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.
Mục lục
- 1 Khái niệm cường độ điện trường
- 2 Vectơ cường độ điện trường
- 3 Đơn vị đo cường độ điện trường
- 4 Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
- 5 Nguyên lí chồng chất điện trường
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 3.1]. 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.
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:
Đặc điểm của Vectơ cường độ điện trường
- Điểm đặt: Điểm đặt của tại điểm q0 hay tại điểm khảo sát
- Phương: Trùng với đường thẳng nối điểm khảo sát [q0] và điện tích
- Chiều: Đi ra khỏi điện tích nếu điện tích [+] và ngược lại
- Độ lớn:
Đơn vị đo cường độ điện trường
Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn trên mét [kí hiệu là 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: =
Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vectơ cường độ điện trường
Các vectơ cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 3: Điện trường [Nâng Cao] giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Lời giải:
Phát biểu trên là sai, cường độ điện trường E không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của điện tích q.
Tại một điểm xác định trong điện trường thì thương số E=F/q là không đổi
Lời giải:
Ta không thể coi các “đường hạt bột“ của điện phổ là các đường sức được. Vì các đường hạt bột cho ta hình ảnh về đường sức của điện trường, các đường sức này tồn tại khách quan, các hạt bột trong thí nghiệm chỉ là phương tiện giúp ta phát hiện sự tồn tại của các đường sức:
+ Các “đường hạt bột” của điện phổ là hình ảnh biểu hiện các đường sức của điện trường. Vì dựa vào các đường này ta có thể biết được phương, chiều và độ mạnh yếu của cường độ điện trường tại các điểm đang xét.
+ Ở những chỗ những đường này càng dày thì điện trường càng mạnh và ngược lại.
+ Nếu các đường này song song và cách đều thì điện trường đó là điện trường đều.
a] Cùng phương, cùng chiều
b] Cùng phương, ngược chiều.
Lời giải:
Do chiều của vecto điện trường của điện tích điểm phụ thuộc vào dấu của điện tích nên ta có hai trường hợp:
* Trường hợp hai điện tích q1 và q2 cùng dấu [cùng dương hoặc cùng âm];
a] Những điểm mà tại đó hai vecto cường độ điện trường của hai điện tích cùng phương, cùng chiều là những điểm nằm trên đường thẳng nối liền hai điểm A và B nhưng nằm phía ngoài đoạn AB. Ví dụ như hình vẽ:
b] Những điểm mà tại đó hai vecto cường độ điện trường của hai điện tích cùng phương, ngược chiều là những điểm nằm trên đường thẳng nối liền hai điểm A và B nhưng nằm phía trong đoạn AB. Ví dụ như hình vẽ:
* Trường hợp hai điện tích q1 và q2 trái dấu.
a] Những điểm mà tại đó hai vecto cường độ điện trường của hai điện tích cùng phương, cùng chiều là những điểm nằm trên đường thẳng nối liền hai điểm A và B nhưng nằm phía trong đoạn AB. Ví dụ như hình vẽ:
b] Những điểm mà tại đó hai vecto cường độ điện trường của hai điện tích cùng phương, ngược chiều là những điểm nằm trên đường thẳng nối liền hai điểm A và B nhưng nằm phía ngoài đoạn AB. Ví dụ như hình vẽ:
Lời giải:
Vecto điện trường E→ cùng phương và cùng chiều với lực F→ tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đó. Phát biểu này là sai.
Giải thích: do F→ = qE→ nên chiều của hai vecto phụ thuộc vào dấu của điện tích q đặt trong điện trường đó.
Nếu q > 0 thì F→ cùng chiều với E→
Nếu q < 0 thì F→ ngược chiều với E→
Lời giải:
Tình chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó
Lời giải:
Không thể coi đường sức điện là quỹ đạo của một điện tích điểm chuyển động dưới tác dụng của điện trường được. Vì:
+] Đối với điện trường đều: lực tác dụng lên điện tích có phương trùng với tiếp tuyến đường sức nên quỹ đạo điện tích là đường sức điện có dạng đường thẳng
+] Đối với điện trường có đường sức điện là đường cong: khi điện tích điểm chuyển động trên đường cong, lực tác dụng lên điện tích điểm chuyển động phải hướng vào bề lõm của quỹ đạo cong. Trong khi lực điện trường có phương tiếp tuyến với quỹ đạo. do vậy quỹ đạo không thể là đường sức được.
