Ôn tập kiến thức Vật lí 11 CTST bài 12: Điện trường

[toc:ul]

I. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

1. Khái niệm điện trường

- Điện trường là dạng vật chất bao quanh điện tích và truyền tương tác giữa các điện tích. Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr74)

- Treo một quả cầu nhỏ tích điện vào một sợi dây cách điện. Trên quả cầu có gắn cảm biến lực để đo lực căng dây tác dụng lên quả cầu. 

- Ban đầu, trước khi đặt quả cầu vào vùng có điện trường, quả cầu có vị trí cân bằng và cảm biến lực cho giá trị bằng với trọng lượng của quả cầu. 

- Khi đặt quả cầu nhỏ được treo bởi sợi dây vào vùng không gian cần xem xét, nếu có lực điện tác dụng lên điện tích thử thì giá trị của cảm biến lực sẽ thay đổi. 

- Ngoài ra, nếu vectơ điện trường không có phương thẳng đứng thì vị trí cân bằng mới của quả cầu sẽ tương ứng với trường hợp dây treo bị lệch một góc nhất định so với phương thẳng đứng.

2. Cường độ điện trường

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr74)

- Xét một điện tích Q gây ra điện trường trong một vùng không gian. Lần lượt đặt các điện tích thử q vào vùng điện trường do Q sinh ra tại các vị trí khác nhau. Khảo sát lực tĩnh điện do Q tác dụng lên điện tích thử, lập tỉ số độ lớn lực tương tác và điện tích thử q tại từng vị trí đang xét và rút ra kết luận.

*Kết luận

- Cường độ điện trường do điện tích Q sinh ra tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường về mặt tác dụng lực tại điểm đó. Đây là một đại lượng vecto và được xác định bởi biểu thức:

$\underset{E}{\rightarrow}$=$\frac{\underset{F}{\rightarrow}}{q}$

Với $\underset{F}{\rightarrow}$ là lực do điện tích Q tác dụng lên một điện tích q đặt tại điểm đó.

- Trong hệ SI, cường độ điện trường có đơn vị là N/C. Ngoài ra, đơn vị thường dùng của cường độ điện trường là V/m.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr75)

a) Lực điện có cùng phương, cùng chiều với vecto cường độ điện trường.

b) Lực điện có cùng phương, ngược chiều với vecto cường độ điện trường.

II. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG CỦA ĐIỆN TÍCH ĐIỂM

1. Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm

- Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách điện tích một đoạn r trong chân không có phương nằm trên đường thẳng nối điện tích và điểm M, có chiều hướng ra xa điện tích nếu Q > 0 và hướng lại gần điện tích nếu Q < 0.

- Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm có độ lớn là:

E=k$\frac{\left | Q \right |}{r^{2}}$

Lưu ý: Cường độ điện trường do điện tích Q gây ra tại một điểm trong môi trường điện môi sẽ giảm lần so với điểm trong chân không:

E=k$\frac{\left | Q \right |}{\varepsilon r^{2}}$

Với là hằng số điện môi.

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr76)

a) Trên đường thẳng AB và nằm giữa hai điểm A và B.

b) Trên đường thẳng AB và nằm ngoài đoạn thẳng AB.

2. Vận dụng biểu thức cường độ điện trường của điện tích điểm

*Trả lời Ví dụ (SGK – tr76)

(Tham khảo lời giải trong SGK)

III. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN

1. Điện phổ

*Trả lời Thảo luận 4 (SGK – tr77)

- Điện phổ chỉ mô tả hình ảnh của các đường sức điện, do đó, ta không thể kết luận dấu của các điện tích dựa vào điện phổ. Tuy nhiên, ta có thể biết được các điện tích đang xét cùng dấu hoặc trái dấu.

*Trả lời Thảo luận 5 (SGK – tr77)

Gợi ý một phương án thí nghiệm như sau:

- Dụng cụ: Túi/ dây nylon, thanh nhựa, giấy khô.

- Cách thực hiện: Cắt túi/ dây nylon thành những sợi mảnh, có chiều dài như nhau và buộc một đầu của chúng lại với nhau. Dùng giấy khô cọ xát lên mặt các sợi nylon và thanh nhựa. Tung chùm nylon lên và đưa thanh nhựa ở phía dưới chùm nylon ta sẽ thu được điện phổ của một vật tích điện.

2. Khái niệm đường sức điện

- Đường sức điện là đường mô tả điện trường sao cho tiếp tuyến tại một điểm bất kì trên đường cũng trùng với phương của vecto cường độ điện trường.

*Trả lời Thảo luận 6 (SGK – tr78)

- Hình 12.7a: 

+ Hình dạng: Đường thẳng xuyên tâm, không khép kín; các đường sức điện không cắt nhau.

+ Điểm xuất phát: điện tích dương.

+ Điểm kết thúc: vô cùng.

+ Độ mạnh yếu của điện trường tại A và B: E$_{B}$ > E$_{A}$.

- Hình 12.7b:

+ Hình dạng: Đường thẳng xuyên tâm, không khép kín; các đường sức điện không cắt nhau.

+ Điểm xuất phát: vô cùng.

+ Điểm kết thúc: điện tích âm.

+ Độ mạnh yếu của điện trường tại A và B: E$_{B}$ > E$_{A}$

- Hình 12.7c:

+ Hình dạng: Đường sức điện trùng với đường nối hai điện tích là đường thẳng, các đường còn lại là đường cong không khép kín; các đường sức điện không cắt nhau.

+ Điểm xuất phát: điện tích dương hoặc vô cùng.

+ Điểm kết thúc: điện tích âm hoặc vô cùng.

+ Độ mạnh yếu của điện trường tại A và B: E$_{B}$ > E$_{A}$.

- Hình 12.7d:

+ Hình dạng: Đường sức điện trùng với đường nối hai điện tích là đường thẳng, các đường còn lại là đường cong không khép kín; các đường sức điện không cắt nhau.

+ Điểm xuất phát: điện tích dương.

+ Điểm kết thúc: vô cùng.

+ Độ mạnh yếu của điện trường tại A và B: E$_{B}$ < E$_{A}$ (E$_{B}$ = 0).

3. Khái niệm điện trường đều

*Trả lời Thảo luận 7 (SGK – tr78)

*Kết luận

- Điện trường đều là điện trường có vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. Điện trường đều có các đường sức điện song song, cách đều nhau.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr79)

Do đường sức điện kết thúc tại q$_{1}$ nên q$_{1}$ < 0 đường sức điện xuất phát từ q$_{2}$ nên q$_{2}$ > 0. Do số đường sức điện xuất phát từ điện tích q$_{2}$ nhiều hơn số đường sức điện đi vào điện tích q$_{1}$ nên |q$_{2}$| > |q$_{1}$|.