Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm được xác định thế nào?
Phát biểu nguyên lí chồng chất điện trường.
Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?
Tính cường độ điện trường và vẽ vectơ cường độ điện trường do một điện tích
Câu 12 trang 21 sgk: Hai điện tích điểm
Hai điện tích điểm A và B cách nhau 5cm trong chân không có hai điện
ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG
ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN
I. Điện trường
1. Môi trường truyền tương tác điện
Giả sử ta đặt hai quả cầu điện tích trái dấu trong một bình kín rồi hút hết không khí ra. Ta đã biết, lực hút của hai quả cầu không những yếu đi mà lại mạnh lên. Như vậy phải có một môi trường nào đó truyền tương tác điện giữa hai quả cầu. Môi trường đó là điện trường.
2. Điện trường
Điện trường là môi trường [dạng vật chất] bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.
Nơi nào có điện tích thì xung quanh điện tích đó có điện trường.
Một điện tích Q nằm tại một điểm trong không gian sẽ gây ra xung quanh nó một điện trường. Một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện và ngược lại, q cũng tác dụng lên Q một lực đối [hình 3.1]
II. Cường độ điện trường
1. Khái niệm cường độ điện trường
Giả sử có một điện tích điểm Q nằm tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu điện trường của Q tại điểm M, ta đặt tại đó một điện tích điểm q, gọi là điện tích thử và xét lực điện tác dụng lên q [Hình 3.2]. Theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa Q thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu. Vì thế cần phải xây dựng một khái niệm đặc trưng cho sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm. Khái niệm đó là cường độ điện trường.
2. Định nghĩa.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lần lượt các điện tích thử q1, q2,… khác nhau tại một điểm thì:
\[\dfrac{F_{1}}{q_{1}}=\dfrac{F_{2}}{q_{2}}=...\]
Ta có thể thấy độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C để đặc trưng cho cường độ điện trường tại điểm mà ta xét. Tuy nhiên theo công thức [1.1], độ lớn F của lực điện tỉ lệ thuận với q, nên thương số \[\frac{F}{q}\] chính là độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1C. Do đó, ta sẽ lấy thương số này làm số đo của cường độ điện trường. Vậy ta có định nghĩa sau:
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q [dương] đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
\[E=\dfrac{F}{q}\] [3.1]
3. Vectơ cường độ điện trường
Vì lực F là đại lượng vectơ, còn điện tích q là đại lượng vô hướng, nên cường độ điện trường E cũng là một đại lượng vectơ.
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường. Từ công thức [3.1], ta có:
Vectơ cường độ điện trường \[\overrightarrow{E}\] có:
+ Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
+ Chiều dài [môđun] biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
4. Đơn vị đo cường độ điện trường.
Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn trên mét [kí hiệu là V/m].
5. Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm Q:
\[E= \dfrac{F}{q}=k.\dfrac{|Q|}{\varepsilon .r^{2}}\] [3.2]
6. Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vec tơ cường độ điện trường \[\overrightarrow{E_{1}}\] và \[\overrightarrow{E_{2}}\].
Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 và E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng hợp của \[\overrightarrow{E_{1}}\] và \[\overrightarrow{E_{2}}\].
\[\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_{1}}+\overrightarrow{E_{2}}\] [3.3]
Các vectơ cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
III. Đường sức điện
1. Hình ảnh các đường sức điện
Người ta chứng minh được rằng, các hạt nhỏ đã bị nhiễm điện và nằm dọc theo phương của lực điện. Tập hợp các hạt nhỏ sẽ nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm nằm theo phương của vectơ cường độ điện trường tại đó. Mỗi đường đó gọi là một đường sức điện.
2. Định nghĩa
Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
3. Các đặc điểm của đường sức điện
+ Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện mà thôi.
+ Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
+ Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
+ Tuy các đường sức từ là dày đặc nhưng người ta chỉ vẽ một số ít đường theo quy tắc sau : Số đường sức đi qua một điện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
4. Điện trường đều
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.
