Thế nào là vật dẫn cân bằng điện

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN GIAÙO TRÌNH VAÄT LYÙ ÑAÏI CÖÔNG PHAÀN 2: ÑIEÄN - TÖØ HOÏC CHƯƠNG 2 VẬT DẪN - ĐiỆN MÔI GV: PGS.TS. NGUYEÃN KHAÙNH DUÕNG
2. BÀI 1 VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐiỆN
3. §1. Vật dẫn 1.1. Vật dẫn: - Vật dẫn là những vật có các phần tử tải điện chuyển động tự do trong toàn vật [kim loại dẫn điện tốt]. - Vật cách điện [điện môi] là những vật không có các phần tử tải điện tự do, điện trở rất lớn [các chất vô cơ]. - Bán dẫn là các chất trung gian giữa dẫn điện và cách điện Giải thích tính chất dẫn điện của vật dẫn theo thuyết cấu tạo nguyên tử và thuyết vùng năng lượng.
4. 1.2. Vật dẫn cân bằng tĩnh điện a. Định nghĩa - Điều kiện cân bằng tĩnh điện - Vật dẫn có các phần tử tải điện ở trạng thái ổn định [tự do], không chuyển động. - Khi đặt vật dẫn vào điện trường ngoài Eo, các điện tích dương chuyển động về một phía theo chiều điện trường, các điện tích Trong vật động theoất ều ngược lại. âm chuyển dẫn xu chi hiện điện trường E’ ngược chiều với Eo. Khi E’ = Eo, trạng thái cân bằng được thiết lập.
5. - Để có sự cân bằng tĩnh điện cần điều kiện: + Véctơ cường độ điện trường bên trong vật dẫn bằng 0: Etr = Eo+E’ = 0. + Ở bề mặt của vật dẫn véc tơ cường độ điện trường E vuông góc với mặt vật dẫn. Thành phần tiếp tuyến Et của véctơ E phải bằng 0 tại mọi điểm trên mặt vật dẫn: Et = 0 và E = En
6. b. Tính chất: Vật dẫn là một khối đẳng thế, mặt - vật dẫn là một mặt đẳng thế: N N  ∫ ∫E Eds = ds = 0 VM – VN = t M M Bên trong vật dẫn điện tích bằng - không: E   ∑ q i = ∫ DdS = ∫ ε o εEdS = 0 N M S S
7. - Với vật dẫn rỗng, điện tích truyền hết ra mặt ngoài [nằm ở một lớp mỏng sát mặt ngoài]. Nếu đặt một vật dẫn khác bên trong vật dẫn rỗng thì sẽ không bị ảnh hưởng bởi điện trường ngòai. Vật dẫn rỗng gọi là một màn điện [hình bên].
8. - Sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn chỉ phụ thuộc vào hình dạng của mặt đó. Điện tích tập trung ở chỗ lồi lớn hơn chỗ lõm. Tạo ra: • Hiệu ứng mũi nhọn. • Hiện tượng gió điện: điện trường ở mũi nhọn rất lớn, làm ion hóa các phân tử khí ở quanh nó. Các h ạt mang điện trái dấu với điện tích ở mũi nhọn bị hút vào, điện tích cùng dấu bị đẩy ra xa, kéo theo các phân tử khí, tạo ra một luồng “gió điện” ở gần đầu mũi nhọn.
9. Ứng dụng: - Máy phát tĩnh điện, tụ điện - Lồng Farađây chống nhiễu - Dây bọc kim chống nhiễu - Các bộ phận bằng kim loại của máy tĩnh điện có dạng mặt cong để tránh thất thoát điện tích. - Làm các mũi tên kim loại để phóng nhanh điện tích tập trung trên vật ra ngòai khí quyển [trên thân máy bay]. - Cột thu lôi, đầu trên nhọn, đầu dưới nối đất...
10. 2.3. Hiện tượng điện hưởng Hiện tượng các điện tích cảm ứng xuất hiện trên vật dẫn khi đặt trong điện trường ngòai gọi là hiện tượng điện hưởng. Điện hưởng một Điện hưởng toàn phần phần
11. § 2. Tụ điện: 2.1. Định nghĩa: Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt cạnh nhau, ngăn cách bởi một chất điện môi, sao cho giữa chúng xẩy ra điện hưởng toàn phần.
12. 2.2. CÁC LOẠI TỤ ĐIỆN TỤ HÓA +
13. TỤ GỐM
14. TỤ GIẤY
15. TỤ MICA
16. HÌNH DẠNG CỦA TỤ ℓ Tụ phẳng Tụ hình Tụ hình cầu trụ Tụ hóa Tụ xoay [không khí] học
17. 2.2. Tính chất: - Điện tích xuất hiện trên hai mặt đối diện của hai vật dẫn có giá trị đối nhau: q1 + q2 = 0 - Giá trị điện tích: q1= C[V1-V2] và q2= - C[V – V2] với C là điện dung của tụ điện. - Trong tụ điện, điện thế của bản tích điện dương lớn hơn điện thế bản âm: hiệu điện thế U = V1 – V2 > 0
18. 2.3. Điện dung của tụ điện: Đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế xác định: Q [ F] C= U ε o εS - Tụ điện C= d phẳng: ện 4πε o εR 1 R 2 - Tụ đi C= R 2 − R1 cầu: 2ππo ε C= - Tụ điện R  ln 2  R  trụ:  1 n 1 1 1 1 1 tiếp: C = C + C + ... + C = ∑ C - Ghép tụ nối i =1 tđ 1 2 n i n - Ghép tụ song song: Ctđ = C1 + C2 +...+ Cn= ∑ C i i =1
19. § 3. Năng lượng điện trường: 1. Năng lượng tụ điện: - Khi nạp điện cho tụ điện, nguồn điện sinh ra công để đưa các điện tích đến các bản của tụ điện: U 1 [J] A = ∫ Cudu = CU2 2 0 - Công này biến thành thế năng của hệ điện tích trên tụ, chính bằng năng lượng của tụ điện: 1 Q2 1 1 [J] 2 W = CU = = QU 2 2C 2
20. 2. Năng lượng điện trường: • Điện tích mang năng lượng định xứ trong điện trường do nó sinh ra, tức là điện trường mang năng lượng. • Xét điện trường đều giữa hai bản của một tụ điện phẳng. Năng lượng của hệ sẽ là: 2 2 1 ε o εSU U 1 1 1 2 = ε o ε   Sd = ε o εE 2 V W = CU = 2 2 d 2  d 2 • Mật độ năng lượng điện trường: W 1 2 w= = ε o εE V 2 • Với điện trường không đồng nhất, năng lượng xác định theo biểu thức: 1 W = ∫ dW = ε o ε ∫ E 2 dV 2 V V

