 221. 984Trang 10 . Hoa Ngọc San ĐT: 016 96. 2 21. 984Trang 7 1. 4 ĐIỆN THẾ 1. Công của lực tĩnh điện. Tính chất thế của trường tĩnh điện a) Công của lực tĩnh điện. Giả sử ta. 8,86 .10 C / N.mε−= gọi là hằng số điện. Các biểu thức (1) , (2), (3) trở thành : 1 2 21 21 20 .1 .4q q rFr rπε=uuruuur, (4) 1. 2 12 21 20 1 .

— Xem thêm —

Xem thêm: chương 1. trường tĩnh điện, chương 1. trường tĩnh điện, chương 1. trường tĩnh điện

Lên đầu trang
Đăng ký

Generate time = 0.0897839069366 s. Memory usage = 13.95 MB