Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao

    Bài 6. Vật dẫn và điện môi trong điện trườngBài 6. Vật dẫn và điện môi trong điện trườngBài 6. Vật dẫn và điện môi trong điện trườngBài 6. Vật dẫn và điện môi trong điện trường

    Bài 6. Vật dẫn và điện môi trong điện trường –

    Bài này sẽ khảo sát những tính chất của vật dẫn và điên môi khi chúng được đặt trong điện trường. Chú ý rằng một vật dẫn tích điện cũng có thể coi là vật dẫn đặt trong điện trường.Hình 61. Trên mặt vật dẫn, vectơ cường độ điện trường vuÔng góc VỞi mặt vật Nếu trong phần rỗng của vật dẫn có một điện tích, thì điện trường trong phần rỗng đó bằng bao nhiêu ?281. Vật dẫn trong điện trường a) Trạng thái cân bằng điện Một vật dẫn có thể được tích điện bằng hưởng ứng, bằng cọ xát hay bằng tiếp xúc. Dù được tích điện bằng cách nào, thì lúc đầu của quá trình tích điện cũng có sự di chuyển các điện tích tự do và tạo thành dòng điện trong vật dẫn. Tuy nhiên, dòng điện chỉ tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn. Khi trong vật dẫn không còn dòng điện nữa, người ta nói vật dẫn cân bằng tĩnh điện, hay cũng nói tắt là cân bằng điện. Sau này, khi nói vật dẫn trong điện trường, ta hiểu ngầm rằng chỉ nói đến trường hợp vật dẫn cân bằng điện trong điện trường. b) Điện trường trong vật dẫn tích điện Thí nghiệm chứng tỏ rằng bên trong vật dân, điện trường bằng không. Điều đó cũng dễ hiểu, vì trong vật dẫn đã có sẵn các điện tích tự do nên nếu điện trường khác không thì nó sẽ tác dụng lực lên các điện tích tự do và gây ra dòng điện. Điều này trái với giả thiết là vật ở trạng thái cân bằng điện. Trong phần rỗng của vật dẫn, điện trường cũng bằng không nếu ở phần này không có điện tích. Điện trường bên trong vật dẫn rỗng bằng không nên người ta dùng các vật dẫn rỗng làm các màn chắn điện. Để các dụng cụ hay các máy móc chính xác không bị ảnh hưởng bởi điện trường ngoài, người ta đặt chúng trong những chiếc hộp kim loại. Cường độ điện trường tại một điểm trên mặt ngoài vật dân vuông góc với mặt vặt (Hình 6.1). Vì nếu cường độ điện trường không vuông góc với mặt vật dẫn thì sẽ có một thành phần tiếp tuyến với mặt vật. Thành phần này tác dụng lực lên các điện tích tự do và gây ra dòng điện trên mặt vật. c) Điện thế của vật dẫn tích điện• Điện thế trên mặt ngoài vật dẫn. Thí nghiệm Sơ đồ của thí nghiệm như trên Hình 6.2. Thí nghiệm chứng tỏ điện thế tại mọi điểm trên mặt ngoài vật dân có giá trị bằng nhau. • Điện thế bên trong vật dẫn. Vì điện trường trong vật dẫn bằng không, nên từ mối liên hệ giữa E và U có thể suy ra rằng điện thế tại mọi điểm bên trong vật dẫn phải bằng nhau và bằng điện thế trên mặt ngoài của vật. Vậy vật dẫn là vật đẳng thế. d) Sự phân bố điện tích ở vật dẫn tích điện • Sự