Sơ đồ tư duy về điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện
Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh \[AD = a = 3cm;AB = b = 4cm\]. Các điện tích \[q_1\,;\,q_2\,;\,q_3\]được đặt lần lượt tại A, B, C. Biết \[q_2 = - 12,5.10^{ - 8}C\] và cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng \[0.\] Tính \[{q_1};{q_2}\]?
Biểu hiện của điện trường là:
Biểu thức nào sau đây là đúng?
Cường độ điện trường là đại lượng
Chọn phát biểu đúng? Đơn vị của cường độ điện trường là:
Véctơ cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường luôn
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Câu phát biểu nào sau đây chưa đúng?
Phát biểu nào sau đây về tính chất của các đường sức điện là không đúng?
Câu phát biểu nào sau đây đúng?
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Chọn phương án đúng nhất? Điện trường đều là điện trường có
Hình vẽ nào sau đây là đúng khi vẽ đường sức điện của một điện tích dương?
“CÔNG THỨC TÍNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG” trở thành dấu chấm hỏi lớn của phần lớn các bạn học sinh khi bắt đầu chinh phục chương đầu tiên của vật lý lớp 11. Các bạn điều cho rằng: Đây là phần kiến thức khó và tạo khá nhiều sự nhầm lẫn trong quá trình giải bài tập.
Đừng quá lo lắng! Ở bài viết này, gia sư Thành Tâm sẽ lần lượt hướng dẫn cách tính, mẹo ghi nhớ và chuyên đề bài tập cường độ điện trường một cách chi tiết nhất. Để hiểu rõ hơn thì chúng ta hãy cùng đọc và tham khảo nhé!
Cường độ điện trường là gì?
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện tác dụng lên một điện tích thử q [dương] đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
Vecto cường độ điện trường
Đến đây, các bạn sẽ thắc mắc: Tại sao cường độ điện trường là một đại lượng vecto? Điều này được giải thích là do: Lực F là một đại lượng vecto, điện tích q là đại lượng vô hướng nên cường độ điện trường điện trường E cũng là một đại lượng vecto.
Đặc điểm của vecto cường độ điện trường E có:
- Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
- Chiều dài [Modun] biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
- Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vecto gọi là vecto cường độ điện trường.
Đơn vị đo cường độ điện trường
Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn/mét [V/m]
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm Q là:
E = F/q = k.|Q|/[ε.r²]
Nguyên lý chồng chất cường độ điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm q1 và q2 gây ra tại điểm M hai vecto cường độ điện trường E1 và E2.
Nguyên lý chồng chất điện trường: Các điện trường E1 và E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng hợp của E1 và E2. Khi đó:
Hường dẫn giải bài tập cường độ điện trường
Sau đây, gia sư dạy lý lớp 11 của Thành Tâm sẽ hướng dẫn các bạn cách làm bài tập về bài cường độ điện trường. Điều này sẽ phần nào giải đáp được những thắc mắc của các bạn về chuyên đề kiến thức này.
Ví dụ:
Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q = 2.1^-8C một khoảng 3 cm.
Bài tập về công thức tính cường độ điện trường
Câu 1: Đặt một điện tích thử – 1μC tại một điểm, nó chịu một lực điện 1mN có hướng từ trái sang phải. Cường độ điện trường có độ lớn và hướng là:
A. 1000 V/m, từ trái sang phải.
B. 1000 V/m, từ phải sang trái.
C. 1V/m, từ trái sang phải.
D. 1 V/m, từ phải sang trái.
Câu 2: Một điện tích -1 μC đặt trong chân không sinh ra điện trường tại một điểm cách nó 1m có độ lớn và hướng là
A. 9000 V/m, hướng về phía nó.
B. 9000 V/m, hướng ra xa nó.
C. 9.109 V/m, hướng về phía nó.
D. 9.109 V/m, hướng ra xa nó.
Câu 3: Một điểm cách một điện tích một khoảng cố định trong không khí có cường độ điện trường 4000 V/m theo chiều từ trái sang phải. Khi đổ một chất điện môi có hằng số điện môi bằng 2 bao chùm điện tích điểm và điểm đang xét thì cường độ điện trường tại điểm đó có độ lớn và hướng là
