Tổng hợp Lý thuyết Vật Lí 11 HKII - CHƯƠNG 3 Chân trời sáng tạo (hay, chi tiết) | Kiến thức trọng tâm Vật Lí 11

Chương 3: Điện trường

Bài 11: Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện

1. Sự tương tác giữa các điện tích

Hai loại điện tích

- Một vật bị nhiễm điện có khả năng hút các vật nhẹ khác thì được gọi là vật tích điện.

- Có 2 loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm.

- Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.

- Đơn vị đo điện tích là culông (C).

Lưu ý: vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới vị trí mà ta xét có thể được xem là một điện tích điểm.

- Điện tích nguyên tốc có giá trị bằng độ lớn điện tích của một hạt mang điện tồn tại độc lập trong tự nhiên và có giá trị: e = 1,6.10^-19 C

- Tất cả các vật tích điện đều có độ lớn điện tích q luôn là một bội số của điện tích nguyên tố: q = ne với n là số tự nhiên.

Sự nhiễm điện của các vật

- Nhiễm điện do cọ xát: là sự nhiễm điện khi các vật khác bản chất, tring hoà về điện được cọ xát với nhau, khi đó hai vật nhiễm điện trái dấu.

Ví dụ: cọ xát lược nhựa với tóc, lược nhựa bị nhiễm điện âm và hút được mẩu giấy vụn.

- Nhiễm điện do tiếp xúc: là sự nhiễm điện khi một vật trung hoà về điện đặt tiếp xúc với một vật nhiễm điện. Khi đó hai vật nhiễm điện cùng dấu.

- Nhiễm điện do hưởng ứng: là sự nhiễm điện khi một vật A (vật dẫn điện) trung hoà về điện đặt gần (không tiếp xúc) với một vật B nhiễm điện. Khi đó, hai đầu vật A, gần và xa vật B, lần lượt nhiễm điện trái dấu và cùng dấu với vật B. Khi đưa vật A ra xa vật B, vật A trở về trạng thái trung hoà như ban đầu.

2. Định luật Coulomb

Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng, q₁, q₂ là các giá trị đại số của hai điện tích. Trong hệ đơn vị SI, với là hằng số điện.

Lưu ý: khi đặt hai điện tích vào một môi trường điện môi đồng chất, lực tương tác tĩnh điện sẽ giảm e lần so với khi đặt chúng trong chân không.

Lưu ý: Xét điện tích q chịu tác dụng vởi lực tĩnh điện của n điện tích điểm, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q được xác định:

Bài 12: Điện trường

1. Cường độ điện trường

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.

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.

Đơn vị cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m).

- Độ lớn của cường độ điện trường là:

2. Cường độ điện trường của điện tích điểm

Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm

Cường độ điện trường của một điện tích điểm: Q > 0 và Q < 0

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, 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 e lần so với điểm trong chân không:

- Xét hệ có n điện tích điểm Q1, Q2, …,Qn. Cường độ điện trường do mỗi điện tích điểm gây ra tại điểm M là . Khi đó, cường độ điện trường tổng hợp tại điểm M là:

3. Đường sức điện

Điện phổ

Hình ảnh của điện phổ

Khái niệm đường sức điện

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

Đường sức điện có các đặc điểm sau:

+ Tại mỗi điểm trong điện trường chỉ có một đường sức điện đi qua. Số lượng đường sức điện qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường sức tại một điểm trong không gian đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó.

+ Các đường sức điện là những đường cong không kín. Đường sức điện phải bắt đầu từ một điện tích dương (hoặc ở vô cực) và kết thức ở một điện tích âm (hoặc ở vô cực).

Khái niệm điện trường đều

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, các đều nhau.

Bài 13: Điện thế và thế năng điện

1. Thế năng điện. Điện thế

Công của lực điện

Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, lực điện là lực thế và điện trường là một trường thế.

Thế năng điện

Thế năng điện của một điện tích q tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường để dịch chuyển điện tích q từ điểm đó ra xa vô cùng.

Trong hệ SI, thế năng điện có đơn vị là jun (J).

Điện thế

Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho thế năng điện tại vị trí đo và được xác định bằng công mà ta cần thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó:

Trong hệ SI, điện thế có đơn vị là vôn (V).

Hiệu điện thế

Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường để dịch chuyển một đơn vị điện tích giữa hai điểm đó và được xác định bằng biểu thức:

Trong hệ SI, hiệu điện thế có đơn vị là vôn (V).

Mối liên hệ giữa cường độ điện trường với hiệu điện thế

Với d là khoảng cách giữa hai điểm đang xét trên phương của vecto cường độ điện trường.

3. Chuyển động của điện tích trong điện trường đều

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu song song với vecto cường độ điện trường

Tốc độ của hạt electron tại bản dương (vận tốc ban đầu bằng 0):

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu vuông góc với vecto cường độ điện trường

- Quỹ đạo chuyển động của electron giống với quỹ đạo của chuyển động ném ngang

- Trên phương Ox: electron chuyển động thẳng đều với tốc độ v₀.

- Trên phương Oy: lực điện gây ra gia tốc

Bài 14: Tụ điện

1. Điện môi trong điện trường

Những vật được cấu tạo từ các chất chứa ít hoặc không có hạt mang điện tự do, không cho điện tích chạy qua được gọi là điện môi. Ví dụ: nhựa, cao su, thuỷ tinh, sứ,…

- Khi điện môi được đặt trong một vùng không gian có điện trường, mỗi nguyên tử của điện môi bị phân cực và làm cho cả khối điện môi bị phân cực với hai mặt tích điện trái dấu nhau. Điều này dẫn đến điện trường tổng hợp bên trong khối điện môi có độ lớn nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài.

- Mỗi chất điện môi được đặc trưng bởi hằng số điện môi, kí hiệu là e.

2. Tụ điện

Khái niệm tụ điện

Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Mỗi vật dẫn được gọi là một bản của tụ điện.

- Khi nối hai bản của tụ điện vào hai cực của nguồn điện, hai bản này sẽ tích điện bằng nhau nhưng trái dấu, đây là quá trình nạp điện cho tụ. Khi nối hai bản của tụ với điện trở thì quá trình này là phóng điện.

Điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:

Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F).

Lưu ý: điện dung của tụ điện phẳng được xác định bằng công thức: với d là khoảng các giữa hai bản tụ, S là diện tích đối diện của hai bản tụ.

3. Ghép tụ điện

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

Bộ tụ điện ghép song song

U = U₁ = U₂ = … = U_n

Q = Q₁ + Q₂ + … + Q_n

C_b = C₁ + C₂ + … + C_n

Bài 15: Năng lượng và ứng dụng của tụ điện

1. Năng lượng tụ điện

Năng lượng điện trường được dự trữ bên trong tụ điện:

2. Ứng dụng của tụ điện

Phát triển các thiết bị thông minh: xe điện, điện thoại, máy tính, …

Kết luận

Trên đây là tổng hợp các công thức Vật lý hk2, Các bạn có thể tham khảo và ôn tập cho các kỳ thi sắp tới. Hy vọng rằng bài viết này của Điểm 10+ sẽ hữu ích đối với bạn.

Tham khảo KHÓA HỌC VẬT LÝ 11: TẠI ĐÂY