Giáo án Vật lý 11 - Bài 20, 21 - Điện trường

Bài 20 - 21 ĐIỆN TRƯỜNG Mục đích yêu cầu : - Hiểu định nghĩa điện trường. - Hiểu và vận dụng được định nghĩa cường độ điện trường công thức tính cường độ điện trường của điện tích điểm.Xác định được cường độ điện trường của một, hai điện tích điểm. - Hiểu được định nghĩa đường sức, định nghĩa điện trường đều.Các tính chất đường sức. Vẽ đường sức của điện tích điểm và điệntrường đều. Kiểm tra bài cũ: 1. Hạt sơ cấp là gì? Điện tích là gì?Thế nào là điện tích nguyên tố, có độ lớn bằng bao nhiêu? 2. Electron là gì?có ở đâu? Có đặc điểm gì?Nêu nội dung thuyết điện tử. Dùng thuyết điện tử để giải thích cách làm cho vật nhiễm điện hưởng ứng. Bài mới PHƯƠNG PHÁP Điện trường của một điện tích có những tính chất gì? Tác dụng một lực lên điện tích khác đặt trong nó điện tích khác này gọi là điện tích thử. Thường điện tích thử là điện tích dương. q1 = qàF1=F q2 = 2qàF2=2F q3 = 3qàF3=3F Thương số F/q tại một điểm là không đổi và không phụ thuộc vào điện tích q. Cũng cùng 1điện tích q nhưng đặt ở điểm khác thì F/q có sự khác vậy đại lượng này có thể đặc trưng cho độ mạnh của điện trường hay nói khác đi là cường độ điện trường. Ở những tiết sau chúng ta sẽ hiểu rõ tại sao chọn đơn vị điện trường là N/m. - Điện trường tích trong một điện trường sẽ chịu tác dụng của lực điện trường . từ công thức (2) ta suy ra điều gì? Nhấn mạnh lực tác dụng lên điện tích âm thì F ngược chiều với. So sánh giữa công thức: Củng cố:Sự kiện nào chứng. Tỏ sự tồn tại của điện trường. Tính chất cơ bản của điện trường là gì? Cường độ điện trường là gì? Để mô tả được trường 1 cách trực quan người ta quy ước biểu diễn điện trường bằng những đường sức. Cùng một điện tích nhưng số đường sức đi qua ởA nhiều hơn ở Bà cường độ điện trường ở A mạnh hơn ở B. E cùng hướng thì các đường sức song song. E cùng độ lớn thì các đường sức phải cách đều. Điện trường thường gặp là hai bảng kim loại tích điện bằng nhau nhưng trái dấu. NỘI DUNG 1. Điện trường là gì ? - Điện trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lên điện tích khác đặc trong nó. 2. Cường độ điện trường a. Cường độ điện trường : - Ta xét những tính chất và đặc trưng của điện trường của một điện tích đứng yên. Điện trường này gọi là điện trường tĩnh (hay còn gọi là trường tĩnh điện). -Tại cùng một điểm trong điện trường ta lần lượt đặt các điện tích thử q1, q2 .và lần lượt đo các lực F1, F2 Do điện trường tác dụng lên các q1, q2Bằng thực nghiệm ta tin rằng tại mỗi điểm trong điện trường q càng lớn thì F càng lớn nhưng thương số F/q không phụ thuộc vào độ lớn q của điện tích thử F/q=hằng số. Gọi thương snày là cường độ điện trường. Kí hiệu là E. Vậy : Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên điện tích thử và độlớn điện tích thử này tại điểm đang xét. Biểu thức: - Cường độ điện trường là một đại lượng vectơ.Vectơ cường độ điện trường E có: + Điểm đặc tại điểm đang xét. + Cùng phương cùng chiều với lực điện trường F tác dụng lên điện tích đặt tại điểm đang xét. + (2) Từ ø(1) - Nếu F =1N, q =1C àE= đơn vị điện trường gọi là vôn trên mét, Kí hiệu V/m. - Ở những thời điểm khác nhau thì cường độ điện trường khác nhau về phương chiều và độ lớn. b. Lực tác dụng lên điện tích đẳctong điện trường. - Từ công thức (2)à (3) Nếu q >0 cùng chiều với còn đối với điện tích âm thì ngược chiều