phân bố điện tích ở mặt ngoài của vật dẫn. Thí nghiệm Sơ đồ thí nghiệm như ở Hình 6,3. Thí nghiệm chứng tỏ, ở một vật dân rồng nhiểm điện, thì điện tích chỉ phản bố ở mặt ngoài của vật. Với vật dẫn đặc, điện tích cũng chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật. • Sự phân bố điện tích trên vật trong trường hợp mà mặt ngoài có chỗ lồi, chỗ lõm. Thí nghiệm Sơ đồ thí nghiệm như ở Hình 64. Từ thí nghiệm ta rút ra kết luận: Ở những chỗ lồi của mặt vật dân, điện tích tập trung nhiều hơn ; ở những chỗ mũi nhọn điện tích tập trung nhiều nhất: ở chỗ lõm hẩu như không có điện tích. Điện tích phân bố trên mặt ngoài của vật dẫn không đều, nên cường độ điện trường ở gần mặt ngoài của vật cũng khác nhau. Nơi nào điện tích tập trung nhiều hơn, điện trường ở đó mạnh hơn, đặc biệt ở gần các mũi nhọn điện trường rất mạnh. Nếu mũi nhọn đặt trong không khí, thì một số hạt mang điện có sẵn trong không khí ở gần mũi+ Hình 6,2 Thí nghiệm về điện thể ở mặt ngoài của vật dẫn. ật dẫn nhiễm điện : 2. Quả cầu thử bằng kim loại: 3. Tay cầm bằng nhựa : 4. Tĩnh điện kế: 5. Dây nối quả cầu và tỉnh điện kế.N m kim loại của cần tĩnh điện kế với quả cầu thử. Di chuyểnmọi điểm (kể cả những điểm ở phẩn lõm của vật) góc lệch của kim tĩnh điện kế đều như nhau.Hình 6,3 Thí nghiệm về sự phân bố điện tích ở mặt ngoài vật dẫn. 1. Quả cầu kim loại nhiễm điện : 2. Quả cầu thử bằng kim loại: 3. Tay cẩm bằng nhựa, 4. Điện nghiệm. Cho quả cầu thử tiếp xúc với mặt ngoài quả cầu kim loại 1. Sau Ufa quả cầu thử chạm vào núm kira. Nhưng nếu cho quả thử tiếp xúc với mặt trong của quả cầu 1 thì hai lá kim loại không xoè ra.29 Tại sao ở thí nghiệm Hình 6.2 ta cần nối quả cầu thử với núm kim loại của tỉnh điện kế Còn thí nghiệm ở Hình 63 thì không nối quả cầu thử với núm kim loại của điện nghiệm ?ം” a) 命Cho quả cầu thử chạm với mặt vật Sau đó đưa quả cầ ܐܦܝ ܚܝܝܬܬܵܐ: ܓܝܪܥܝ ܢܝ ܒܶܬܝ. đến chạm với núm kim loại của điệnhiệm. Cứ sau mỗi lần thử như trên, ta khử điện tích ở quả cầu và ở điện nghiệm rồi mới làm phép thử tiếp theo. Quả cầu thử có kích thước nhỏ để cho sau mỗi lần thử, điện tích của vật nhiễm điện thay đổi không đáng. Góc xoè của hai lá điện nghiệm ở Hình 64b lớn nhất. Ở Hình 6,4chai lá kim loại hầu như không xoè ra.Hình 65 Sự phân cực của điện môi Mặt bên trái của mẩu điện môinhiễm điện âm, mặt bên phải nhiễmđiện dương. Các mặt nhiễm điện của điệntrường phụ ngược Chiểu với ho ditác dụng lên điện tích trong điện mÖi cũng giảm. Đó là điều ta đã nói đến Ở Bài 1.30b)nhọn được tăng tốc và làm cho không khí ở đó bị ion hoá. Các hạt mang điện trái dấu với điện tích của mũi nhọn bị hút vào mũi nhọn làm cho điện tích của mũi nhọn giảm nhanh. Điều này được áp dụng trong cột chống sét.Hình 64 Thí nghiệm về sự phân bố