Điện trường là một đại lượng được tạo ra bởi một điện tích và tác động lên không gian xung quanh điện tích đó, trong đó ảnh hưởng của điện trường chỉ được cảm nhận bởi các điện tích khác. Khi một điện tích khác nằm trong điện trường do một điện tích tạo ra, điện tích đó sẽ cảm nhận được ảnh hưởng dưới dạng một lực điện.
Định nghĩa về điện trường, như đã giải thích trong bài viết về điện trường, có thể được hiểu bằng tư duy, nhưng cũng có thể được hình dung trong tâm trí. Để hình dung điện trường, người ta sử dụng các đường sức điện. Đường sức điện là một tập hợp các đường được vẽ xung quanh một điện tích để chỉ ra sự hiện diện của nó. Bởi vì chúng nhằm mục đích chứng minh sự hiện diện của điện trường, nên có mối quan hệ giữa các đường này và điện trường. Nói cách khác, độ lớn và hướng của điện trường có thể được giải thích thông qua sơ đồ các đường sức điện.
Dưới đây là mối quan hệ giữa hướng và cường độ của điện trường với các đường sức điện trường:
Đầu tiênTheo định luật bảo toàn khối lượng, hướng của điện trường là ra xa điện tích dương và hướng về phía điện tích âm. Do đó, hướng của các đường sức điện trường cũng là ra xa điện tích dương và hướng về phía điện tích âm. Nếu một điện tích dương nằm gần một điện tích âm, các đường sức điện trường được mô tả là kéo dài từ điện tích dương về phía điện tích âm. Ngược lại, nếu một điện tích dương nằm gần một điện tích âm, các đường sức điện trường được mô tả là kéo dài từ mỗi điện tích dương và ra xa nhau.
Thứ hai , cường độ điện trường được biểu thị bằng khoảng cách giữa các đường sức điện. Khoảng cách giữa các đường sức điện càng gần thì cường độ điện trường càng lớn và khoảng cách giữa các đường sức điện càng xa thì cường độ điện trường càng nhỏ.
Tại sao các đường sức điện càng gần nhau thì điện trường càng mạnh? Để hiểu điều này, hãy xem xét lời giải thích sau. Giả sử một điện tích dương nằm ở tâm của một quả cầu và các đường sức điện tỏa ra theo nhiều hướng khác nhau, xuyên qua bề mặt của quả cầu. Nếu số lượng đường sức điện là N và diện tích bề mặt của quả cầu là 4πr²2 Khi đó, số lượng đường kẻ trên một đơn vị diện tích, hay mật độ đường kẻ, là N/4πr.2Dựa trên công thức này, với cùng một giá trị N, nếu r nhỏ hơn thì khoảng cách giữa các đường dây gần hơn và nếu r lớn hơn thì khoảng cách giữa các đường dây xa hơn. Công thức tính cường độ điện trường là E = kq/r2 Điều này cũng cho thấy cường độ điện trường tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. r càng nhỏ thì cường độ điện trường càng lớn, và r càng lớn thì cường độ điện trường càng nhỏ.
Dựa trên những phân tích trên, có thể kết luận rằng nếu r nhỏ hơn (càng gần điện tích), cường độ điện trường càng lớn và khoảng cách giữa các đường sức điện cũng càng gần. Ngược lại, nếu r lớn hơn (càng xa điện tích), cường độ điện trường càng nhỏ và khoảng cách giữa các đường sức điện cũng càng xa.
Thứ ba , số lượng đường sức điện tỷ lệ thuận với cường độ điện trường. Càng nhiều đường sức điện, cường độ điện trường càng lớn. Càng ít đường sức điện, cường độ điện trường càng nhỏ.
Ví dụ về bài toán
1. Đề thi Vật lý Quốc gia THPT năm 2012/2013, Đề thi SA 55, Số 28
Từ hình ảnh hiển thị đường sức từ giữa hai điện tích đặt gần nhau dưới đây, ta có thể thấy...
Cuộc thảo luận
Các đường sức điện trường, hay đường sức điện, được vẽ từ điện tích dương về phía điện tích âm. Nếu một điện tích dương và một điện tích âm được đưa lại gần nhau, các đường sức điện sẽ xuất hiện như trong đáp án A.
Đáp án đúng là A.
2. Đề thi Vật lý Quốc gia THPT năm 2012/2013, Đề thi SA 60, Số 28
Hai điện tích được đưa lại gần nhau trên một đường thẳng nối liền, tạo ra các đường sức điện trường. Hình ảnh đúng là…
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là D.
3. Đề thi Vật lý Quốc gia THPT năm 2012/2013, Đề thi SA 65, Số 28
Đường sức điện trường chính xác giữa hai điện tích là…
Cuộc thảo luận
Đáp án đúng là D.
