Bài giảng Vật lý đại cương 2: Chương 1 - PGS. TS Nguyễn Thành Vấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lý đại cương 2: Chương 1 Điện trường tĩnh trong chân không, được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên hiểu được các khái niệm cơ bản về điện trường tĩnh; Nắm được các định luật cơ bản về sự tương tác điện; Vận dụng giải các bài toán cụ thể về lực điện, cường độ điện trường, điện thế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương 2: Chương 1 - PGS. TS Nguyễn Thành Vấn

Bộ môn Vật lý Địa cầu om .c ng co an th ĐIỆN – TỪ – QUANG g on du Giảng viên phụ trách: u PGS. TS Nguyễn Thành Vấn cu ThS. Nguyễn Văn Thuận 1/24/2018 1
Thông tin giảng viên om PGS. Nguyễn Thành Vấn .c Giảng viên ng co ntvan@hcmus.edu.vn an th g LỊCH TIẾP SINH VIÊN on Thời gian: thứ 2 hàng tuần trong giờ hành chính (13h00-17h00). du u Địa điểm: phòng B39 toà nhà B, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên cu 2
• Số tín chỉ: 3 • Nội dung: om • Số tiết lý thuyết: 45 tiết (15 tuần) • Cung cấp kiến thức cơ bản về điện trường, từ trường và quang học .c • Số tiết thực hành: 0 tiết ánh sáng. • Số tiết tự học: 90 tiết • Hiểu và vận dụng các định luật tương tác giữa các hạt điện tích và ng tương tác dòng điện. • Hiểu và vận dụng các định luật cơ bản về cảm ứng điện từ. co • Hiểu và giải thích các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ ánh sáng. an th g on Phần 3: Phần 4: Phần 5: Phần 1: Tĩnh điện trường Phần 2: du Từ trường trong Cảm ứng Giao thoa Phần 6: Nhiễu xạ u trong chân không Vật dẫn ánh sáng ánh sáng cu chân không điện từ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3
Chuẩn đầu ra Sau khi tham gia môn học này, sinh viên có thể: om Hiểu được các khái niệm cơ bản và các đại lượng vật lý liên quan G1 .c đến điện từ học và quang học ánh sáng. ng Vận dụng được các định luật về điện từ, về quang học để đưa ra co G2 an định hướng giải quyết một số bài toán cụ thể. th Vận dụng được các định luật, các nguyên lý để giải quyết các bài ng G3 o toán liên quan đến điện từ học và quang học. du u cu G4 Trau dồi kiến thức để đào sâu và mở rộng kiến thức. G5 Nắm được các nguyên tắc đạo đức, trách nhiệm trong học tập. 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tài liệu môn học 1. Nguyễn Thành Vấn, Vật lý đại cương 2 (Điện – Từ – Quang), NXB ĐHQG om TP HCM, 2017. .c ng 2. Nguyễn Thành Vấn, Bài tập vật lý đại cương 2 (Điện – Từ – Quang), NXB co ĐHQG TP HCM, 2017. an th 3. Lê Vũ Tuấn Hùng, Quang học, NXB ĐHQG TP HCM, 2015. o ng du 4. Huỳnh Trúc Phương, Quang học – Lượng tử - Nguyên tử, NXB ĐHQG TP u cu HCM, 2015. 5. Raymond A. Serway, John W. Jewett, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, , 2014 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đánh giá Bài tập tại lớp (10%) om • Tự luận: .c • 1 Bài tập về điện từ. ng • 1 Bài tập về quang học (giao thoa và nhiễu xạ). co Bài tập về nhà (10%) an th • 1 Bài tập về điện từ. ng • 1 Bài tập về quang học. o Thi giữa kỳ (30%) du u • Làm bài tự luận (Điện trường tĩnh trong chân không và vật dẫn) cu Thi tự luận cuối kỳ (50%) • Làm bài tự luận trong thời gian 90 phút. 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Quy định lớp học om .c ng - Tuân thủ nghiêm túc các nội quy và quy định của Khoa và Trường. co - Không được vắng quá 3 buổi trên tổng số các buổi học lý thuyết. an th - Nếu có bất kỳ sự gian lận nào trong quá trình làm bài tập và bài o ng thi, sinh viên phải chịu mọi hình thức kỷ luật và bị 0 điểm. du u cu 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
om .c ng co an th o ng du u cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chương 1: ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH TRONG CHÂN KHÔNG Nội dung om • Điện tích • Điện thế .c • Định luật Coulomb • Liên hệ giữa cường độ ng • Điện trường điện trường và điện thế. co • Định lý Gauss an Chuẩn đầu ra th o ng • Hiểu được các khái niệm cơ bản về điện trường tĩnh. du • Nắm được các định luật cơ bản về sự tương tác điện. u cu • Vận dụng giải các bài toán cụ thể về lực điện, cường độ điện trường, điện thế. 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.1. ĐIỆN TÍCH A. Khái niệm điện tích om  Đã có từ thời cổ Hy Lạp, khi cọ xát thủy tinh .c với lụa thì thủy tinh hút được các vật nhẹ ng khác nên người ta đã nghĩ rằng thủy tinh đã co an nhiễm điện hay đã mang điện tích. th  Đến năm 1600, William Gibert khảo sát các o ng vật thể và đi đến kết luận rằng: có hai loại vật du liệu, một loại có tính chất như thủy tinh gọi là u cu chất cách điện còn loại thứ hai không có tính chất đó gọi là chất dẫn điện. