Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 1: Trường tĩnh điện (Phần 1)

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 1: Trường tĩnh điện (Phần 1)

1. Bμigiảng Vật lý đại c−ơng Tác giả: PGS. TS. Đỗ Ngọc Uấn ViệnVậtLýKỹthuật Đại Học Bách Khoa Hμ nội
2. Ch−ơng 1 Tr−ờngtĩnhđiện
3. 1. Những khái niệm mở đầu: •Hiệnt−ợng nhiễm điện do cọ xát • Điện tích nguyên tố: điện tử -e=-1,6.10-19C, -31 -27 me=9,1.10 kg; Proton: +e, mp=1,67.10 kg • Mất điện tử nhiễm điện d−ơng: thuỷ tinh • Nhận điện tử nhiễm điện âm: lụa • Định luật bảo toμn điện tích: Tổng đại số điện tích của hệ cô lập lμ không đổi. • Phân loại vật: Dẫn điện, điện môi, Bán dẫn -> các thuyết: Khí điện tử tự do áp dụng cho kim loại Lý thuyết vùng năng l−ợng áp dụng cho TThể
4. 2. Định luật Culông 2.1. Định luật Culông r r q1q2>0 r trong hânc không F r12 r 10 F20 r q1 q 2 r12 F20 = k q1 q2 r 2 r r r r r F r21 r q q r 10 F20 1 2 21 F10 = k 2 q1 q2 r r q q F F1 k 2 r 10= 20 = 2 q1q2<0 r q r r q 1 Nm2 1 F10 F20 2 k = 9= . 109 4πε C2 C2 0 ε8 , = 86 .−12 10 0 1| q1 q 2 | Nm2 FF= = 10 20 4πε 2 i ô nm ệ i ốđ gs n ằ H 0 r
5. ĐL Culông: Lực t−ơng tác giữa hai điện tích có ph−ơng nằm trên đ−ờng nối hai điện tích, lμ lực hút nhau nếu hai điện tích trái dấu vμ đẩy nhau nếu cùng dấu, có độ lớn tỷ lệ với độ lớn tích giữa hai điện tích đó vμ tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách giữa hai điện tích đó 2.2. Định luật Culông trong môi tr−ờng 1| q1 q 2 | FF1= 2 = 2 4πε0 ε r ε- Độ điện thẩm hay hằng số điện môi tỷ đối
6. Độ điện thẩm hay hằng số điện môi tỷ đối ε của một số chất: Chân không 1 Không khí 1,0006 Thuỷ tinh 5 ữ 10 H2O 81 Dầucáchđiện1000 Lực Culông do hệ điện tích điểm q1, q2, , qn tác dụng lên điện tích điểm q0 : r r r rn r F= F +1 F 2 + +n F∑ =i F i= 1
7. 3. Khái niệm về điện tr−ờng, Véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng 3.1. Khái niệm về điện tr−ờng: T−ơngtácgiữahaiđiệntíchđiểmxảyranh− thế nμo? • Thuyết tác dụng xa: Tức thời, không thông qua môi tr−ờng nμocả->Sai • Thuyết tác dụng gần: Quanh điện tích có môi tr−ờng đặc biệt->điện tr−ờng lan truyền với c-> vận tốc t−ơng tác giới hạn ->điện tr−ờng của điện tích nμy tác dụng lực lênđiêntíchkia
8. 3.2. Véc tơ c−ờngđộđiệntr−ờng r F Định nghĩa:Véc tơ c−ờng độ điện q0 tr−ờng tại một điểm lμ đại l−ợng ⊕ q ⊕ r có giá trị bằng lực tác dụng của r F r E = điện tr−ờng lên một đơn vị điện r q tích d−ơng đặt tại điểm đó 0 V M Thứ nguyên: ( ) r m E r Véc tơ c−ờngđộđiệntr−ờng r q r E = 2 gây ra bởi điện tích điểm 4πε0 r r r qq rr |q| 0 E = F = 2 2 4πε0 r r 4πε0 r
9. Véc tơr cnt− ệ i ộđ gđ− nờng ờ gây ra bởi hệ điện tích điểm r- q2 q1 ⊕ F2 r r r rn r M q ⊕ F= F + F + + F = r F ⊕ i 1 2 n ∑ i F q0 r i F1 n i= 1 r n r ∑ Fi n r n r F F r r r i= 1 i EE= i =E = =∑∑ =Ei ∑ q0 q0 i== 1 q0 i 1 i= 1 tại M bằng tổng các véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng gây ra bởi các điện tích điểm ại điểmt đó -> nguyên lý hồngc chất điện tr−ờng
10. Véc tơr cnt− ệ i ộđ gđ− nờng ờ gây ra bởi vật mang điện tích dq r r r dq r r E= d E = dq r M r ∫ ∫4πε2 r ε r i d E To μn bộ vậttbv 0 r r i ri d E Trong tr−ờng hợp cụ thể phải ácx định ph−ơng vμ chiều bằng hình ẽ, tíchv phân hỉc xác định giá trị của E Dây:λ(C/m) Mặt:σ(C/m2) Khối:ρ(C/m3) dq= λdl dq= σdS dq= ρdV r r r λdl rr r σdS r r ρdV r E = E = E = ∫ 2 ∫ 4πε2 r ε r ∫ 4πε2 r ε r tbv4πε0 r ε r tbv 0 tbv 0