Lý thuyết Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

Bài giảng Vật Lý 11 Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

I. Điện trường

1. Môi trường truyền tương tác điện

Điện trường là môi trường truyền tương tác điện giữa hai quả cầu nằm trong nó.

2. Điện trường

Điện trường là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

Nếu một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện. Ngược lại q cũng gây ra một điện trường tác dụng lên Q một lực trực đối.

II. Cường độ điện trường

- Định nghĩa:

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.

$E=\frac{F}{q}$

- Vectơ cường độ điện trường

Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vecto cường độ điện trường.

$\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{q}$

Trong đó:

+ Điểm đặt: tại điểm mà ta xét;

+ Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương;

+ Chiều dài (môđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

- Đơn vị cường độ điện trường: V/m (hoặc N/C).

- Cường độ điện trường của một điện tích điểm

Độ lớn của cường độ điện trường E không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q

- Nguyên lí chồng chất điện trường

Có hai điện tích Q₁ và Q₂ gây ra tại điểm M hai điện trường có các vecto cường độ điện trường $\overrightarrow{E_1}$  và $\overrightarrow{E_2}$ .

+ Các điện trường $\overrightarrow{E_1};\overrightarrow{E_2}$  đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp $\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}$

+ Các vecto cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.

III. Đường sức điện

1. Định nghĩa

Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vecto cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo đó.

Hình ảnh đường sức điện qua thực nghiệm

3. Hình dạng và đặc điểm của đường sức điện

+ Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi.

+ Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vecto cường độ điện trường tại điểm đó.

+ Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là những đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Trong trường hợp chỉ có 1 điện tích thì các đường sức đi từ điện tích dương ra vô cực hoặc từ vô cực về điện tích âm.

Đường sức điện từ vô cực về điện tích âm

Đường sức điện từ điện tích dương ra vô cực

Đường sức điện xuất phát ở điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm

+ Số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta đang xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.

+ Như vậy, ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau, còn ở chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa.

4. Điện trường đều

Là điện trường mà vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn, đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

I. Mức độ nhận biết

Câu 1. Điện trường là

A. môi trường không khí quanh điện tích.

B. môi trường chứa các điện tích.

C. môi trường bao quanh điện tích, gắn với điện tích và tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

D. môi trường dẫn điện.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Điện trường là môi trường bao quanh điện tích, gắn với điện tích và tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

Câu 2. Tìm phát biểu sai về điện trường?

A. Điện trường là môi trường bao quanh điện tích, gắn với điện tích và tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

B. Xung quanh một hệ hai điện tích điểm đặt gần nhau chỉ có điện trường do một điện tích gây ra.

C. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

D. Véctơ cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q có chiều: hướng ra xa Q nếu Q dương, hướng về phía Q nếu Q âm.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Câu A, C, D đúng;

Câu B sai vì xung quanh cả 2 điện tích đều có điện trường.

Câu 3. Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về cường độ điện trường?

A. Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng của lực điện trường tại điểm đó.

B. Đơn vị của cường độ điện trường là V/m.

C. Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh, yếu của điện trường tại một điểm.

D. Véctơ cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q có chiều: hướng ra xa Q nếu Q âm, hướng về phía Q nếu Q dương.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Câu A, B, C đúng;

Câu D sai vì véctơ cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q có chiều: hướng ra xa Q nếu Q dương, hướng về phía Q nếu Q âm.

Câu 4. Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho

A. thể tích vùng có điện trường là lớn hay nhỏ.

B. điện trường tại điểm đó về phương diện dự trữ năng lượng.

C. tác dụng lực của điện trường lên điện tích tại điểm đó.

D. tốc độ dịch chuyển điện tích tại điểm đó.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường lên điện tích tại điểm đó.

Câu 5. Véctơ cường độ điện trường tại mỗi điểm có chiều

A. cùng chiều với lực điện tác dụng lên điện tích thử dương tại điểm đó.

B. cùng chiều với lực điện tác dụng lên điện tích thử tại điểm đó.

C. phụ thuộc độ lớn điện tích thử.

D. phụ thuộc nhiệt độ của môi trường.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Véctơ cường độ điện trường tại mỗi điểm cùng chiều với lực điện tác dụng lên điện tích thử dương tại điểm đó.

Câu 6. Trong các đơn vị sau, đơn vị của cường độ điện trường là:

A. V.          

B. V.m.      

C. V/m.      

D. N

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Đơn vị của cường độ điện trường là V/m.

Câu 7. Biểu thức tính cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q:

A. $E=\frac{kQ}{r}$.                    

B. $E=\frac{kQ}{r^2}$.

C. $E=\frac{kQ}{2r}$.                    

D. $E=\frac{k{Q}^2}{r}$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B 

Giải thích: 

Biểu thức tính cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm Q:

$E=\frac{kQ}{r^2}$

Câu 8. Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm của điện trường đều?

A. cường độ điện trường có hướng như nhau tại mọi điểm.

B. cường độ điện trường có độ lớn như nhau tại mọi điểm.

C. cường độ điện trường có độ lớn giảm dần theo thời gian.

D. đường sức điện là những đường thẳng song song, cách đều.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Điện trường đều: là điện trường mà véctơ cường độ điện trường có hướng và độ lớn như nhau tại mọi điểm.

Đường sức của điện trường đều là những đường song song cách đều.

Câu 9. Đường sức điện cho biết

A. độ lớn lực tác dụng lên điện tích đặt trên đường sức ấy.

B. độ lớn của điện tích nguồn sinh ra điện trường được biểu diễn bằng đường sức ấy.

C. độ lớn điện tích thử cần đặt trên đường sức ấy.

D. hướng của lực điện tác dụng lên điện tích điểm đặc trên đường sức ấy.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Đường sức điện cho biết hướng của lực điện tác dụng lên điện tích điểm đặc trên đường sức ấy.

Câu 10. Đặc điểm nào sau đây không phải đặc điểm của đường sức điện?

A. Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện mà thôi.

B. Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.

C. Ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ thưa, còn ở chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ mau.

D. Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Các đặc điểm của đường sức điện:

- Qua mỗi điểm trong điện trường chỉ vẽ được một đường sức và chỉ một mà thôi.

- Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của cường độ điện trường tại điểm đó.

- Đường sức điện trường tĩnh là những đường không khép kín.

- Quy ước: vẽ số đường sức tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó. Chỗ cường độ điện trường mạnh thì số đường sức từ mau (dày) và ngược lại.