Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 7: Vật dẫn

Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 7: Vật dẫn cung cấp cho người học các kiến thức về: vật dẫn cân bằng tĩnh điện, hiện tượng điện hưởng, điện dung của vật dẫn cô lập, tụ điện, tính điện dung của tụ điện, năng lượng điện trường,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 7: Vật dẫn Chương VII VẬT DẪN Vật dẫn là vật có chứa các hạt mang điện tự do; các hạt mang điện này có thể chuyển động trong toàn bộ vật dẫn. Có nhiều loại vật dẫn ( rắn, lỏng, khí); trong chương này ta chỉ nghiên cứu vật dẫn kim loại. Trong vật dẫn kim loại các hạt mang điện tự do là các electron. I.Vật dẫn cân bằng tĩnh điện 1. Định nghĩa: Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là vật dẫn mà trong đó các điện tích đã nằm cân bằng (nghĩa là không chuyển động có hướng để tạo thành dòng điện) 2. Điều kiện cân bằng tĩnh điện a) Vectơ CĐĐT bên trong vật dẫn bằng không. b) Tại mọi điểm trên bề mặt vật dẫn, vectơ CĐĐT phải vuông góc với bề mặt vật dẫn. • Cường độ điện trường trên bề mặt vật dẫn    E n 0  • n là vecto đơn vị pháp tuyến trên bề mặt VD • σ là mật độ điện tích mặt 3. Tính chất a) Vật dẫn là một khối đẳng thế. b) Điện tích chỉ phân bố trên bề mặt vật dẫn; bên trong vật dẫn, điện tích bằng không (các điện tích dương và âm trung hòa lẫn nhau) c) Sư phân bố điện tích trên mặt vật dẫn chỉ phụ thuộc vào hình dạng của mặt đó, những chỗ lồi điện tích tập trung nhiều. • II. Hiện tượng điện hưởng Khi đặt một vật dẫn trung hoà điện vào trong điện trường ngoài thì dưới tác dụng của lực điện trường các electron trong vật dẫn sẽ chuyển dời có hướng ngược chiều điện trường. Kết quả là trên các mặt giới hạn của vật dẫn xuất hiện các điện tích trái dấu, mặt có đường sức điện trường ngoài đi vào mang điện dương, mặt đối diện mang điện âm và chúng có độ lớn bằng nhau. Các điện tích này gọi là điện tích cảm ứng và hiện tượng này gọi là hiện tượng điện hưởng. Điện hưởng một phần: Khi đặt vật dẫn chưa mang điện (B) gần quả cầu mang điện (A) . Gọi Q và Q’ lần lượt là điện tích tổng cộng trên vật mang điện A và độ lớn của cảm ứng xuất hiện trên vật dẫn (BC) - + Q’ < Q Q>0 - + + - A B Điện hưởng toàn phần: Khi vật dẫn (B) bao bọc hoàn toàn vật mang điện (A) + + + + - - Q’ = Q -+ +- Q>0 Q>0 -+ A B +- + - - + + - + III. Điện dung của vật dẫn cô lập Vật dẫn cô lập: một vật dẫn được gọi là cô lập về điện nếu gần nó không có một vật nào khác có thể gây ảnh hưởng đến sư phân bố điện tích của nó. Điện dung của vật dẫn cô lập: Q C  V V và Q là điện thế và điện tích của vật dẫn đó C là điện dung của vật dẫn, nó phụ thuộc vào hình dạng kích thước và tính chất của môi trường cách điện bao quanh nó. IV. Tụ điện 1. Định nghĩa: Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau hoặc bao bọc hoàn toàn nhau sao cho giữa chúng xảy ra hiện tượng điện hưởng toàn phần. Hai vật dẫn gọi là hai bản tụ 2. Điện dung của tụ điện Gọi V1 là điện thế của bản tích điện dương Q, V2 là điện thế của bản tích điện âm –Q Điện dung của tụ điện : Q Q C  V1 V2 U U = V1 – V2 là hiệu điện thế giữa bản tích điện dương và âm V.Tính điện dung của tụ điện 1. Tụ điện phẳng: Tụ điện phẳng gồm hai tấm kim loại phẳng có hình dạng và kích thước như nhau, đặt song song đối diện nhau và cách nhau một khoảng rất nhỏ so với kích thước của chúng. S V1 d V2 -Q • Vì khoảng cách giữa hai bản rất nhỏ so với kích thước của mỗi bản nên điện trường trong khoảng không gian giữa hai bản có thể coi là điện trường do hai mặt phẳng song song vô hạn, tích điện đều bằng nhau nhưng trái dấu gây ra.  + + + + + S+ + + + + + + E  E  E V1 d  E  E  E V2 - - - - - - - - - - - - - - -    -Q    2 0 2 0  0 • Hiệu điện thế giữa hai bản tụ : Qd U  V1  V 2  Ed   0 S Q  0S • Điện dung của tụ điện phẳng: C  U d 2.Tụ điện cầu: Trong tụ điện cầu, hai bản tụ là hai mặt cầu đồng tâm bán kính R1 và R2 . Theo trên hiệ ...