Điện trường

Điện trường là một trường điện tạo ra từ các đường lực điện bao quanh lấy điện tích. Điện trường là đại lượng vật lý có hướng (vector), được biểu diễn thông qua vector cường độ điện trường (thường được ký hiệu là E). Cường độ điện trường trong không gian có thể được biểu diễn bằng các đường sức điện trường. Vector cường độ điện trường có phương trùng với phương tiếp tuyến của đường sức điện trường và có chiều trùng với chiều của đường sức điện trường. Tập hợp các đường sức cường độ điện trường gọi là điện phổ.

Điện trường phát ra từ một điện tích điểm dương

Điện trường rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý và được khai thác thực tế trong công nghệ điện. Ở quy mô nguyên tử, điện trường là lực tương tác chính giữa hạt nhân và các electron trong nguyên tử. Điện trường và từ trường đều là biểu hiện của lực điện từ, một trong bốn lực cơ bản (hoặc tương tác) của tự nhiên.

Ký hiệu và đơn vị đo lường Điện trườngSửa đổi

Điện trường có ký hiệu E đo bằng đơn vịV/m (Volt trên mét) hoặc N/C (Newton trên Coulomb)

Cường độ điện trườngSửa đổi

Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực.Một điện tích, q, nằm trong điện trường có cường độ điện trường, thể hiện bằng vectơ  , chịu lực tĩnh điện, thể hiện bằng vector lực  , tính theo biểu thức:

 

Vậy,

 

Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm được tính bằng công thức:

 

trong đó

Với cường độ điện trường này, một điện tích khác nằm trong nó sẽ chịu lực điện tỷ lệ với tích hai điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Đó chính là lực Coulomb.

Để tính được điện trường do một vật mang điện gây ra, có thể chia nó ra thành nhiều vật nhỏ hơn. Nếu phép chia tiến đến một giới hạn nào đó, vật nhỏ mang điện sẽ trở thành một điện tích. Khi đó có thể áp dụng nguyên lý chồng chất cho điện trường (hay còn gọi là nguyên lý tác dụng độc lập).

Cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường do N điện tích điểm gây ra bằng tổng vectơ cường độ điện trường do từng điện tích điểm gây ra tại điểm đó.

Cường độ điện trường của dẩn điệnSửa đổi

Điện tích điểm hình cầuSửa đổi

 

Cường độ điện trường của một hình cầu tròn có diện tích  

 

Cường độ điện lượng

 

Điện tích khác loại có cùng điện lượngSửa đổi

 

Lực Coulomb của 2 điện tích khác loại có cùng điện lượng

  . ( )

Lực này tương tác với điện tích tạo ra điện trường

 

Tụ điệnSửa đổi

 

Tụ điện tạo ra từ 2 bề mặt song song có cường độ điện trường

 

Định luật Gauss về Điện trườngSửa đổi

Công thức Điện trường dưới dạng Tích phânSửa đổi

 

Với

 thông lượng điện,
 điện trường,
  là diện tích của một hình vuông vi phân trên mặt đóng S,
  là điện tích được bao bởi mặt đó,
  là mật độ điện tích tại một điểm trong
 ,  hằng số điện của không gian tự do và   là tích phân trên mặt S bao phủ thể tích V.


Công thức Điện trường dưới phương trình Đạo hàmSửa đổi

 

Với

 toán tử div,
Dcảm ứng điện trường (đơn vị C/m²),
ρ là mật độ điện tích (đơn vị C/m³),

không tính đến các điện tích lưỡng cực biên giới trong vật chất. Dạng vi phân được viết dưới dạng định lý Gauss.


Công thức Điện trường với vật chất tuyến tínhSửa đổi

 

Với

 hằng số điện môi.

Tham khảoSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi