01Kiến thức cần nhớ
1. Điện trường đều giữa hai bản phẳng
Hai bản kim loại phẳng, song song, đủ rộng so với khoảng cách giữa chúng, được tích điện trái dấu (nối với nguồn có hiệu điện thế ). Ở vùng giữa hai bản (xa mép) điện trường là điện trường đều: các đường sức vuông góc với bản, song song và cách đều, cùng độ lớn và hướng ở mọi điểm.
- Chiều của : từ bản dương sang bản âm.
- Độ lớn:
với là hiệu điện thế giữa hai bản (V) và là khoảng cách giữa hai bản đo dọc đường sức (m). Đơn vị V/m.
Càng đặt hai bản gần nhau (d nhỏ) hoặc hiệu điện thế càng lớn thì điện trường càng mạnh. Ví dụ không khí bị "đánh thủng" (phóng tia lửa điện) khi cỡ .
2. Lực điện lên điện tích trong điện trường đều
Điện tích đặt trong điện trường đều chịu lực
Lực không đổi tại mọi điểm giữa hai bản. : cùng chiều (về bản âm); : ngược chiều (về bản dương). Vì lực không đổi nên điện tích thả nhẹ chuyển động nhanh dần đều với gia tốc , dọc theo đường sức.
Với hạt mang điện kích thước vi mô (electron, ion) lực điện lớn hơn trọng lực rất nhiều (chẳng hạn với electron, lần khi ), nên có thể bỏ qua trọng lực. Với hạt bụi, giọt dầu thì phải xét cả hai lực.
Kéo điện tích thử đi khắp nơi giữa hai bản: lực F không đổi, còn điện thế V tăng đều từ bản âm lên bản dương. Đổi d hoặc U và quan sát E = U/d; đổi dấu q để lực quay ngược lại. Thử đặt hai bản thẳng đứng.
3. Khoảng cách dọc đường sức và điện thế
Nếu nối bản âm với đất (điện thế ) thì điểm cách bản âm một đoạn (đo dọc đường sức) có điện thế
tăng đều từ ở bản âm lên ở bản dương. Hai điểm cách nhau dọc đường sức có hiệu điện thế . Điểm nằm trên một mặt phẳng song song hai bản có cùng điện thế. Chi tiết về điện thế ở bài 4.
4. Cân bằng trong điện trường đều
Hạt có khối lượng chịu thêm trọng lực () và, nếu treo, lực căng .
- Hạt giữa hai bản nằm ngang: cân bằng khi lực điện thẳng đứng hướng lên cân bằng trọng lực, . Muốn lực hướng lên thì chiều ngược (điện trường hướng xuống từ bản trên dương) nên .
- Quả cầu treo dây trong điện trường nằm ngang: ba lực (xuống), (ngang), (dọc dây). Dây lệch góc so với phương thẳng đứng, , . Cách khác: coi như trọng lực "hiệu dụng" , dây nằm dọc .
Hạt bụi: kéo U cho tới khi gia tốc bằng 0 (hoặc bấm “Đặt U cân bằng”). Quả cầu treo: đổi U và q rồi bấm thả để thấy nó dao động quanh vị trí cân bằng, nơi tan α = F/(mg).
02Tóm tắt
| Nội dung | Công thức, ý chính |
|---|---|
| Điện trường đều | Đường sức song song, cách đều; ; chiều từ bản dương sang bản âm |
| Lực điện | không đổi; cùng chiều |
| Điện thế dọc đường sức | (bản âm nối đất) |
| Hạt bụi cân bằng | |
| Quả cầu treo, ngang | , |
03Mở rộng
Trọng lực hiệu dụng. Khi thả quả cầu ở Ví dụ 5 từ vị trí dây thẳng đứng (không vận tốc đầu), quả cầu dao động quanh vị trí cân bằng mới với biên độ góc bằng chính : lệch cực đại ở góc . Gia tốc hiệu dụng . Với dây dài , tốc độ khi đi qua vị trí cân bằng là ().