Bài 17: Khái niệm điện trường

I. KHÁI NIỆM ĐIỆN TRƯỜNG

Xung quanh nam châm có từ trường, từ trường sẽ truyền tương tác từ nam châm này tới nam châm khác (Hình 17.2). Tương tự như nam châm, xung quanh điện tích có một điện trường, điện trường sẽ truyền tương tác giữa các điện tích, đó là một trường lực.

Điện trường được tạo ra bởi điện tích, là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích và truyền tương tác giữa các điện tích.

II. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

Người ta sử dụng điện tích dương có điện tích nhỏ, được gọi là điện tích thử, để phát hiện lực điện tác dụng lên nó, qua đó nhận biết được độ mạnh yếu của điện trường tại điểm ta xét. Đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường được gọi là cường độ điện trường.

Theo công thức (16.2), độ lớn của lực điện F tỉ lệ với độ lớn của điện tích q. Tỉ số \(\dfrac{F}{q}\) chính bằng độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích  1 C, do đó tỉ số này được lấy làm số đo cường độ điện trường tại điểm đặt điện tích thử q.

Cường độ điện trường tại một điểm được đo bằng tỉ số giữa lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích đó.

\(E=\dfrac{F}{q}\)   (17.1)

Trong hệ SI, đơn vị của cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m).

Vì lực là đại lượng vectơ, q là đại lượng vô hướng nên cường độ điện trường E là đại lượng vectơ. Vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow{E}\) tại một điểm được xác định bằng tỉ số giữa vectơ lực điện \(\overrightarrow{F}\) tác dụng lên một điện tích q đặt tại điểm đó và trị số của điện tích đó:

\(\overrightarrow{E}=\dfrac{\overrightarrow{F}}{q}\)   (17.2)

Từ công thức (16.2), ta xác định được độ lớn cường độ điện trường do một điện tích điểm Q đặt trong chân không hoặc trong không khí gây ra tại một điểm cách nó một khoảng r có giá trị bằng:

\(E=\dfrac{\left|Q\right|}{4\pi\varepsilon_0r^2}\)    (17.3)

Muốn tính vectơ cường độ điện trường của hệ điện tích tại điểm A bất kì ta cũng có vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow{E_1}=\dfrac{\overrightarrow{F_1}}{q}\) do \(Q_1\) gây ra tại điểm A, vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow{E_2}=\dfrac{\overrightarrow{F_2}}{q}\) do \(Q_2\) gây ra tại điểm A,... tổng các vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow{E_1}\), \(\overrightarrow{E_2}\),... theo quy tắc tổng hợp vectơ ta sẽ có vectơ cường độ điện trường tổng hợp của hệ điện tích gây ra tại điểm A. Vectơ cường độ điện trường tổng hợp chính bằng thương số của vectơ lực điện tổng hợp chia cho trị số của điện tích q: \(\overrightarrow{E}=\dfrac{\overrightarrow{F}}{q}\)

Như vậy, cường độ điện trường của hệ điện tích điểm được tổng hợp từ cường độ điện trường theo công thức (17.2) hay (17.3) của mỗi điện tích điểm.

​\(\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}+\overrightarrow{E_3}+...\)

III. ĐIỆN PHỔ 

Để quan sát điện trường của hệ hai điện tích, người ta thực hiện thí nghiệm như sau: Cho vào bể chứa dầu một ít hạt cách điện mịn (mạt cưa chẳng hạn) rồi khuấy đều để các hạt lơ lửng trong dầu. Đặt một hoặc hai quả cầu kim loại tích điện trong bể chứa dầu đó, ta thấy các hạt cách điện sẽ nằm dọc theo các đường nhất định (Hình 17.6). Hình ảnh các đường như trên gọi là điện phổ.