Chuyên đề về điện trường - cường độ điện trường mới nhất trong Vật lý

Chuyên đề về điện trường - cường độ điện trường mới nhất trong Vật lý

Bài học hôm nay sẽ cùng nhau tìm hiểu một phần kiến thức khá quan trọng trong chương trình vậy lý bậc Trung học phổ thông. Đó chính là lý thuyết liên quan đến điện trường học và công thức tính cường độ điện trường. Để làm tốt các dạng bài tập này chúng ta cùng bắt tay vào tìm hiểu nhé!

I. Định nghĩa

1. Điện trường

Điện trường là một môi trường đặc biệt trong điện từ học bao quanh các điện tích. Đặc trưng của môi trường này là tác dụng lực (được gọi là lực điện) lên một điện tích nằm trong môi trường đó.

Đơn vị: V/m (Volt trên mét)

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) của tự nhiên.

2. Cường độ điện trường

Cường độ điện trường tại một điểm là một đại lượng vật lý, thể hiện bằng vectơ trong không gian, đặc trưng cho độ lớn và hướng của điện trường về mặt tác dụng lực tại điểm đó.

Ký hiệu: E

Đơn vị đo cường độ điện trường: V/m

Mới nhất: 

• Công - công suất
• Lực đẩy Acsimet

II. Công thức về cường độ điện trường

1. Công thức cường độ điện trường

\(\overrightarrow{E}=\dfrac{\overrightarrow{F}}{q} \Rightarrow \overrightarrow{F}=q.\overrightarrow{E}\)

• q > 0 : \(\overrightarrow{F}\) cùng phương, cùng chiều với \(\overrightarrow{E}\).
• q < 0 : \(\overrightarrow{F}\) cùng phương, ngược chiều với \(\overrightarrow{E}\).

2. Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r

• Điểm đặt: Tại M.
• Phương: đường nối M và Q
• Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 và hướng vào Q nếu Q <0.
• Độ lớn: \(E=k\dfrac{|Q|}{\varepsilon}.r^2\) với \(k=9.10^9\).

3. Nguyên lý chồng chất điện trường

Giả sử có các điện tích \(\overrightarrow{p_1};\overrightarrow{p_2};...;\overrightarrow{p_n}\) gây ra tại M các vector cường độ điện trường \(\overrightarrow{E_1};\overrightarrow{E_2};...;\overrightarrow{E_n}\) thì vector cường độ điện trường tổng hợp do các điện tích trên gây ra tuân theo nguyên lý chồng chất điện trường.

Theo đó, lực tổng hợp tác dụng lên\( {\displaystyle q_{0}\,}\) bằng:

\({\displaystyle {\vec {F}}=\sum _{i=1}^{n}{\vec {F_{i}}}\,}\)

Trong đó \( {\displaystyle {\vec {F_{i}}}}\) là lực tác dụng của \({\displaystyle q_{i}\,} \to {\displaystyle q_{0}\,}\).

Như vậy, vectơ cường độ điện trường tổng hợp tại \({\displaystyle M\,}\) bằng:

\({\displaystyle {\vec {E}}={{\vec {F}} \over q_{0}}={{\sum _{i=1}^{n}{\vec {F_{i}}}} \over q_{0}}=\sum _{i=1}^{n}{{\vec {F_{i}}} \over q_{0}}\,}\)

Tổng hợp: \(\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}+...+\overrightarrow{E_n}=\Sigma \overrightarrow{E}\)

Xem thêm: Công thức cường độ điện trường

III. Bài tập về cường độ điện trường

Bài 1: Một điện tích \(Q = 10^{-6}C\) đặt trong không khí.

a. Xác định cường độ điện trường tại điểm cách điện tích 30cm.

b. Đặt điện tích trong chất lỏng có hằng số điện môi \(\varepsilon=16\) . Điểm có cường độ điện trường như câu a cách điện tích bao nhiêu?.

Bài 2: Hai điện tích điểm \(q_1 = 1.10^{-8} C\) và \(q_2 = -1.10^{-8} C\) đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 2d = 6cm. Điểm M nằm trên đường trung trực AB, cách AB một khoảng 3 cm.

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại M.

b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích \(q = 2.10^{-9} C\) đặt tại M.

Bài 3: Tại 3 đỉnh hình vuông cạnh a = 20 cm, ta đặt 3 điện tích cùng độ lớn \(q_1 = q_2 = q_3 = 3.10^{ -6} C\).

a. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại tâm hình vuông?

b. Tại đỉnh thứ 4 hình vuông

c. Tính lực điện tác dụng lên điện tích \(q_4 = 8.10^{-8}C\) đặt tại đỉnh thứ 4 này.

Bài 4 : Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 1g, mang điện tích \(q = 10^{-5} C\), treo bằng sợi dây mảnh và đặt trong điện trường đều E. Khi quả cầu nằm cân bằng thì dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc \(\alpha=60^{\circ}\) . Xác định cường độ điện trường E, biết \(g = 10m/s^2\) .

Bài 5: Một điện tích điểm \(q = 2.10^{-6}C\) đặt cố định trong chân không.

a) Xác định cường độ điện trường tại điểm cách nó 30 cm?

b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích \(1\mu C\) đặt tại điểm đó?

c) Trong điện trường gây bởi q, tại một điểm nếu đặt điện tích \(q_1 = 10^{-4} C\) thì chịu tác dụng lực là 0,1 N. Hỏi nếu đặt điện tích \(q_2 = 4.10^{-5} C\) thì lực điện tác dụng là bao nhiêu ?

Cường độ điện trường là dạng lý thuyết cơ bản và chắc chắn sẽ không làm khó được bạn đọc. Để học tốt hãy đầu tư thêm thời gian, đặc biệt là luyện các bài tập cường độ điện trường. Mọi ý kiến thắc mắc và đóng góp xin vui lòng để lại dưới mục bình luận. Chúc các bạn có một giờ học vui vẻ!