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Khái niệm điện tích 0 Khoảng năm 1700, Charles Dufay nhận thấy khi cọ xát nhiều vật cách điện với nỉ hay lụa thì chúng có thể đẩy nhau hoặc hút nhau. om .c 0 Benjamin Franklin gọi điện tích trên thanh ng thủy tinh là dương và của cao su là âm. co 0 Sự nhiễm điện của một vật khi cọ xát vào an th vật khác là do các ion hay electron chuyển từ ng vật này sang vật khác. o du u Các điện tích không tự sinh ra và cũng cu Vậy không tự mất đi mà chỉ chuyển từ vật này sang vật khác hoặc bên trong vật mà thôi. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Khái niệm điện tích 0 Nếu xét một hệ gồm các điện tích cô lập thì om tổng đại số điện tích trên các vật trong hệ .c không đổi (định luật bảo toàn điện tích). Trong ng tự nhiên tồn tại hai loại điện tích: điện tích âm co và điện tích dương. an th q = ± Ne , (đơn vị là C trong hệ SI) ng 0 Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái o du dấu thì hút nhau. Tương tác giữa các điện tích u cu đứng yên gọi là tương tác tĩnh điện hay tương tác Coulomb. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
B. Phân bố điện tích (PBĐT) Điện tích điểm (ĐTĐ) là điện tích tập om trung trong một vùng có kích thước nhỏ so .c với khoảng cách từ vùng đó đến điểm ng co muốn khảo sát. Ngược lại ta có một phân an bố điện tích (PBĐT). th o ng  Biết được mật độ điện tích của một du phân bố điện tích liên tục ta có thể tính u cu được toàn thể điện tích q của phân bố đó. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Phân bố điện tích Có 3 loại mật độ điện tích  Mật độ điện tích dài:   lim q  dq C   om l 0  d m .c q   λd ng co q dq  Mật độ điện mặt:   lim   C / m2  an s 0 S th dS q   dS o ng du S q dq   lim   C / m3  u  Mật độ điện tích khối: cu v 0 v dv q   dv V CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.2. ĐỊNH LUẬT COULOMB Năm 1785, Coulomb đưa ra định luật tương tác om giữa hai điện tích điểm đứng yên. .c ng PHÁT BIỂU co an Phương: là đường nối hai điện tích. th Chiều: là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu o ng và là lực hút nếu hai điện tích trái dấu. du Cường độ: tỉ lệ thuận với tích số độ lớn của u cu hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tương tác tĩnh điện giữa hai ĐTĐ r12 F21 F12 (a) q1q2 > 0 q1 q2 r21 om .c F21 F12 (b) q1q2 < 0 ng q1 q2 co q1q 2 an q1q 2 F k 3 r F  F21  k th 12 12 r12 ng 12 2 r12 o du q 2 q1 k 1  9.10 9 Nm 2 F21  k 3 r21 u r21 cu 4 0 C2  r12 : véctơ xác định vị trí của điện tích chịu tác dụng lực đối với điện tích gây ra lực tác dụng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tương tác tĩnh điện của nhiều ĐTĐ lên một ĐTĐ qo F1 r1 Giả sử ta có n ĐTĐ: q1, q2…,qi,…, qn tác om q1 r2 dụng đồng thời lên .c F điện tích điểm qo: ng F2 co an q2 Lực tĩnh điện do ĐTĐ qi tác dụng lên ĐTĐ q0: th ng qiqo Fi  k 3 ri o du ri u cu Lực tĩnh điện do hệ n ĐTĐ n qi q o n tác dụng lên ĐTĐ q0: F   Fi   k 3 ri i 1 i 1 ri CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tương tác tĩnh điện của PBĐT lên một ĐTĐ Để xác định lực do một dF PBĐT q liên tục tác dụng lên r ĐTĐ qo ta có thể chia PBĐT q om qo > 0 thành các điện tích rất nhỏ dq .c ng dq sao cho có thể xem chúng là các co ĐTĐ. Lực tương tác của ĐTĐ an q>0 dq lên ĐTĐ qo : th ng q 0 dq dF  k 3 r o du r u q 0 dq F   dF   k 3 r cu Giới hạn của r: từ PBĐT q r 1015m đến vài km. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.3. Điện trường A. Khái niệm điện trường om Để giải thích điều này người ta .c Do đâu các thừa nhận tồn tại một môi ng trường vật chất (trung gian) điện tích có thể co làm môi giới cho sự lan truyền tương tác được an tương tác giữa các điện tích. với nhau? th ng ĐIỆN TRƯỜNG o du Vùng không gian có điện trường là u cu vùng không gian bị biến tính bởi sự hiện diện của điện tích. Đại lượng vật lý đặc cho điện trường là véctơ cường độ điện trường. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
B. Véctơ cường độ điện trường Điện trường gây bởi một ĐTĐ Đặt điện tích thử q0 trong điện trường do om ĐTĐ q gây ra. .c  Lực do q tác dụng lên một điện tích thử qo là: ng co qq o Fk 3 r an r th ng F q  Xét tỉ số: k 3rE o du qo r u cu Tỉ số này chỉ phụ thuộc q (điện tích gây ra trường) và r nên nó chính là véctơ cường độ điện trường do ĐTĐ q gây ra tại điểm khảo sát. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt