Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện.

Điện trường

Điện trường là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

Cường độ điện trường

Định nghĩa

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=\frac{F}{\left | q \right | $

Trong đó:

E là cường độ điện trường tại điểm mà ta xét ().
F là lực điện trường tác dụng lên q (N).
q là điện tích thử (C).

Vecto cường độ điện trường

Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vecto gọi là vecto cường độ điện trường $ \underset{E}{\rightarrow}=\frac{\underset{F}{\rightarrow}}{q} $
Vecto cường độ điện trường có:
– Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương, ngược lại nếu q âm
– Chiều dài biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

Vecto cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích Q, tại điểm cách đó một khoảng r

Điểm đặt: tại điểm đang xét
Phương: trùng với đường thẳng nối từ Q đến điểm đang xét
Chiều: hướng ra xa Q nếu Q dương, hướng lại gần Q nếu Q âm
Độ lớn: $ E=\frac{F}{q}=k\frac{\left | Q \right |}{r^{2}} $

Nhận xét: Độ lớn của cường độ điện trường E không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q.

Nguyên lí chồng chất điện trường

Các điện trường $\underset{E_{1}}{\rightarrow}$ , $\underset{E_{2}}{\rightarrow}$ đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp $\underset{E}{\rightarrow}$ .

$\underset{E}{\rightarrow}=\underset{E_{1}}{\rightarrow}+\underset{E_{2}}{\rightarrow}$

Các veto cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành

Đường sức điện

Định nghĩa

Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vecto cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo đó.

Hình dạng đường sức của một số điện trường

Các đặc điểm của đường sức điện

Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện.
Đường sức điện là đường có hướng. Hướng của nó là hướng của vecto cường độ điện trường tại điểm đó.
Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
Ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau, ở chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa.

Điện trường đều

Điện trường đều là điện trường mà vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, chiều và độ lớn; đường sức điện là những thẳng song song cách đều.
Điện trường trong một điện môi đồng tính nằm giữa hai bản kim loại phẳng rộng, đặt song song với nhau và tích điện có độ lớn bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều.

Kiến thức thực tế

ĐIỆN TRƯỜNG GẦN MẶT ĐẤT

Thực nghiệm cho thấy, trên bề mặt Trái Đất luôn luôn tồn tại một điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, có cường độ vào khoảng từ 100 V/m đến 200 V/m.
Như vậy, con người luôn luôn sống trong một không gian có điện trường, từ trường và trọng trường. Không biết, khi đi du hành vũ trụ dài ngày, trong con tàu không còn các trường đó nữa thì cuộc sống của nhà du hành sẽ bị ảnh hưởng như thế nào?