Lời giải:
– Tại mỗi điểm trong điện trường chỉ vẽ được một đường sức đi qua.
– Các đường sức xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở các điện tích âm
– Các đường sức không bao giờ cắt nhau
– Quy ước: Nơi nào có cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức ở đó được vẽ dày hơn, và ngược lại
A. Điện phổ cho phép ta nhận biết sự phân bố các đường sức điện trường
B. Đường sức điện có thể là đường cong kín
C. Cũng có khi đường sức không xuất phát từ điện tích dương mà xuất phát từ vô cùng
D. Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song và cách đều nhau
Lời giải:
Đường sức điện trường là những đường cong không kín.
Câu sai là B
Công thức xác định cường độ điện trường của điện tích điểm Q < 0 có dạng:
Lời giải:
Công thức xác định cường độ điện trường của điện tích điểm Q < 0 có dạng:
Đáp án B
Lời giải:
Độ lớn của lực điện trường: F = q.E
Vậy độ lớn của điện tích đó là :
Đáp số: q = 12,5.10-4 C
Lời giải:
Cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 10 cm:
Đáp số: E = 4500 V/m
a] Cách đều hai điện tích
b] Cách q1 5cm và cách q2 15 cm.
Lời giải:
a] M cách đều hai điện tích: điểm M nằm giữa hai điện tích.
Do q1 > 0, q2 < 0 nên E1→, E2→ là hai vecto cùng phương, cùng chiều. Khi đó vecto điện trường tại M:
+] Độ lớn:
+] Chiều: hướng từ q1 đến q2. Hình vẽ:
M cách q1 5cm và cách q2 15cm: điểm M nằm ngoài hai điện tích và gần q1
Do q1 > 0, q2 < 0 nên E1→, E2→ là hai vectơ cùng phương, ngược chiều .
Khi đó:
+] Độ lớn: EM = E1 – E2 = 16000 V/m
+] Chiều: cùng chiều với E1→ nên hướng ra xa q1
Đáp số: a] E = 36000 V/m
b] E = 16000 V/
Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16 C được đặt cố định tại hai đỉnh B, C của một tam giác đều cạnh là 8cm. Các điện tích đặt trong không khí.
a] Xác định vectơ điện trường tại đỉnh A của tam giác nói trên.
b] Câu trả lời sẽ thay đổi thế nào nếu q1 = 5.10-16 C , q2 = -5.10-16 C?
Lời giải:
a] Vecto điện trường tại đỉnh A của tam giác: EA→ = E1→ + E2→
Trong đó:
Dựa trên hình vẽ ta có:
Độ lớn : EA = 2.E1.cosα = 2.E1.cos30 = 1,22.10-3 V/m
Chiều: có phương vuông góc với BC, và hướng ra phía xa BC.
b] Nếu q1 = 5.10-16 C, q2 = -5.10-16 C. Vecto điện trường tại A được biểu diễn như hình vẽ:
Ta có: EA→ = E1→ + E2→
Trong đó:
Dựa vào hình vẽ ta thấy: Vì E1 = E2 và [E1→,E2→] = 120o nên EA→ có:
+] Độ lớn: EA = E1 = E2 = 7,031.10-3 V/m
+] Chiều: có phương song song với BC, và hướng từ B sang C
Lời giải:
Gọi M là tâm của tam giác đều ABC, khi đó M cách đều ba đỉnh A, B, C của tam giác.
Ba điện tích q giống nhau đặt tại 3 đỉnh A, B, C của tam giác sẽ gây ra tại M ba vectơ điện trường E1→, E2→, E3→ có hướng làm với nhau một góc 120o và có độ lớn bằng nhau do đó hợp lực của chúng luôn luôn bằng không.
Quan sát hình vẽ ta có vecto điện trường tổng cộng tại M