vơí. c. Cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm Q - Hãy xác định cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q đặt trong môi trường có hằng số điện môi -Tại điểm đang xét cách điện Q một khoảng là r ta đặt điện tích thử q theo định luật Caulomb. Ta có. - Vậy: cường độ điện trường E của một điện tích điểm Q gây ra tại điểm cách nó một khoảng r là vectơ đặt tại điểm đó có độ lớn : - Có phương: là phương nối điện tích điểm và điểm đó chiều hướng ra xa Q nếu Q>0 và hướng vào Q nếu Q d. Cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra - Điện trường gây ra do nhiều điện tích điểm gọi là điện trường tổng hợp tại một điểm bằng tổng các vectơ cường độ điện trường do từng điện tích riêng biệt gây ra tại điểm đó. - Đây là nội dung chồng chất điện trường. 3. Đường sức của điện trường a. Định nghĩa : Đường sức của điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương vectơ cường độ điện trường tại điểm đó, chiều của đường sức là chiều của vectơ cường độ điện trường. b. Tính chất của đường sức -Vì đường sức có tại tất cả các điểm trong không gian bao quanh điện tích nên qua bất kỳ điểm nào cũng có thể vẽ được đường sức. - Tại mỗi điểm cường độ điện trường có hướng và độ lớn khác nhau nên qua mỗi điểm chỉ có thể vẽ được một đường sức, các đường sức không cắt nhau. - Các đường sức đi ra (bắt đầu) từ các điện tích dương, đi vào(kết thúc)ở các điện tích âm. Trường hợp chỉ có các điện tích âm hoặc dương thì các dường sức coi như bắt đầu hoặc kết thúc ở vô cựcàđường sức của điện trường tĩnh không khép kín. - Đường có thể biểu diễn cả độ lớn của cường độ điện trường. Người ta quy ước vẽ đường sức mau ở nơi cường độ điện trường mạnh và đường sức thưa ở nơi cường độ điện trường yếu. c. Điện trường đều : - Dạng điện đơn giản nhất thường gặp nhất là điện trường đều - Đường sức của điện trường đều là những đường thẳng song song cách đều nhau. - Vd : Điện trường ở khoảng giữa hai bàn phẳng kim loại tích điện bằng nhau và trái dấu, đặt song song với nhau là điện trườngđều. - Ở phía gần bờ các kim loại điện trường không đều. 4. Thí dụ về tính cường độ điện trường - Cho hai điện tích điểm +q và –q đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng là a. a. Xác định cường độ điện trường tại C là trung điểm của đoạn AB. b. Xác định cường độ điện trường tại điểm D nằm trên đường trung trực AB và cách A 1 khoảng là a. c. Xác định lực tỉnh điện tác dụng lên điọrn tích +q đặt tại C và D cho q=2.10-6C. a=3cm. Giải: a. Điện trường tại C, D là các điện trường tổng hợp là tổng của hai vectơ cường độ điện trường do các điện tích +q và –q đặt tại A và B gây ra. Tại C ta có: E1=E2=9.109q/(a/2)2 =9.1094q/a2. EC=E1+E2=2E1=9.1098q/a2 Thay số: q=2.10-6c, a=3cm=3.10-2m. Ta có: EC=9.109.8.2.10-6/(3.10-2)2 =16.107V/m. b. E1’=9.109q/a2 E’2=9.109q/a2 Vậy E1’= E’2 và ta còn có góc ABC = 600 à có phương song song với AB và ED=E’1=9.109q/a2 à ED=9.109.2.10-6/(3.10-2)2=2.107V/m. c/ Lực điện trường tác dụng lên +q đặt tại C: có hướng trùng với . FC=q.Ec= 2.10-6.16.107=320N. Lực điện tác dụng lên điện tích +q đặt tại D. có hướng trùng với vectơ ED có độ lớn. FD=q.ED=2.10-62.107=40N Củng cố: Đường sức điện trường là gì? Hãy niêu những tính chất chung của đường sức điện trường tĩnh: vẽ hình dạng đường sức của 1 số điện tích và hệ điện tích quen thuộc. BT: 6,7,8 trang 53-54.