Giáo án điện tử Vật lí 11 chân trời Bài 12: Điện trường

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Khi một vật nhiễm điện được đặt gần một vật nhiễm điện khác, ta thấy hai vật có thể hút hoặc đẩy nhau, nghĩa là chúng có sự tương tác mặc dù không có sự tiếp xúc.

Hai vật này tương tác với nhau bằng cách nào?

BÀI 12

ĐIỆN TRƯỜNG

NỘI DUNG BÀI HỌC

Cường độ điện trường

Cường độ điện trường của điện tích điểm

Đường sức điện

1. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

• Nêu khái niệm điện trường.
• Tốc độ lan truyền tương tác giữa các điện tích trong điện trường là bao nhiêu?

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.

lưu ý: Trong chương này, ta chỉ xét điện trường của các điện tích đứng yên đối với nhau, tức là điện trường tĩnh, được gọi tắt là điện trường.

Thảo luận 1 (SGK – tr74)

Làm thế nào để biết trong một vùng không gian nào đó có sự xuất hiện của điện trường?

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.

Thảo luận 2 (SGK – tr74)

Làm thế nào để xác định được độ mạnh yếu của điện trường tại một điểm?

Gợi ý

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.

• Em có nhận xét gì về chiều vecto lực do điện tích đặt tại M tác dụng lên điện tích thử?
• Lực do điện tích Q tác dụng lên các điện tích q₁, q₂, q₃,…,q_n có những đặc điểm gì về phương, chiều, độ lớn?
• Rút ra biểu thức xác định vecto cường độ điện trường do điện tích Q sinh ra tại một điểm.

2. Cường độ điện trường

• 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:
• Với 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.

Luyện tập (SGK – tr75)

Trong một vùng không gian có điện trường mà các vecto cường độ điện trường có phương nằm ngang, song song với nhau và chiều như Hình 12.3.

Hãy xác định hướng của lực điện trường tác dụng lên điện tích q trong các trường hợp:

1. a) q > 0. b) q < 0.

Trả lời Luyện tập (SGK – tr75)

1. a) Lực điện có cùng phương, cùng chiều với vecto cường độ điện trường.
2. b) Lực điện có cùng phương, ngược chiều với vecto cường độ điện trường
3. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG CỦA ĐIỆN TÍCH ĐIỂM

• Hãy nhận xét hướng của cường độ điện trường xung quanh điện tích điểm trong hai trường hợp Q > 0 và Q < 0.
• Hãy nêu công thức xác định độ lớn cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại một điểm cách Q một khoảng r.

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:

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:

Với  là hằng số điện môi.

Thảo luận 3 (SGK – tr76)

Tại hai điểm A và B trong chân không, người ta đặt hai điện tích trái dấu q₁ và q₂ Tìm những điểm sao cho hai vectơ cường độ điện trường do hai điện tích q₁ và q₂ gây ra tại đó có đặc điểm:

1. a) Cùng phương, cùng chiều.
2. b) Cùng phương, ngược chiều.

Trả lời

1. a) Trên đường thẳng AB và nằm giữa hai điểm A và B.
2. b) Trên đường thẳng AB và nằm ngoài đoạn thẳng AB.
3. Vận dụng biểu thức cường độ điện trường của điện tích điểm

Ví dụ

Đặt hai quả cầu nhỏ có điện tích lần lượt là q₁ = 3,2.10^-5 C và q₂ = -3,2.10^-6 C trong chân không tại 2 điểm A, B cách nhau 9,0 cm. Xem hai quả cầu là các điện tích điểm. Xác định tỉ số độ lớn của hai vecto cường độ điện trường do hai quả cầu gây ra tại điểm M. Biết điểm M cách A một khoảng 3 cm và cách B một khoảng 6 cm. Nhận xét phương, chiều của hai vecto này.

Giải

Độ lớn cường độ điện trường do quả cầu  gây ra tại điểm  :

Độ lớn cường độ điện trường do quả cầu  gây ra tại điểm  :

Tỉ số độ lớn của hai vectơ cường độ điện trường do hai quả cầu gây ra tại điểm  :

Hai vectơ cường độ điện trường do hai quả cầu gây ra tại điểm  có cùng phương và cùng chiều (Hình 12.5).

III. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN