Điện trường là gì? Và cường độ điện trường là gì? Hai khái niệm này chắc hẳn mọi người đã được học ở Vật Lý lớp 11 với những kiến thức cơ bản. Để tìm hiểu được sâu hơn về khái niệm này thì các bạn hãy cùng theo dõi bài viết này nhé.
1. Điện trường là gì?
Điện trường là một trường điện tạo ra từ các đường lực điện bao quanh lấy điện tích. Điện trường có thể được biểu diễn bằng các đường sức điện.
Vector cường độ điện trường tại bất kì điểm nào trên đường sức điện có phương trùng với tiếp tuyến tại điểm đó trên đường sức điện và có chiều trùng với chiều của đường sức. Tập hợp các đường sức cường độ điện trường gọi là điện phổ.
Điện trường rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý và được khai thác thực tế trong công nghệ điện. Ở quy mô nguyên tử, điện trường là lực tương tác chính giữa hạt nhân và các electron trong nguyên tử.
Điện trường và từ trường đều là biểu hiện của lực điện từ, một trong bốn lực cơ bản (hoặc tương tác cơ bản) của tự nhiên.
2. Tính chất cơ bản của điện trường là gì?
Điện trường có những tính chất cơ bản sau đây:
- Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó.
- Theo quy ước về chiều của vectơ cường độ điện trường thì vectơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương và cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt tại điểm đó trong điện trường.
- “Nếu vectơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương và cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích đặt tại điểm đó trong điện trường’, phát biểu này hoàn toàn là không đúng vì có thể ở đây là điện tích âm.
3. Cường độ điện trường là gì?
Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực.
Một điện tích, q, nằm trong điện trường có cường độ điện trường, thể hiện bằng vectơ E, chịu lực tĩnh điện, thể hiện bằng vectơ lực F, tính theo biểu thức:
Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm được tính bằng công thức:
Trong đó:
- q là độ lớn điện tích
- ɛ0: là độ điện thẩm chân không.
- ɛ: hằng số điện môi của môi trường.
- r là khoảng cách từ điện tích đến điểm ta xét
Với cường độ điện trường này, một điện tích khác nằm trong nó sẽ chịu lực điện tỷ lệ thuận với tích hai điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Đó chính là lực Coulomb.
Để tính được điện trường do một vật mang điện (điện tích) gây ra, có thể chia nó ra thành nhiều vật nhỏ hơn. Nếu phép chia tiến đến một giới hạn nào đó, vật nhỏ mang điện sẽ trở thành một điện tích.
Khi đó có thể áp dụng nguyên lý chồng chất cho điện trường (hay còn gọi là nguyên lý tác dụng độc lập).
Cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường do N điện tích điểm gây ra bằng tổng vectơ cường độ điện trường do từng điện tích điểm gây ra tại điểm đó.
4. Cường độ điện trường của dẫn điện
Điện tích điểm hình cầu
Cường độ điện trường của một hình cầu tròn có diện tích là: A=4π.r2
Cường độ điện lượng:
Điện tích khác loại có cùng điện lượng
Lực Coulomb của 2 điện tích khác loại có cùng điện lượng:
Lực này tương tác với điện tích tạo ra điện trường:
5. Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Trong đó:
- E: cường độ điện trường tại một điểm ( V/m )
- r: khoảng cách ( m )
- q: điện tích ( C )
- ɛ: hằng số điện môi ( chân không, không khí ɛ =1)
Công thức tính lực điện trường khi đặt điện tích thử q trong điện trường:
Dạng bài tập cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm:
Dạng bài tập cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm bằng 0:
6. Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vecto cường độ điện trường vecto E1 và vectơ E2.
Nguyên lí chống 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 tổng hợp của E1 và vectơ E2:
Các vecto cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
>>> Xem thêm: Hiện tượng tự cảm là gì? Công thức tính tự cảm