A. 8000 V/m, hướng từ trái sang phải.
B. 8000 V/m, hướng từ phải sang trái.
C. 2000 V/m, hướng từ phải sang trái.
D. 2000 V/m hướng từ trái sang phải.
Câu 4: Trong không khí, người ta bố trí 2 điện tích có cùng độ lớn 0,5 μC nhưng trái dấu cách nhau 2 m. Tại trung điểm của 2 điện tích, cường độ điện trường là
A. 9000 V/m hướng về phía điện tích dương.
B. 9000 V/m hướng về phía điện tích âm.
C. Bằng 0.
D. 9000 V/m hướng vuông góc với đường nối hai điện tích.
Câu 5: Nếu khoảng cách từ điện tích nguồn tới điểm đang xét tăng 2 lần thì cường độ điện trường:
A. giảm 2 lần.
B. tăng 2 lần.
C. giảm 4 lần.
D. tăng 4 lần.
Câu 6: [Thi thử chuyên Vinh 2017-2018]. Cường độ điện trường của một điện tích điểm tại A bằng 36 V/m, tại B bằng 9 V/m. Hỏi cường độ điện trường tại trung điểm C của AB bằng bao nhiêu, biết hai điểm A, B nằm trên cùng một đường sức?
A. 16 V/m.
B. 25 V/m.
C. 30 V/m.
D. 12 V/m.
Câu 7: Hai điện tích Q1 =10-9C, Q2 = 2.10-9C đặt tại A và B trong không khí. Xác định điểm C mà tại đó véctơ cường độ điện trường bằng không . Cho AB = 20cm.
A. AC = 8,3cm ; BC = 11,7cm.
B. AC = 48,3cm ;BC = 68,3cm
C. AC =11,7cm ; BC = 8,3cm
D. AC = 7,3cm ; BC = 17,3cm.
Câu 8: Hai điện tích điểm q1 = -10^-6 và q2 = 10^-6C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 40cm trong chân không. Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm N cách A 20cm và cách B 60cm có độ lớn:
A. 105V/m
B. 0,5.105V/m
C. 2.105V/m
D. 2,5.105V/m
Câu 9: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10^-9 C, đặt tại hai điểm cách nhau 10 cm trong chân không. Độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích bằng:
A. 18000 V/m
B. 36000 V/m
C. 1,800 V/m
D. 0 V/m
Câu 10: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16C, đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8cm trong không khí. Cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC có độ lớn bằng
A. 1,2178.10-3 V/m
B. 0,6089.10-3 V/m
C. 0,3515.10-3 V/m
D. 0,7031.10-3 V/m
KẾT LUẬN:
Gia sư dạy lý lớp 11 của Thành Tâm hi vọng qua bài viết này, các bạn sẽ lần lượt giải đáp được những vấn đề kiến thức liên quan về bài tập và công thức tính cường độ điện trường. Khi các bạn chinh phục được chúng, chắc chắn nó sẽ tạo động lực “tốt” để học những bài tiếp theo. Học tập là cả quá trình cố gắng và phần đấu. Chúc các bạn học tốt!
Mọi chi tiết và thắc mắc vui lòng liên hệ về số hotline 0374771705 hoặc fanpage để được tư vấn và hướng dẫn.
TRUNG TÂM GIA SƯ THÀNH TÂM – NƠI CUNG CẤP GIA SƯ CHẤT LƯỢNG HÀNG ĐẦU TẠI HCM
Văn phòng đại diện: 35/52 Đường 44, Phường Hiệp Bình Chánh, Quận Thủ Đức, HCM
HOTLINE: 0374771705 [Cô Tâm]
>>> Xem thêm:
>>> Nên làm gì khi mất gốc lý 11? Phương pháp học tốt lý 11 là gì?
>>> [A-Z] Từ trường là gì? Cách nhận biết từ trường dễ hiểu nhất!
Nhấn vào đây để đánh giá bài này !
[Toàn bộ: 1 Trung bình: 5]