điện tích ở vật dẫn trong trường hợp mặt ngoài có chỗ lồi, chỗ lõm.2. Điện môi trong điện trườngKhi đặt một vật điện môi trong điện trường thì hạt nhân và electron trong các nguyên tử của vật đó chịu tác dụng lực của điện trường. Các electron xê dịch ngược chiều điện trường. Còn hạt nhân thì hầu như không xê dịch. Kết quả là mỗi nguyên tử như được kéo dãn ra một chút và chia thành hai đầu mang điện tích trái dấu nhau. Người ta nói điện môi bị phản Cực.Khi mẩu điện môi được đặt trong điện trường đều, chẳng hạn đặt trong điện trường bên trong hai tấm kim loại phẳng rộng, song song tích điện trái dấu và bằng nhau, thì do sự phân cực mà các mặt ngoài của điện môi trở thành các mặt nhiễm điện như trên. Hình 6.5. Chọn phương án đúng. Một quả cầu nhôm rỗng được nhiễm điện thi điện tích của quả Cầu A. Chỉ phân bố ở mặt trong của quả Cầu. B. Chỉ phân bố ở mặt ngoài của quả cầu. C, phân bố cả ở mặt trong và mặt ngoài của quả cầu. D. phân bố ở mặt trong nếu quả cầu nhiễm điện âm, ở mặt ngoài nếu quả Cầu nhiễm điện dương. 2. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, sai ? Đúng Sai A. Một quả cầu kim loại nhiễm điện dương thì điện thế ở một điểm trên mặt quả Cầu lớn hơn điện thế Ở tâm quả cầu. B. Một q ܬ ܝܐ ..ܬ݁ܚ ܬ g đồ ܬܐ :ܢܝܐ diệ ܓܝܐܬ ܓܒ܂: g đ0 điệ Ởng tại điể ܥܦ ܢܚܬ ܕܝ ܬ ܬ ܦ ܢܝܬܐ trong quả Cầu Có Chiều hướng Về tâm quả Cầu. – Cường độ điệ ị một điếm bên ngoài Vệ điện. Có phương VuÔng gỐC Với mặt vật đÖ. D. Điệ 44ܝ ܲܢܚܬܓܝ āt ột ܕܡ a . . . ܝ ܬܐ: ܢܚܬ- ܀T12ܝ ܢܝ ܬ phả ܢܚܬܢܚ ܒ ܢܝܬܐ nhau Ở mọi điểm. | Điều này trùng hợp một cách ki lạ với định luật vạn vậthấp dẫn của Niu-tơn. Vì vậy,ách giữa chúng. Đ ཟཟཟ атчлми пттматт итттчеттин từ lâu nhiều nhà Vật lí đã tìm cách kiểm chứng định luật Cu-lÔng Về sự tỉ lệ nghịch Của lực Vớibình phương khoảng Cách F – Chính xác đến mức nào. Băng lí thuyết người ta chứng minh rằng ” di at C .__° g thi điệ ܬܥܝ ܢܚܬܢܚ ܐܬܐ ܢܚ ܐ ܐ ܓܝܬܢܝ ܐ ܬ a ph åipt Vật dẫn. Vì vậy, để kiểm chứng định luật Cu-lÔng người ta làm thí nghiệm chứng minh rằng điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật dẫn tích điện. Đó là lí do tại sao thí nghiệm chứng minh điện tích chỉ phân bố Ở mặt ngoài của vật Có ý nghĩa rất lớn. Với những dụng cụ thí nghiệm hiện đại người ta đã chứng minh rằng, trong hệ thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm, Số mũ của f nếu sai khác. Với 2 thì chỉ sai khác rất ít nhỏ hơn 10°46. Vì vậy. Với tuyệt đại đa số các trương hợp thị định luật tỉ lệ nghịch Với bình ph khoảng cách đượ 4 1ܬܬܐ ܓܝܩܬܐ ܓܘ ܓܘ ܓܘ ܓܢܐ ܔܝ hính XáC.31

     

    Print Friendly, PDF & Email

    Bài giải này có hữu ích với bạn không?

    Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

    Đánh giá trung bình / 5. Số lượt đánh giá:

    Bình luận