Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương 2: Vật dẫn trong điện trường tĩnh - Nguyễn Thị Ngọc Nữ

TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 1 
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 
Chương 2 
VẬT DẪN TRONG 
ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH 
Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 
 NỘI DUNG 
§1.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG 
 ĐIỆN TRƯỜNG 
§1.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
1 – Khái niệm vật dẫn và trạng thái 
 cân bằng tĩnh điện: 
 ► Vật dẫn là vật có các hạt mang điện tự do. 
Các hạt này có thể chuyển động khắp mọi 
điểm trong vật dẫn. (Trong phạm vi hẹp, 
vật dẫn là các vật kim loại). 
► Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là vật dẫn 
trong đó các hạt mang điện tự do “nằm 
yên” (không chuyển động có hướng). 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 2 
a) Trong lòng vật dẫn không 
có điện trường (Etrong = 0). 
b) Toàn vật dẫn là một khối đẳng thế. 
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
trongE 0
N
M N tr M N
M
V V E .ds 0 V V 
2–Tính chất của vật dẫn cân bằng điện: 
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
c) Mặt ngoài của vật dẫn, 
vectơ cường độ điện trường 
luôn vuông góc với bề mặt 
vật dẫn. 
d) Điện tích chỉ phân bố trên bề mặt của vật 
dẫn. 
trong(S)
tr
0 S
trong(S)
q
E .dS 0
q 0



trongE 0
E
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
a) Hiện tượng mũi nhọn. 
Sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn phụ 
thuộc vào hình dạng của bề mặt vật dẫn. 
Những vật dẫn có hình dạng bất kì thì điện 
tích tập trung nhiều tại các chỗ lồi ra. 
Những vật dẫn có dạng mặt cầu, mặt trụ 
dài vô hạn, mặt phẳng rộng vô hạn thì 
điện tích phân bố đều. 
3– Một số hiện tượng cân bằng điện: 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 3 
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
b) Hiện tượng nối đất. 
c) Hiện tượng điện hưởng. 
 Điện hưởng là hiện tượng xuất hiện các 
điện tích cảm ứng trên vật dẫn khi đặt vật 
dẫn trong điện trường ngoài. 
_ _ _ 
_ _ _ 
§2.1 – VẬT DẪN CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN 
 B A + 
– 
 – 
– 
– 
– 
– 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Điện 
hưởng 
toàn 
phần 
Mọi đường sức 
của A đều tới B 
Độ lớn của điện 
tích cảm ứng luôn 
bằng với độ lớn 
của điện tích trên 
vật mang điện. 
§2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT 
1– Điện dung của vật dẫn cô lập: 
 Một vật dẫn được gọi là cô lập về điện 
nếu gần nó không có vật nào khác có thể 
gây ảnh hưởng đến sự phân bố điện tích 
trên bề mặt của nó. 
 Điện dung 
V
Q
C 
Q: điện tích 
V: điện thế 
Đơn vị: F (fara) 
R
C
k

Quả cầu 
KL 
 C đặc trưng cho khả năng tích điện của vd. 
C phụ thuộc hình dạng, kích thước và môi 
trường xung quanh vd. 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 4 
2– Tụ điện: 
a) Định nghĩa: Tụ điện là hệ hai vật dẫn 
đặt gần nhau sao cho giữa chúng luôn xảy 
ra hiện tượng điện hưởng toàn phần. Hai 
vật dẫn đó được gọi là hai bản của tụ điện. 
Kí hiệu: 
§2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT 
Noái hai baûn tuï ñieän vaøo hai cöïc cuûa nguoàn ñieän. 
Tuï ñieän seõ tích ñieän. 
Laøm theá naøo ñeå tích ñieän cho tuï ñieän? 
+ - 
A B 
Ñieän tích treân hai baûn tuï coù ñoä lôùn 
nhö theá naøo ? 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
 U
1
 U
2 
= 2 U
1
 U
n 
= n U
1
Q
1
Q
2
= 2 Q
1
Q
n
= n Q
1
n
n
2
2
1
1
U
Q
U
Q
U
Q
Ñieän dung cuûa tuï ñieän 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 5 
§2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT 
b) Điện dung của tụ điện: 
Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích 
điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất 
định, đo bằng thương số giữa điện tích 
của tụ điện với hiệu điện thế giữa hai bản 
tụ. Q
C
U
0
S
C
d

Tụ phẳng 
0 1 2
2 1
4 R R
C
R R
 
Tụ cầu 
0
2
1
2 h
C
R
ln( )
R
 
Tụ Trụ 
§2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT 
c) Ghép tụ điện: 
i
i
i
ii
U U
Q Q
1 1
C C


Ghép nối tiếp Ghép song song 
i
i
i
i
i
U U
Q Q
C C


Ghép nối tiếp 
C giảm 
Ghép song 
song C tăng 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 6 
3– Năng lượng điện trường: 
§2.2 – ĐIỆN DUNG. TỤ ĐIỆN. NĂNG LƯỢNG ĐT 
E
W V 
Năng lượng 
của tụ điện: 
2
21 1 Q 1W CU QU
2 2 C 2
Năng lượng điện trường đều: 
Năng lượng điện 
trường không đều: E
(V)
W dV  
2
E o
1 1
E ED
2 2
  : mật độ năng lượng điện trường. 
 V: thể tích không gian có điện trường. 
 Gọi: