Điện trường xuyên tâm: điện tích điểm và quả cầu nhiễm điện

Đường sức toả ra theo bán kính, mặt đẳng thế là các mặt cầu đồng tâm. Kéo thanh r để đo E và V; so sánh điện tích điểm với quả cầu dẫn điện (trong cầu E = 0) và thử công của lực điện.

E = \frac{k Q}{r^{2}} V = \frac{k Q}{r (mở rộng)}

Khoảng cách r0,88 m

Cường độ điện trường E(r)

Điện thế V(r)

Công của lực điện khi dịch chuyển q từ r₁ đến r₂

Đúng: W = q(V₁ − V₂)

0,594 µJ

Sai: W = qE₁d (xem E không đổi)

1,9 µJ

Độ lệch của cách tính sai

220 %

E giảm theo 1/r² nên hai điểm càng xa nhau thì cách tính qEd càng sai. Bạn chỉ được dùng W = qEd khi điện trường đều.

Giải bài toán bằng thí nghiệm

Điện tích điểm Q = 12 nC đặt trong không khí. Tính cường độ điện trường và điện thế tại điểm cách Q là 0,88 m.

Bước 1 · Tự giải ra giấy, nhập đáp số của em

Cường độ điện trường EV/mĐiện thế VV

Bước 2 · Nạp số liệu của đề vào thí nghiệm

Đại lượng	Em tính	Thí nghiệm đo
Cường độ điện trường E	—	chưa đo
Điện thế V	—	chưa đo

Khớp nếu sai lệch không quá 1% (chấp nhận làm tròn).

Thông số

Điện tích Q

Bán kính cầu R

Điện tích thử q

Điểm đầu r₁

Điểm cuối r₂

Q > 0: đường sức hướng ra xa. Q < 0: hướng vào. k = 9·10⁹ N·m²/C². Điện thế chọn bằng 0 ở vô cực.

Công thức

Điện tích điểm: $E = k | Q | \frac{}{r^{2}}, V = \frac{k Q}{r}$ (mở rộng, ngoài sách)

Quả cầu dẫn điện (r ≥ R): $E = \frac{k Q}{r^{2}}, V = \frac{k Q}{r}$

Trong quả cầu (r < R): $E = 0, V = \frac{k Q}{R}$

Công của lực điện: $A = q (V_{1} - V_{2}) = q U_{12}$

Ghi nhớ:

E ⊥ mặt đẳng thế

và E hướng về phía điện thế giảm.

Đại lượng

Em tính

Thí nghiệm đo

Cường độ điện trường E

—

chưa đo

Điện thế V

—

chưa đo