Bài giảng Vật lý đại cương A2: Chương 2 - TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2<br /> <br /> Chương 2<br /> VẬT DẪN TRONG<br /> ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH<br /> Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> NỘI DUNG<br /> <br /> §1.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> §1.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG<br /> ĐIỆN TRƯỜNG<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> 1 – Khái niệm vật dẫn và trạng thái<br /> cân bằng tĩnh điện:<br /> ► Vật<br /> <br /> dẫn là vật có các hạt mang điện tự do.<br /> <br /> Các hạt này có thể chuyển động khắp mọi<br /> điểm trong vật dẫn. (Trong phạm vi hẹp,<br /> vật dẫn là các vật kim loại).<br /> ► Vật<br /> <br /> dẫn cân bằng tĩnh điện là vật dẫn<br /> <br /> trong đó các hạt mang điện tự do “nằm<br /> yên” (không chuyển động có hướng).<br /> <br /> TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> 1<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> 2–Tính chất của vật dẫn cân bằng điện:<br /> a) Trong lòng vật dẫn không<br /> có điện trường (Etrong = 0).<br /> <br /> <br /> <br /> E trong  0<br /> <br /> b) Toàn vật dẫn là một khối đẳng thế.<br /> N<br /> <br /> <br /> <br /> VM  VN  E tr .ds  0  VM  VN<br /> M<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> c) Mặt ngoài của vật dẫn,<br /> vectơ cường độ điện trường<br /> luôn vuông góc với bề mặt<br /> vật dẫn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> E trong  0<br /> <br /> E<br /> <br /> d) Điện tích chỉ phân bố trên bề mặt của vật<br /> dẫn.<br /> <br /> q<br /> <br /> trong(S)<br /> <br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> q<br /> <br /> trong(S)<br /> <br /> <br /> <br /> E<br /> <br /> tr .dS <br /> <br /> 0<br /> <br /> S<br /> <br /> 0<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> 3– Một số hiện tượng cân bằng điện:<br /> a) Hiện tượng mũi nhọn.<br /> Sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn phụ<br /> thuộc vào hình dạng của bề mặt vật dẫn.<br /> Những vật dẫn có hình dạng bất kì thì điện<br /> tích tập trung nhiều tại các chỗ lồi ra.<br /> Những vật dẫn có dạng mặt cầu, mặt trụ<br /> dài vô hạn, mặt phẳng rộng vô hạn thì<br /> điện tích phân bố đều.<br /> <br /> TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> 2<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> b) Hiện tượng nối đất.<br /> ___<br /> ___<br /> <br /> c) Hiện tượng điện hưởng.<br /> Điện hưởng là hiện tượng xuất hiện các<br /> điện tích cảm ứng trên vật dẫn khi đặt vật<br /> dẫn trong điện trường ngoài.<br /> <br /> §2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN<br /> Mọi đường sức<br /> của A đều tới B<br /> Điện<br /> hưởng<br /> toàn<br /> phần<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> <br /> –<br /> –<br /> –<br /> <br /> Độ lớn của điện<br /> tích cảm ứng luôn<br /> bằng với độ lớn<br /> của điện tích trên<br /> vật mang điện.<br /> <br /> +<br /> –<br /> <br /> +A<br /> <br /> B<br /> –<br /> <br /> +<br /> <br /> –<br /> +<br /> <br /> §2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT<br /> 1– Điện dung của vật dẫn cô lập:<br /> Một vật dẫn được gọi là cô lập về điện<br /> nếu gần nó không có vật nào khác có thể<br /> gây ảnh hưởng đến sự phân bố điện tích<br /> trên bề mặt của nó.<br /> Điện dung<br /> <br /> C<br /> <br /> Q Q: điện tích<br /> V V: điện thế<br /> <br /> Quả cầu<br /> KL<br /> <br /> C<br /> <br /> R<br /> k<br /> <br /> Đơn vị: F (fara)<br /> C đặc trưng cho khả năng tích điện của vd.<br /> C phụ thuộc hình dạng, kích thước và môi<br /> trường xung quanh vd.<br /> <br /> TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> 3<br /> <br /> §2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT<br /> 2– Tụ điện:<br /> a) Định nghĩa: Tụ điện là hệ hai vật dẫn<br /> đặt gần nhau sao cho giữa chúng luôn xảy<br /> ra hiện tượng điện hưởng toàn phần. Hai<br /> vật dẫn đó được gọi là hai bản của tụ điện.<br /> <br /> Kí hiệu:<br /> <br /> Laøm theá naøo ñeå tích ñieän cho tuï ñieän?<br /> Ñieän tích treân hai baûn tuï coù ñoä lôùn<br /> nhö theá naøo ?<br /> + -<br /> <br /> A<br /> <br /> B<br /> <br /> Noái hai baûn tuï ñieän vaøo hai cöïc cuûa nguoàn ñieän.<br /> Tuï ñieän seõ tích ñieän.<br /> <br /> Ñieän dung cuûa tuï ñieän<br /> +<br /> +<br /> +<br /> U1<br /> Q1<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> U2 = 2 U 1<br /> Q2= 2 Q1<br /> <br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> +<br /> <br /> …<br /> Un = n U1<br /> Qn= n Q1<br /> <br /> Q1 Q 2 Q n<br /> <br /> <br /> U1 U 2 U n<br /> <br /> TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> 4<br /> <br /> §2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT<br /> b) Điện dung của tụ điện:<br /> Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích<br /> điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất<br /> định, đo bằng thương số giữa điện tích<br /> của tụ điện với hiệu điện thế giữa hai bản<br /> tụ.<br /> Q<br /> <br /> C<br /> <br /> Tụ phẳng<br /> <br /> U<br /> <br /> Tụ cầu<br /> <br /> Tụ Trụ<br /> <br /> 20 h<br /> 40 R1R 2 C <br /> 0S<br /> C<br /> C<br /> R<br /> ln( 2 )<br /> R 2  R1<br /> d<br /> R1<br /> <br /> §2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT<br /> c) Ghép tụ điện:<br /> Ghép nối tiếp<br /> <br /> U<br /> <br /> U<br /> <br /> i<br /> <br /> i<br /> <br /> Q  Qi<br /> 1<br /> <br /> C<br /> <br /> C<br /> <br /> 1<br /> <br /> i<br /> <br /> Ghép song song<br /> <br /> U  Ui<br /> <br /> Ghép nối tiếp<br /> C giảm<br /> Ghép song<br /> song C tăng<br /> <br /> Q<br /> C  C<br /> Q<br /> <br /> i<br /> <br /> i<br /> <br /> i<br /> <br /> i<br /> <br /> TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ<br /> <br /> i<br /> <br /> 5<br /> <br />