zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Vật lý đại cương 2 (Điện từ và quang): Chương 2 - Huỳnh Trúc Phương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lý đại cương 2 (Điện từ và quang): Chương 2 - Vật dẫn trong tĩnh điện trường, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Vật dẫn cân bằng điện; Hiện tượng hưởng ứng điện; Điện dung – Tụ điện; Năng lượng điện trường trong tụ điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương 2 (Điện từ và quang): Chương 2 - Huỳnh Trúc Phương

BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 2 HUỲNH TRÚC PHƯƠNG ĐÀO ANH TUẤN Email: daotuanct@gmail.com
CHƯƠNG 2 VẬT DẪN TRONG TĨNH ĐIỆN TRƯỜNG 2.1. Vật dẫn cân bằng điện 2.2. Hiện tượng hưởng ứng điện 2.3. Điện dung – Tụ điện 2.4. Năng lượng điện trường trong tụ điện.
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN 1. Điện tích tự do  Trong kim loại điện tích tự do là các electron E 2. Điện trường của vật dẫn E=0   E E 0  3. Điện thế của vật dẫn E V = const. Vật dẫn là vật đẳng thế 4. Điện tích của vật dẫn o Vật đối xứng, điện tích phân bố đều trên bề mặt q=0 o Vật không đối xứng, điện tích tập trung tại nơi có q bán kính cong nhỏ nhất
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN  Tại mọi điểm bên trong và trên vật dẫn Q Vk R  Tại điểm bên ngoài vật dẫn (r > R) Q Q Vk Ek r r2  Tại mọi điểm bên trong vật dẫn E0  Tại điểm trên bề mặt vật dẫn Q Ek R2
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN Điện tích trên bề + + mặt không đổi + + + + E=0 E=0 + + + Điện tích biến mất E=0 E=0
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN Ví dụ 2.1: Hai quả cầu kim loại có bán kính R1 và R2 được nối với nhau bởi 1 sợi dây kim loại mỏng. Tích cho hai quả cầu một lượng điện tích Q. Tính điện tích Q1 và Q2 mà mỗi quả cầu nhận được. Bài giải: Ta có: Q = Q 1 + Q2 (1) Giải hệ (1) và (2) ta thu được: Ở trạng thái cân bằng điện, ta có: Q1  R1 Q V1 = V2 R1  R 2 R2 Q Q Q2  Q k 1 k 2 R1  R 2 R1 R2 R1 Q1  Q2 (2) R2
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN Ví dụ 2.2: Hai quả cầu kim loại có bán kính R1 và R2 được nối với nhau bởi 1 sợi dây kim loại mỏng. Ở trạng thái cân bằng điện, hãy xác định tỉ số cường độ điện trường trên bề mặt của 2 quả cầu. Bài giải: Q1 Cường độ điện trường tại bề mặt của quả cầu 1: E1  k 2 R1 Q Cường độ điện trường tại bề mặt của quả cầu 2: E2  k 2 R22 E 1 R 2 Q1 Tỉ số cường độ:  22 (1) E 2 R1 Q2 Ở trạng thái cân bằng: V1 = V2 Q1 Q k k 2 R1 R2 E1 R 2 Q1 R 1  Thay vào (1), ta được:  Q2 R 2 E 2 R1
2.1. VẬT DẪN CÂN BẰNG ĐIỆN Chọn phát biểu đúng: A) Hòn bi sắt nằm trên bàn gỗ khô, sau khi được tích điện thì điện tích phân bồ đều trong thể tích hòn bi. B) Vật tích điện mà có điện tích phân bố trong thể tích của vật thì chắc chắn nó không phải là kim loại. C) Một lá thép hình lục giác đều được tích điện, thì điện tích sẽ phân bố đều trên bề mặt lá thép. D) Các vật bằng kim loại, nếu nhiễm điện thì điện tích luôn phân bố đều trên mặt ngoài của vật. Tích điện Q < 0 cho một quả tạ hình cầu bằng thép. Phát biểu nào sau đây là SAI? A) Điện tích không phân bố trong lòng quả tạ. B) Ở trong lòng quả tạ, cường độ điện trường triệt tiêu. C) Điện tích phân bố đều trên bề mặt quả tạ. D) Điện thế tại tâm O lớn hơn ở bề mặt quả tạ.
2.2. HIỆN TƯỢNG HƯỞNG ỨNG ĐIỆN 1. Hưởng ứng điện -   + - E' E0 + Có 02 loại hưởng ứng + - - + - + (A) (a) Hưởng ứng một phần Điện tích hưởng ứng + - + - + - + - Hiện tượng hưởng ứng điện (b) Hưởng ứng toàn phần   - Ở trạng thái cân bằng điện: - - E 0  E'  0 + ++ - + + - + - - -
2.2. HIỆN TƯỢNG HƯỞNG ỨNG ĐIỆN 2. Sự phân bố điện tích + - + - + - - q = - q’ + - - - + ++ - + + - q = -q’ +++ - - -
2.2. HIỆN TƯỢNG HƯỞNG ỨNG ĐIỆN 3. Màn chắn điện Lồng Faraday (A) (C) (B)  Vật dẫn (B) che chắn được sự ảnh hưởng điện của (C) lên (A).  Vật dẫn (B) không che chắn được sự ảnh hưởng điện của (A) lên (C).
