Giáo trình Vật liệu điện được biên soạn theo đề cương chi tiết môn học
“Vật liệu điện” dùng cho hệ cao đẳng Điện tàu thủy, Điện dân dụng, Điện công
nghiệp và nghề Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Trường Cao đẳng
Hàng hải I.
1. ÔN TẬP CHƢƠNG 1
I. ĐIỆN TÍCH – ĐL CULONG
1. Vật nhiễm điện/ vật mang điện, điện tíchlà vật có khả năng hút đƣợc các vật nhẹ.
Có 3 hiện tƣợng nhiễm điện là nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do do tiếp xúc và nhiễm
điện do hƣởng ứng.
2. Điện tích điểm: Một vật tích điện có kích thƣớc rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta
xét đƣợc gọi là điện tích điểm.
3. Tƣơng tác điện: Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái (ngƣợc) dấu thì hút nhau.
4. Định luật Cu_Lông (Coulomb): Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân
không có phƣơng trùng với đƣờng thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận
với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phƣơng khoảng cách giữa chúng
Lực tƣơng tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trƣờng
có hằng số điện môi ε là
và
có:
- Điểm đặt: trên 2 điện tích.
- Phƣơng: đƣờng nối 2 điện tích.
- Chiều:
+ Hƣớng ra xa nhau nếu
q1.q2 >0 (q1; q2 cùng dấu)
+ Hƣớng vào nhau nếu
q1.q2 <0 (q1; q2 trái dấu)
F k
- Độ lớn:
q1.q2
.r 2 ;
k = 9.109
N .m 2
2
C
; F là lực tĩnh điện
- Biểu diễn:
II.THUYẾT ELECTRON – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
1. Nội dung: Thuyết electron (e) dựa vào sự cƣ trú và di chuyển của các e để giải thích
các hiện tƣợng điện và các tính chất điện của các vật.
- Electron có thể rời nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác.
- Nguyên tử bị mất e sẽ trở thành hạt mang điện dƣơng, gọi là ion dƣơng.
- Một nguyên tử trung hòa nhận thêm e trở thành hạt mang điện âm, gọi là ion âm.
- Một vật nhiễm điện âm khi số e mà nó chứa lớn hơn số điện tích dƣơng (proton). Nếu
số e ít hơn số p thì vật nhiễm điện dƣơng.
1|Page
2. 2. Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện
tích là không đổi.
* Lƣu ý:
- Khi cho hai vật tích điện q1, q2 tiếp xúc nhau, sau khi tiếp xúc điện tích của vật sẽ bằng
q1 q2
nhau và bằng q = 2
III.
ĐIỆN TRƯỜNG
1. Khái niệm: Là môi trƣờng tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích
khác đặt trong nó.
2. Cƣờng độ điện trƣờng: Là đại lƣợng đặc trƣng cho điện trƣờng về khả năng tác dụng
lực.
F
E F q.E
q
Đơn vị: E(V/m)
q> 0 : F cùng phƣơng, cùng chiều với E .
Q <0 : F cùng phƣơng, ngƣợc chiều với E .
Lƣu ý: cƣờng độ điện trƣờng của một điện tích điểm Q trong chân không đƣợc xác định
bằng biểu thức
3. Đƣờng sức điện trƣờng: Là đƣờng đƣợc vẽ trong điện trƣờng sao cho hƣớng của tiếp
tƣyến tại bất kỳ điểm nào trên đƣờng cũng trùng với hƣớng của véc tơ CĐĐT tại điểm
đó.
4. Tính chất (đặc điểm) của đƣờng sức:
- Qua mỗi điểm trong đ.trƣờng ta chỉ có thể vẽ đƣợc 1 và chỉ 1 đƣờng
sức điện trƣờng.
- Các đƣờng sức điện là các đƣờng cong không kín,nó xuất phát từ các
điện tích dƣơng,tận cùng ở các điện tích âm.
- Các đƣờng sức điện không bao giờ cắt nhau.
- Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đƣờng sức ở đó vẽ mau và ngƣợc lại
5. Điện trƣờng đều:
- Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau.
- Các đƣờng sức của điện trƣờng đều là các đƣờng thẳng song song
cách đều nhau
6. Véctơ cƣờng độ điện trƣờng E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại
một điểm M cách Q một đoạn r có:
- Điểm đặt: Tại M.
2|Page
3. - Phƣơng:
- Chiều:
đƣờng nối M và Q
Hƣớng ra xa Q nếu Q > 0
Hƣớng vào Q nếu Q <0
Ek
- Độ lớn:
Q
.r 2
k = 9.109
N .m 2
2
C
- Biểu diễn:
q> 0
IV.
r
EM
q< 0
r EM
CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN
1. Công của lực điện dịch chuyển điện tích trong điện trƣờng từ
điểm M đến điểm N
'
'
AMN = q.E. M N = q.E.dMN
'
'
(với d MN = M N là độ dài đại số(có giá trị âm hoặc dƣơng) của
hình chiếu của đƣờng đi MN lên trục toạ độ Ox với chiều dƣơng
của trục Ox là chiều của đƣờng sức)
Đơn vị: J
2. Nhận xét:
Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đƣờng
đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đƣờng đi trong
điện trƣờng
Công của lực điện làm dịch chuyển một điện tích q từ điểm M tới điểm N trong
điện trƣờng với quĩ đạo là đƣờng bất kì bằng độ giảm thế năng của điện tích q đó
trong điện trƣờng
Với
và
là thế năng của điện tích q tại 2 điềm M, N
V. ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
1. Điện thế:Điện thế tại điểm M trong điện trƣờng là đại lƣợng đặc
trƣng riêng cho điện trƣờng về phƣơng tạo ra thế năng khi đặt tại đó một V WM AM
M
q
q
điện tích q.nó đƣợc xác định bằng thƣơng số của công của lực điện tác
dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q.
2. Hiệu điện thế:Hiệu điện thế UMN giữa hai điểm M và N là đại lƣợng đặc trƣng cho
khả năng sinh công của điện trƣờng trong sự di chuyển của điện tích q từ M đến N.đƣợc
3|Page
4. C
.S
9.109.4 .d
. Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản.
xác định bằng thƣơng số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự dịch
chuyển từ M đến N và độ lớn của q
U MN VM VN
AMN
q
* Đơn vị đo điện thế, hiệu điện thế là Vôn (V)
3. Liên hệ giữa E và U
E
U MN
M 'N '
hay: E
A
U
U MN VM VN MN E.d MN
=>
q
d
V. TỤ ĐIỆN
1. Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian
giữa 2 bản là chân không hay điện môi
* Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thƣớc lớn ,đặt đối
diện nhau, song song với nhau
2. Điện dung của tụ : Là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng tích điện của tụ
C
Q
(Đơn vị là F, mF….)
U
Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: C
.S
9.109.4 .d
Chú ý : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà
đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.
3. Ý nghĩa các số ghi trên tụ điện
4. Nhận dạng các loại tụ điện
5. Năng lƣợng của điện trƣờng trong tụ điện
4|Page
5. Năng lƣợng của tụ điện chính là năng lƣợng của điện trƣờng trong tụ điện. (tính bằng
Jun)
Q.U C.U 2 Q 2
W
2
2
2C
5|Page