Cường độ điện trường là một trong những nội dung đặc biệt quan trọng trong chương trình vật lý tại bậc trung học phổ thông. Toàn bộ những kiến thức về điện trường, lực điện trường, cường độ điện trường sẽ được chúng thông chia sẻ ngay sau đây!
Điện trường là gì?
Điện trường là môi trường dưới dạng vật chất bao quanh điện tích, được gắn liền với điện tích. Điện trường còn tác dụng lực điện lên các điện tích khác được đặt bên trong nó.
Những nơi nào có điện tích, thì xung quanh chúng đều có điện trường. Cường độ dòng điện được đo bằng ampe kế.
Cường độ điện trường là gì?
Giả sử có một điện tích điểm Q được nằm tại điểm O, điện tích này có khả năng tạo ra một điện trường xung quanh nó. Đặt tại đó một điện tích điểm thử q, xét lực điện tác dụng lên q này.
Như chúng ta đã biết, theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa Q lực điện sẽ càng nhỏ. Do đó, điện trường tại các điểm càng xa Q thì sẽ càng trở nên bị yếu đi.
Vì thế, cường độ điện trường tại một điểm được là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Chúng được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F được tác dụng lên điện tích thử q (điều kiện q >0) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
Công thức tính cường độ điện trường như thế nào?
Cường độ điện trường tính bằng thương độ lớn lực điện F được tác dụng lên điện tích thử q (điều kiện q > 0) được đặt tại điểm đó và độ lớn của q. Như vậy chúng ta có công thức tính như sau:
E=F/q
Trong đó:
- E: là cường độ điện trường tại điểm ta xét (đơn vị V/m).
- F: là độ lớn của lực được tác dụng lên điện tích thử tại điểm ta xét (N).
- q: là đại lượng độ lớn của điện tích (C).
Vectơ cường độ điện trường
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ, chúng được gọi là vectơ cường độ điện trường. Theo đó, ta có công thức cường độ điện trường như sau:
Vectơ cường độ điện trường E có đặc điểm:
- Có phương, chiều trùng với phương chiều của lực điệnn được tác dụng lên điện tích thử q dương;
- Chiều dài (môđun) biểu diễn độ lớn cường độ điện trường theo tỉ xích nào đó.
Đặc điểm của vectơ cường độ điện trường khi đặt tại điểm M:
- Điểm đặt: Tại M.
- Phương: đường nối M và Q
- Chiều: được hướng ra xa Q, nếu Q > 0 và hướng vào Q nếu Q <0.
Đơn vị đo cường độ điện trường
Đơn vị của cường độ điện trường là vôn trên mét (kí hiệu là V/m).
Tìm hiểu về nguyên lý chồng chất điện trường
Giả sử có 2 điện tích tại điểm K1 và K2 gây ra tại điểm O, ta được 2 vectơ cường độ điện trường là E1 và E2.
Khi đó, nguyên lý chồng chất điện trường được phát biểu như sau:
Các điện trường của vectơ E1 và E2 lần lượt được tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Vì thế cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng của vectơ E1 và E2.
Bài tập vận dụng
Để giúp các em học sinh có thể hiểu rõ hơn về cường độ điện trường, bài viết sau đây chúng tôi sẽ đưa ra một số bài tập vận dụng thực tiễn cụ thể như sau:
Ví dụ 1:
Ta có một điện tích q trong nước (ε = 81) tại điểm M cách điện tích khoảng r = 26 cm, điện trường E = 1,5.104 V/m. Hỏi tại điểm N cách điện tích q khoảng r = 17 cm sẽ có cường độ điện trường bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ví dụ 2:
Xác định vectơ của cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C một khoảng tầm 3 cm.
Hướng dẫn:
- q > 0 nên véctơ E có góc đặt tại M, chiều đi ra xa điện tích q
- Độ lớn:
Ví dụ 3:
Cho hai điểm A và B nằm trên một đường sức điện gây ra bởi điện tích q > 0. Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là: 36 V/m, tại B: 9 V/m.
Yêu cầu:
- Cần xác định cường độ điện trường trung điểm M của đoạn thẳng AB.
- Khi đặt tại M một điện tích q0 = -10-2C, lực điện tác dụng lên nó có độ lớn bằng bao nhiêu? Yêu cầu xác định phương chiều của lực này.
Hướng dẫn:
b. Lực điện do điện trường tác dụng lên điện tích q0 được đặt tại M là:
F = |q0|E = 0,16 N, chúng ngược hướng với véctơ E.
Ví dụ 4:
Cho một electron có q= -1,6.10-19 C,. khối lượng của nó bằng 9,1.10-31 kg. Yêu cầu xác định độ lớn gia tốc a được e thu được khi được đặt trong điện trường đều E = 100 V/m.
Hướng dẫn:
Ta có:
Hy vọng với những chia sẻ trên đây của chúng tôi về cường độ điện trường là gì sẽ giúp các bạn củng cố vững chắc hơn kiến thức về nội dung này. Từ đó giúp vận dụng để giải được nhiều bài toán hơn, cũng như áp dụng nhiều trong cuộc sống. Hãy nhấn theo dõi ngay thapgiainhietliangchi.com của chúng tôi để có thể liên tục cập nhật được cho mình những thông tin và kiến thức bổ ích nhất nhé!
