Tóm tắt công thức và lý thuyết chương điện tích – điện trường ( chuẩn)

TÓM TẮT CÔNG THỨC VÀ LÝ THUYẾT CHƯƠNG ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG

I. Cách nhiễm điện. Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng

II. Định luật Cu lông:

          Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q₁; q₂ đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là  có: \(\overrightarrow{F_{12}} ;\overrightarrow{F_{21}}\)

- Điểm đặt: trên 2 điện tích.

          - Phương: đường nối 2 điện tích.

          - Chiều:       + Hướng ra xa nhau nếu          q₁.q₂ > 0  (q₁; q₂ cùng dấu)

                             + Hướng vào nhau nếu            q₁.q₂ < 0  (q₁; q₂ trái dấu)

- Độ lớn: \(F=k\frac{\left | q_{1}.q_{2} \right |}{\varepsilon .r^{2}}\)  ; k = 9.10^{9 \((\frac{N.m^{2}}{C^{2}})\)}     (ghi chú: F là lực tĩnh điện)

- Biểu diễn:

3. Vật dẫn điện, điện môi:

+ Vật (chất) có nhiều điện tích tự do ® dẫn điện

+ Vật (chất) có chứa ít điện tích tự do ® cách điện. (điện môi)

4. Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số

III. Điện trường

+ Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.

+ Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.

    \(\vec{E} =\frac{\vec{F}}{q}\Rightarrow \vec{F} =q.\vec{E}\) Đơn vị: E(V/m)

q > 0 :\(\vec{F}\)  cùng phương, cùng chiều với \(\vec{E}\) .

q < 0 : \(\vec{F}\)  cùng phương, ngược chiều với. \(\vec{E}\)

+ Đường sức điện trường: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ CĐĐT tại điểm đó.

Tính chất của đường sức:

- Qua mỗi điểm trong đ.trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường.

- Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm.

- Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau.

- Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại

+ Điện trường đều:

- Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau.

- Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau

+ Véctơ cường độ điện trường \(\vec{E}\) do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có:   - Điểm đặt: Tại M.

- Phương:    đường nối M và Q

- Chiều:       Hướng ra xa Q nếu Q > 0

Hướng vào Q nếu Q <0

- Độ lớn:

- Biểu diễn

+ Nguyên lí chồng chất điện trường: \(\vec{E}=\vec{E_{1}}+\vec{E_{2}} +....+ \vec{E_{n}}\)

Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường  

IV. Công của lực điện trường:  Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường

A_MN = q.E. \(\overline{M'N'}\) = q.E.d_MN

(với  d = \(\overline{M'N'}\) là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox với chiều dương của trục ox là chiều của đường sức)

. Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích

A_MN = W_M - W_N = q V_M - q.V_N =q(V_M-V_N)=q.U_MN

. Thế năng điện trường - Điện thế tại các điểm M,N

+ Đối với điện trường đều giữa hai bản tụ : \(W_{M}=qEd_{M} ;W_{N}=qEd_{N}(J) ;V_{M}=Ed_{M} ;V_{N} =E d_{N} (V)\)

  d_M, d_N là khoảng cách từ điểm M,N đến bản âm của tụ

+ Đối với điện trường của một điện tích: 

Điện thế : \(V_{M} = \frac{W_{M}}{q}\)     suy ra: \(V_{M} =k\frac{Q}{r_{M}}\)      

  d_M=r_M, d_N=r_N là khoảng cách từ Q đến M,N

+ Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó

. Liên hệ giữa E và U

   \(E=\frac{U_{MN}}{M'N'}\)      hay :  \(E=\frac{U}{d}\)        

* Ghi chú: công thức chung cho 3 phần 6, 7, 8:

\(U_{MN}=V_{M}-V_{N}=\frac{A_{MN}}{q}=E.d_{MN}\)

V. Vật dẫn trong điện trường

- Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện (vdcbđ)

+ Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không.

+ Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài

+ Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau

+ Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật, sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn)

VI. Điện môi trong điện trường

- Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài

VII. Tụ điện

- Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi

Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau

- Điện dung của tụ : Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ  

      \(C=\frac{Q}{U}\)     (Đơn vị là F.)

Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: 

\(C=\frac{\varepsilon .S}{9.10^{9}.4\pi .d}\)

Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản.

Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.

- Ghép tụ điện song song, nối tiếp

- Năng lượng của tụ điện: \(W=\frac{Q.U}{2} =\frac{C.U^{2}}{2} =\frac{Q^{2}}{2C}\)

- Năng lượng điện trường: Năng lượng của tụ điện chính là năng lượng của điện trường trong tụ điện. 

Tụ điện phẳng \(W=\frac{\varepsilon .E^{2}.V}{9.10^{9}.8.\pi }\)

với V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng

Mật độ năng lượng điện trường:       

\(w=\frac{W}{V}=\frac{\varepsilon E^{2}}{k8\pi }\)