Điện trường

Ngoài ra, hãy nghiên cứu thêm phần thảo luận về các câu hỏi liên quan đến điện trường và các ví dụ về điện trường.

Để dễ hiểu hơn về lực điện có thể tác dụng từ xa, khái niệm trường đã được giới thiệu. Khái niệm trường điện được phát triển bởi nhà khoa học người Anh Michael Faraday (1791–1867).

Định nghĩa

Giả sử một thanh thủy tinh ban đầu trung tính về điện. Sau khi được cọ xát với một miếng vải, thanh thủy tinh trở nên tích điện. Khi thanh thủy tinh có điện tích , một điện trường đồng thời xuất hiện xung quanh thanh thủy tinh. Nếu thanh thủy tinh trở lại trạng thái trung tính, điện trường đồng thời biến mất khỏi không gian. Vì vậy, sự tồn tại của điện trường không thể tách rời khỏi sự hiện diện của điện tích. Điện trường không phải là một loại vật chất như không khí và cũng không phải là một loại sóng như sóng điện từ, mà là một thứ được tạo ra bởi điện tích và ảnh hưởng đến không gian xung quanh điện tích đó, nơi mà ảnh hưởng của nó chỉ được cảm nhận bởi các điện tích khác.

Để kiểm tra xem có tồn tại điện trường trong không gian hay không, người ta giả định rằng có một điện tích thử trong không gian đó. Điện tích thử là một điện tích (Q) rất nhỏ, tạo ra một điện trường rất nhỏ và do đó có thể bỏ qua. Tuy nhiên, điện tích thử có thể cảm nhận được ảnh hưởng của điện trường do các điện tích khác tạo ra. Điện tích thử chỉ được đặt vào để điều tra xem có tồn tại điện trường hay không. Nếu có, điện tích thử sẽ chịu ảnh hưởng dưới dạng lực điện. Ngược lại, nếu không có, điện tích thử sẽ không chịu lực điện.

Hãy nhìn vào bức tranh bên cạnh.
Trong hình 1, điện tích là +q₁ và điện tích +q₂ tạo ra điện trường trong không gian xung quanh. Khi đặt một điện tích thử +q._o Tại một điểm trong không gian, điện tích thử là +q_o trải nghiệm lực điện. F₁ là lực điện do điện tích +q tác dụng₁ ở điện tích thử nghiệm +q_o và F₂ là lực điện do điện tích +q tác dụng₂ ở điện tích thử nghiệm +q_oTrong hình 2, khi điện tích thử được loại bỏ, từ trường vẫn còn và không biến mất khỏi điểm đó. E₁ là điện trường được tạo ra bởi điện tích +q₁ và E₂ là điện trường được tạo ra bởi điện tích +q₂.

Cường độ trường

Điện trường là một đại lượng vectơ, có cả độ lớn và hướng. Cường độ điện trường tại một điểm được định nghĩa là lực điện do một điện tích tác dụng lên một điện tích thử dương đặt tại điểm đó, chia cho độ lớn của điện tích thử.
Thông tin :
E = cường độ trường
F = lực điện
q = độ lớn của điện tích thử
Thông tin :
Q = điện tích
r = khoảng cách giữa điện tích và điện tích thử
(đọc: epsilon zero) = hằng số điện môi của không gian trống = 8,854 x 10⁻¹⁰^-12 C²/Nm²
k = hằng số Coulomb = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Đơn vị của lực điện là Newton và đơn vị của điện tích là Coulomb, vì vậy đơn vị của cường độ điện trường là Newton/Coulomb, viết tắt là N/C.

Arah

 
Hãy nhìn vào bức tranh bên cạnh.
Trên Hình 1aMột điện tích dương (+Q) tác dụng một lực điện lên một điện tích thử dương (+q), trong đó hướng của lực điện (F) hướng ra xa điện tích +Q.
Trên Hình 1bKhi điện tích thử được loại bỏ, tại điểm đó sẽ có một điện trường (E) có hướng ngược lại với điện tích Q.
Trên Hình 2aMột điện tích âm (-Q) tác dụng một lực điện lên một điện tích thử dương (+q), trong đó hướng của lực điện (F) tiến về phía điện tích -Q.
Trên Hình 2bKhi điện tích thử được loại bỏ, tại điểm đó có một điện trường (E) có hướng gần với điện tích -Q.
Dựa trên hình ảnh và giải thích ở trên, có thể kết luận rằng hướng của trường là từ xa điện tích dương và hướng về phía điện tích âm.

Ví dụ về bài toán

1. Điểm A nằm trong một điện trường. Cường độ điện trường tại điểm A là 0,4 N/C. Nếu đặt một vật có điện tích 0,2 C tại điểm A, lực Coulomb tác dụng lên vật đó là...
A. 0,2N
B. 0,4N
C. 0,6N
D. 0,7N
E. 0,8 N
Cuộc thảo luận :
Người ta biết rằng :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Yêu cầu :
Lực điện?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Đáp án đúng là E.

2. Một điểm tích điện q Một điện tích nằm ở điểm A trong điện trường do điện tích (+) tạo ra, sao cho nó chịu một lực 0,1 N hướng về phía điện tích q. Nếu cường độ điện trường tại điểm A là 0,02 N/C, thì độ lớn và loại điện tích q là...
A. 5,0°C, dương
B. 5,0 C, âm
C. 4,0 C, dương
D. 2,5°C, âm
E. 2,5°C, dương
Cuộc thảo luận :
Người ta biết rằng :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Yêu cầu :
Độ lớn và hướng của điện tích q là bao nhiêu?
Jawab :
Độ lớn của điện tích q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Loại điện tích q:
Lực Coulomb có hướng về phía điện tích q, do đó điện tích q phải có giá trị dương.