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 1. Điện dung của vật dẫn q 0  V0 q  V  1 Chỉ phụ thuộc hình dạng, Vật dẫn cân bằng  1 điện      kích thước của vật dẫn q n  Vn  q 0 q1 qn Nhưng tỉ số:   ....   Const. V0 V1 Vn q Đặt: C Điện dung Đơn vị: F (Fara) V 1F = 1C/1V Ví dụ 2.3: Tính điện dung của Trái Đất? Q Q Ta có: C   4 0 R V kQ / R
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện Tụ điện là một hệ gồm 02 vật dẫn đặt cách nhau. 2.1. Điện dung của tụ điện S Q Q Bên trong có C  V1  V2 U chất điện môi 2.2. Tụ điện phẳng S S C  0 C  0 S d d  Thật vậy, ta có:  dV  Edr E V2 d  Q U  E.d  d d   dV   Edr 0  0S V1 0 Q S V1  V2  U  E.d C  0 U d +Q d -Q
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN Ví dụ 2.3: Một neuron (tế bào thần kinh) được xem như một tụ điện phẳng, màng tế bào xem như chất điện môi và các ion mang điện tích trái dấu trên bản. Tìm điện dung của neuron và số ion (giả sử là điện tích cơ bản e = 1,6.10-19C) cần thiết để lập một hiệu điện thế 85 mV. Gỉa sử màng tế bào có hằng số điện môi  = 3, dày 10 nm, diện tích 1.10-10 m2. Bài giải: Điện dung của tế bào: 10 S 12 1.10 C   0   3  8,85.10 9  2,7.10 13 (F) d 10.10 Điện tích của tế bào: Q  CU  2,7.10 13  85.10 3  2,3.10 14 (C) Mặt khác Số ion cần thiết Q = N.e Q 2,3.10 14 N   1,44.10 5 (ion ) e 1,6.10 19
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.3. Tụ điện trụ 20 .h C ln  R 2   R   1 Nếu d= R2 – R1
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.3. Tụ điện trụ  Tìm E tại R1 < r < R2 r o Theo định nghĩa về điện thông h  e  E.S  E.2r.h R2 R1 o Theo định lý Gauss về điện thông Q +Q e  -Q 0 1 Q V2 R E 1 Q 2 dr 2 0 r.h   dV   V1 2 0 h R1 r  Tìm h.đ.thế giữa 2 mặt trụ: 1 Q  R2  1 Q V1  V2  U  .Ln R    dV  Edr  dr 2 0 h  1  2 0 r.h
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.3. Tụ điện trụ Q 2 0 .h C  . Vậy, điện dung C của tụ điện trụ là: U  R2  Ln R    1 Đặt R2 - R1 = d là khoảng cách giữa 2 mặt trụ  Nếu d
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.3. Tụ điện trụ Ví dụ 2.4: Cho một tụ điện trụ có bán kính R2 = 2R1. Người ta muốn tăng điện dung của tụ bằng cách tăng chiều cao h lên 10% hoặc tăng bán kính R1 lên 10%. Theo bạn, việc tăng chiêu cao h hay tăng bán kính R1 để có điện dung cao hơn? 2 0 .h 2 0 .h Bài giải: C0  . R  Ln (2) Ln  2   R'   Trường hợp tăng chiều cao h  1 2 0 .h ' 2 0 .110 %h C1  . C1 R  Ln (2) .  110%  C1  1,1C 0 Ln  2  R  C0  1  Trường hợp tăng bán kính R1 2 0 .h 2 0 .h 2 0 .h C2 Ln 2 C2  .  .  1,16  C 2  1,16C 0 R   2R 1   2  C0  2  Ln  2  Ln   Ln   Ln    R'   110 %R   110 %   110 %   1  1 
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.4. Tụ điện cầu R1R 2 R2 C  40 . R 2  R1 R1 Nếu d= R2 – R1
2.3. ĐIỆN DUNG – TỤ ĐIỆN 2. Tụ điện 2.4. Tụ điện cầu Chứng minh: r  Tìm E tại R1 < r < R2 Q o Theo định lý Gauss về điện thông: e  0 1 Q E 4 0 r 2  Tìm h.đ. thế U giữa 2 mặt cầu: Ta có: V 2 R 2 1 Q 1 Q  dV  Edr  dr    dV   dr 4 0 r 2 V1 R1 4 0 r 2 1  1 1  V1  V2  U  Q   4 0  R 1 R 2   

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.