Điện trường là gì? Đường sức điện trường

Điện trường là một mô hình tưởng tượng trong điện từ học để nói về môi trường vật chất đặc biệt bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích đó. Điện trường tác dụng lực lên tất cả các hạt mang điện đặt trong nó và người ta gọi lực này là lực điện. Xét về bản chất, điện trường và từ trường là các biểu hiện riêng rẽ của một trường thống nhất là điện từ trường. Điện trường có ký hiệu E đo bằng đơn vị N / C

ĐIỆN TRƯỜNG

Khái niệm điện trường

Vật lí học hiện đại đã cho thấy rằng xung quanh điện tích có một môi trường vật chất gọi là điện trường. Một tính chất cơ bản của điện trường là khi có một điện tích đặt trong điện trường thì điện tích đó chịu tác dụng của lực điện. Nhờ có điện trường mà hai điện tích tác dụng được vào nhau.

Điện trường là dạng vật chất đặc biệt tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó.

Cường độ điện trường

a) Cường độ điện trường: Ta xét những tính chất và đặc trưng của điện trường của một điện tích khi điện tích đó dứng yên. Điện trường như thế gọi là điện trường tĩnh. Để nghiên cứu điện trường ta dựa vào tác đụng của nó lên các điện tích thử.

E = F/ q

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực (độ mạnh yếu), được đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó.

Ở những điểm khác nhau cường độ điện trường nói chung có độ lớn, phương, chiều khác nhau. Để cho cụ thể ta sẽ nói: cường độ điện trường do một điện tích gây ra tại một điểm.

b) Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường.

Nếu q > 0 thì F cùng chiều với E; Lực điện tác dụng lên một điện tích dương lúc đầu đứng yên sẽ di chuyển theo chiều vectơ cường độ điện trường. Còn lực điện tác dụng lên điện tích âm lại có chiều ngược với chiều vectơ cường độ điện trường.

c) Cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm Q.

Tại điểm đang xét cách điện tích khoảng r ta đặt một điện tích thử đương q. Theo định luật Culông lực tác dụng lên q là:

Do đó cường độ điện trường E gây bởi điện tích Q tại điểm cách nó một khoảng r có độ lớn.

Như vậy cường độ điện trường E gây ra bởi một điện tích điểm Q tại một điểm cách nó một khoảng r là một vectơ đặt tại điểm đó, có độ lớn

Có phương là phương của đường thẳng nối điện tích và điểm đó chiều hưóng ra xa Q nếu Q > 0, hướng về Q < 0 (H.15.1a)

Kết quả trên đây đúng cho cả vật hình cầu mang điện tích phân bố đều khi ta xét cường độ điện trường tại một điểm ở bên ngoài hình cầu, khi đó r là khoảng cách từ tâm hình cầu đến điểm đó.

d) Cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra:

Trong trường hợp có nhiều điện tích điểm Q1, Q2... (H.15.1b) thì tại điểm ta xét, chúng gây ra các điện trường có cường độ tương ứng là E1, E2... Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm đó bằng tổng các vectơ cường độ điện trường do từng điện tích riêng biệt gây ra:

Đó là nội dung của nguyên lí chồng chất điện trường.

Đường sức của điện trường

Đường sức của điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó,chiều của đường sức là chiều của vectơ cường độ điện trường (H.15.2) tại điểm đó.

Vì điện trường có ở tất cả mọi điểm trong không gian bao quanh điện tích, nên qua bất kì điểm nào cũng có thể vẽ được một đường sức.

Vì tại mỗi điểm cường độ điện trường có hướng và độ lớn xác định, nên qua mỗi điểm chỉ có thể vẽ được một đường sức, hay nói khác đi, các đường sức không cắt nhau.

Vì chiều của đường sức trùng với chiều của vectơ cường độ điện trường, nên các đường sức bắt đầu (đi ra ) từ các điện tích dương, kết thúc (đi vào) ở các điện tích âm. Trong trường hợp chỉ có các điện tích âm hoặc các điện tích dương thì các đường sức bắt đầu hoặc kết thúc ở vô cực. Như vậy đường sức của điện trường (tĩnh) không khép kín.

Để cho các đường sức 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 lớn, đường sức thưa ở nơi cường độ điện trường nhỏ.

Dạng điện trường đơn giản nhất, thường gặp trong thực tế là điện trường đều. Đó là điện trường mà cường độ của nó có cùng một độ lớn và hướng ở mọi điểm. Đường sức của điện trường đều là những đường thẳng song song cách đều nhau. Một ví dụ thường gặp của điện trường đều là điện trường ở khoảng giữa hai bản phẳng kim loại tích điện bằng nhau và trái dấu, đặt song song với nhau, còn ở gần bờ các bản kim loại, điện trường không đều.