Page 2

YOMEDIA

Vật dẫn: - Vật dẫn là những vật có các phần tử tải điện chuyển động tự do trong toàn vật [kim loại dẫn điện tốt]. - Vật cách điện [điện môi] là những vật không có các phần tử tải điện tự do, điện trở rất lớn [các chất vô cơ]. - Bán dẫn là các chất trung gian giữa dẫn điện và cách điện Giải thích tính chất dẫn điện của vật dẫn theo thuyết cấu tạo nguyên tử và thuyết vùng năng lượng....

03-06-2012 797 60

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

Trong phần 1 của chương trình Vật lý 11 học về Điện tích điện trường, các bạn học sinh lớp 11 đã được biết về vật dẫn điện, vật không dẫn điện[điện môi], và điện trường. Hôm nay, trung tâm gia sư Hà Nội sẽ cùng các bạn tóm tắt lại lý thuyết về sự tương tác giữa vật dẫn điện, điện môi khi chúng được đặt trong điện trường sẽ như thế nào nhé.

I. Vật dẫn trong điện trường:

1. Trạng thái cân bằng điện:

– Một vật dẫn có thể được tích điện bằng hưởng ứng, cọ xát, hay tiếp xúc.

– Tuy nhiên dòng điện chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn. Khi trong vật dẫn không còn dòng điện nữa. Vật rắn cân bằng tĩnh điện.

2. Điện trường trong vật dẫn tích điện:

– Bên trong vật dẫn điện trường bằng không.

– Đối với vật dẫn rỗng, điện trường ở phần rỗng bằng không nếu ở phần này không có điện tích.

– Cường độ điện trường tại một điểm trên mặt ngoài vật dẫn vuông góc với mặt vật.

Ứng dụng: Chế tạo ra màn chắn tĩnh điện. Các máy tĩnh điện thường được đặt trong một vỏ bằng kim loại để tránh ảnh hưởng điện bên ngoài. Vỏ kim loại đó giữ vai trò của màn điện. Các đèn điện tử, các dây điện thoại, dây micrô đều được bọc ở ngoài bằng những lưới thép. Lưới thép có tác dụng như một màn điện giữ cho chế độ làm việc của đèn và dòng điện chạy trong dây được ổn định, không bị nhiễu bởi ảnh hưởng điện bên ngoài .Ðể giữ cho điện thế của màn không đổi, người ta nối màn điện với đất. Nếu trên màn điện có các điện tích thì các điện tích này sẽ theo dây dẫn truyền xuống đất. Dây nối với đất được gọi là dây “mass”.

3. Điện thế của vật dẫn tích điện.

– Điện thế tại mọi điểm trên mặt ngoài vật dẫn có giá trị bằng nhau.

– Điện thế tại mọi điểm bên trong vật dẫn bằng nhau và bằng điện thế trên mặt ngoài vật dẫn.

– Vật dẫn là vật đẳng thế.

4. Sự phân bố điện tích ở vật dẫn tích điện.

– Ở một vật dẫn rỗng nhiễm điện, điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật dẫn.

– Điện tích phân bố trên mặt ngoài vật dẫn không đều. Ở những chỗ lồi điện tích tập trung nhiều hơn; ở những chỗ mũi nhọn điện tích tập trung nhiều nhất; ở chỗ lõm hầu như không có điện tích.

– Điện tích phân bố trên mặt ngoài không đều, nên cường độ điện trường ở mặt ngoài của vật dẫn cũng khác nhau.

– Nơi nào điện tích tập trung nhiều hơn, điện trường ở đó mạnh hơn.

Ứng dụng: Chế tạo ra cột thu lôi. Những tia sét với điệp áp và dòng điện vô cùng lớn sẽ được cung cấp một đường dẫn với điện trở thấp dẫn xuống mặt đất, có thể tạo thành các dòng điện khi có sét đánh. Nếu có sét đánh, cột thu lôi sẽ mang dòng điện có hại ra khỏi toàn nhà và xuống mặt đất an toàn.

II. Điện môi trong điện trường.

– Khi đặt một vật điện môi trong điện trường thì điện môi bị phân cực.

– Do sự phân cực của điện môi nên mặt ngoài của điện môi trở thành các mặt nhiễm điện.

Hy vọng thông qua bài viết này, các bạn học sinh lớp 11 có thể nhớ lại những kiến thức lớp 11 một cách khoa học để có thể áp dụng chúng một cách linh hoạt vào việc giải các bài tập vật lý 11. Trung tâm gia sư chúc các bạn thành công.

 Nguồn Gia sư lớp 11