Điện trường là gì? Đây là một dạng vật chất (môi trường) tồn tại xung quanh điện tích và gắn liền với điện tích, có tác dụng truyền tương tác điện – tức là tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó. Đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực là cường độ điện trường E = F/q. Đây là kiến thức quan trọng của Vật lý lớp 11. Bài viết này trình bày điện trường là gì, cường độ điện trường, đường sức điện, điện trường đều và bài tập có lời giải.
Điện trường là gì?
Điện trường là môi trường đặc biệt bao quanh điện tích, có vai trò truyền lực tương tác giữa các điện tích. Khi đặt một điện tích trong điện trường, nó sẽ chịu tác dụng của lực điện. Dù không thể quan sát trực tiếp, điện trường vẫn tồn tại và được nhận biết qua tác dụng lên điện tích thử.
Cường độ điện trường
Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực, được xác định bằng thương của lực điện tác dụng lên một điện tích thử q và độ lớn của điện tích đó: E = F / q. Trong đó:
- E: cường độ điện trường (V/m hoặc N/C).
- F: lực điện tác dụng lên điện tích thử (N).
- q: điện tích thử (C).
Cường độ điện trường là đại lượng vectơ, có hướng trùng với hướng của lực điện tác dụng lên điện tích thử dương. Đối với điện trường do một điện tích điểm Q gây ra tại điểm cách nó khoảng r, độ lớn E = k·|Q|/r² (với k ≈ 9·10⁹).
Đường sức điện
Điện trường là gì? Đường sức điện giúp biểu diễn điện trường, thể hiện phương, chiều và độ mạnh yếu của điện trường. Đặc điểm của đường sức điện:
- Phương của đường sức: Tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
- Chiều của đường sức: Đi ra từ điện tích dương và đi vào điện tích âm; có thể kéo dài đến vô cực.
- Không cắt nhau: Các đường sức điện không giao nhau vì tại mỗi điểm chỉ có một hướng của điện trường.
- Mật độ đường sức: Đường sức càng dày, điện trường càng mạnh; đường sức càng thưa, điện trường càng yếu.
Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường có cường độ không đổi tại mọi điểm. Nó thường được dùng để nghiên cứu hiện tượng điện học và chuyển động của điện tích. Đặc điểm của điện trường đều:
- Cường độ điện trường không đổi: Vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn.
- Đường sức điện: Là các đường thẳng song song, cách đều nhau, cùng hướng từ điện tích dương sang điện tích âm.
- Ví dụ: Điện trường tạo ra giữa hai bản kim loại phẳng song song tích điện trái dấu (bỏ qua ảnh hưởng của mép bản) là ví dụ điển hình của điện trường đều.
Bài tập vận dụng có lời giải về điện trường là gì?
Bài 1: Một điện tích thử q = 2·10⁻⁶ C chịu lực điện F = 4·10⁻³ N. Tính cường độ điện trường. Lời giải: E = F/q = 4·10⁻³ / 2·10⁻⁶ = 2.000 V/m.
Bài 2: Điện tích điểm Q = 10⁻⁸ C gây ra điện trường tại điểm cách 3 cm. Tính E. Lời giải: E = 9·10⁹ · 10⁻⁸ / (0,03)² = 100.000 V/m.
Bài 3: Tại một điểm có E = 5.000 V/m, đặt điện tích q = 3·10⁻⁶ C. Tính lực điện tác dụng. Lời giải: F = E·q = 5.000 × 3·10⁻⁶ = 0,015 N.
Bài 4 (trắc nghiệm): Đơn vị của cường độ điện trường là gì? A. N B. C C. V/m D. J. Đáp án: C.
Mối liên hệ giữa điện trường và lực điện
Mối liên hệ giữa điện trường và lực điện được biểu diễn qua công thức F = E·q. Điện tích đặt trong điện trường sẽ chịu tác dụng của lực điện. Điện tích dương chịu lực cùng chiều điện trường, còn điện tích âm chịu lực ngược chiều. Nhờ đó, ta có thể tính lực điện hoặc cường độ điện trường khi biết các đại lượng liên quan.
Câu hỏi thường gặp về điện trường
Điện trường là gì?
Là môi trường vật chất bao quanh điện tích, có tác dụng truyền lực điện lên các điện tích khác.
Cường độ điện trường tính thế nào?
E = F/q, là thương của lực điện và điện tích thử; đơn vị V/m hoặc N/C.
Đường sức điện là gì?
Là đường có tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của cường độ điện trường; không cắt nhau.
Điện trường đều là gì?
Là điện trường có cường độ như nhau tại mọi điểm, đường sức là các đường thẳng song song cách đều.
Đơn vị của cường độ điện trường là gì?
Là vôn trên mét (V/m), tương đương niutơn trên culông (N/C).
Kết luận
Điện trường là gì? Tóm lại, điện trường là môi trường bao quanh điện tích, đặc trưng bởi cường độ điện trường E = F/q. Nắm vững cường độ điện trường, đường sức điện và điện trường đều sẽ giúp bạn giải tốt các bài toán điện học. Để học thêm, mời bạn tham khảo các bài công thức tính quãng đường, một năm ánh sáng bằng bao nhiêu km và diện tích các tỉnh Việt Nam trên chuyên mục tin tức của Hoàng Hà Mobile.
Xem thêm:
