Tiêu đề CHUYEN DE 2 - DIEN TRUONG 26tr.pdf ✅

33 CHUYÊN ĐỀ 2. ĐIỆN TRƯỜNG I. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Điện trường  Khái niệm điện trường: một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt ở gần nó. Ta nói xung quanh điện tích đó có điện trường.  Tính chất cơ bản của điện trường: tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. 2. Cường độ điện trường  Giả sử có các điện tích q1, q2, q3... đặt lần lượt các điện tích này tại cùng một điểm trong điện trường. Và lực tác dụng lên các điện tích lần lượt là F1,F2 ,F3 khi đó thương số . Nếu đặt mỗi điện tích ở mỗi vị    1 2 3 1 2 3 F F F q q q      trí khác nhau thì thương số trên khác nhau.  Thương số đặc trưng cho điện trường tại điểm đang xét về mặt tác dụng F q  lực gọi là cường độ điện trường và kí hiệu là . Ta có: . E Đơn vị của  F E q    cường độ điện trường là Vôn/mét (V/m) Chú ý:  Trong biểu thức trên F phụ thuộc vào q và E còn q và E không phụ thuộc vào F.  Trong trường hợp E đã biết ta có thể viết: F  qE    Nếu q > 0 thì E và F cùng chiều  Nếu q < 0 thì E và F ngược chiều  Vecto cường độ điện trường do điện tích Q gây ra tại một điểm M có:  Có phương nằm trên đường nối điện tích Q và điểm M  Có chiều hướng ra xa Q nếu Q > 0 và ngược lại  Có độ lớn 2 Q E k r   3. Đường sức điện  Định nghĩa: Đường sức điện là đường vẽ trong điện trường sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức cũng trùng với vecto cường độ điện trường tại điểm đó.  Tính chất của đường sức:  Tại mỗi điểm chỉ vẽ được một đường sức  Là các đường cong không kín, bắt đầu ở điện tích dương và tận cùng ở điện tích âm hoặc  F  E  Q > 0
34  Nơi nào E lớn thì dày, E bé thì thưa 4. Nguyên lý chồng chất điện trường  Giả sử ta có hệ n điện tích Q1, Q2...khi đó điện trường tổng cộng tại điểm M là: . 1 n E E E2    ... E      Dạng đại số:  2 2 1 2 1 2 1 2 E E E 2E E cos E ,E             II. CÁC DẠNG TOÁN Dạng 1. Xác định cường độ điện trường. Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường A. Phương pháp giải 1. Cường độ điện trường do một điện tích điểm gây ra  Cường độ điện trường tạo bởi điện tích điểm Q có:  Điểm đặt: tại điểm khảo sát.  Phương: đường thẳng nối điện tích với điểm khảo sát.  Chiều: * Nếu Q > 0  E hướng ra xa Q (hình vẽ dưới)  * Nếu Q < 0  E hướng về phía Q (hình vẽ dưới0   Độ lớn: 2 Q E k. .r   Trong đó: k = 9.109 N.m2 /C2 ; r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến điện tích Q, đơn vị là m. Q là điện tích, đơn vị là C. E là cường độ điện trường, đơn vị là V/m.  là hằng số điện môi, môi trường không khí thì  = 1. 2. Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường  Lực do điện trường tác E dụng lên điện tích q đặt trong nó:   Biểu thức: F E F q.E F E                NÕu q > 0 NÕu q < 0  Độ lớn: F  q E 3. Sự cân bằng của vật mang điện tích đặt trong điện trường  Xác định các lực tác dụng lên vật E  Q  0 M  E  Q  0 M 
35  Biểu diễn các lực tác dụng lên vật  Điều kiện cân bằng Fhl  0  Chú ý: Các lực thường gặp là: lực điện , F  qE trọng lực và lực   P  mg   đẩy Acsimet FA  Vg   B. VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1: Cho điện tích Q = 5.10-9 C đặt trong không gian. a) Xác định vectơ cường độ điện trường do điện tích gây ra tại một điểm M (hình vẽ bên) cách điện tích một khoảng 10 cm khi:  Điện tích Q đặt trong chân không  Điện tích Q đặt trong điện môi có  = 2,5. b) Xét trường hợp Q đặt trong chân không và đặt tại M một điện tích q = 4.10- 8 C. Xác định độ lớn lực điện trường tác dụng lên điện tích q. Hướng dẫn giải a) Xác định vectơ cường độ điện trường do điện tích gây ra tại điểm M *Khi điện tích đặt trong chân không + Cường độ điện trường do điện tích Q gây ra tại M có:  Điểm đặt tại M.  Phương là đường nối từ Q đến M, chiều hướng từ Q đến M.  Độ lớn: .   9 9 2 2 Q 5.10 E k 9.10 . 4500 V / m r 0,1     *Khi điện tích đặt trong điện môi + Cường độ điện trường do điện tích Q gây ra tại M có:  Điểm đặt tại M.  Phương là đường nối từ Q đến M, chiều hướng từ Q đến M.  Độ lớn: .   9 9 2 2 Q 5.10 E k 9.10 . 1800 V / m r 2,5.0,1      b) Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q + Độ lớn lực điện tác dụng lên q:   8 4 F q E 4.10 .4500 1,8.10 N      Ví dụ 2: Tại một điểm N trong không khí nằm cách điện tích q1 một khoảng R = 3 cm tồn tại một điện trường E = 200 kV/m. a) Hãy xác định điện tích q1 b) Nếu tại điểm M nằm cách q1 một khoảng R1 = 5 cm có điện tích q2 = 4.10-8 C. Hãy tính lực điện do q1 tác dụng lên q2 bằng 2 cách khác nhau. Điện tích E  M  M    E  M
36 q2 có tác dụng lực lên q1 hay không ? Hướng dẫn giải a) Do q1 sinh ra tại N một điện trường E nên ta có:   2 1 8 2 1 q E.R E k q 2.10 C R k      b) Tính lực điện do q1 tác dụng lên q2 bằng 2 cách khác nhau Cách 1: Tính theo lực tương tác 1 2 2 q q F k R  + Khi đặt q2 cách q1 một đoạn R1 = 5 cm thì chúng sẽ tương tác với nhau một lực có độ lớn được xác định theo công thức:   1 2 3 2 1 q q F k 2,88.10 N R    Cách 2: Tính theo công thức lực điện trường F  q E + Điện trường do q1 gây ra tại một điểm: 1 2 q E k R  + Ta có:   2 2 2 M N N 3 M N N M M E R R 3 E E 200.10 . 7200 V / m E R R 5                        + Khi đặt q2 tại M thì q2 chịu tác dụng một lực điện trường (do q1 sinh ra):   3 F 2 q E 2,88.10 N    *Bản thân q2 cũng sinh ra xung quanh nó một điện trường nên điện trường này lại tác dụng lực lên q1 Ví dụ 3: Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điện tích điểm q > 0 gây ra. Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m. a. Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB. b. Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0 = -10-2C thì độ lớnn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực. Hướng dẫn giải Ta có: (1) A 2 q E k 36V / m OA   (2) B 2 q E k 9V / m OB   M (3) 2 q E k OM  q A M B EM  