Cường độ điện trường là gì? Công thức tính cường độ điện trường từ A-Z

Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ lý thuyết về cường độ điện trường là gì và công thức tính cường độ điện trường kèm theo các dạng bài tập thường gặp có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo

Cường độ điện trường là gì?

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho công dụng lực của điện trường tại điểm đó. Ký hiệu là E. Đơn vị của cường độ điện trường là Vôn / mét ký hiệu V / m
Giả sử có một điện tích điểm Q. nằm tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu và điều tra điện trường của Q. tại điểm M, ta đặt tại đó một điện tích điểm q, gọi là điện tích thử và xét lực điện công dụng lên q ( Hình 3.2 ). Theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa Q. thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại những điểm càng xa Q càng yếu. Vì thế cần phải kiến thiết xây dựng một khái niệm đặc trưng cho sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm .

Công thức tính cường độ điện trường

Cường độ điện trường được tính bằng thương của độ lớn lực điện F tính năng lên 1 điện tích thử q ( q lấy số dương ) đặt tại điểm đó và độ lớn của q .

E = F/q

Trong đó :

• E là cường độ điện trường tại điểm mà ta xét
• F là độ lớn của lực tác dụng lên điện tích tại điểm đó
• q là độ lớn của điện tích

Công thức tính cường độ điện trường của một điện tích điểm

Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q. trong chân không

E = F/q = k.|Q|/r2 = q/4πε0εr2

Trong đó :

• E: Cường độ điện trường tại điểm cần xét
• q: Độ lớn của điện tích gây ra điện trường
• ε0: Hằng số điện môi chân không
• ε: Hằng số điện môi của môi trường cần xét
• r: Khoảng cách từ tâm điện trường tới điểm ta xét

Nguyên lý chồng chất điện trường: Một điểm M đặt trong điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra thì cường độ điện trường tại M: EM→ = E1→ + E2→ + E3→ + …

Tham khảo thêm:

Bài tập ứng dụng công thức tính cường độ điện trường có lời giải

Dạng 1: Cách tính cường độ điện trường tại một điểm

Phương pháp:

EM → có phương nằm trên đường thẳng nối điện tích điểm Q. với điểm M
EM → có chiều đi ra nếu Q dương, có chiều đi vào nếu Q. âm

Độ lớn: 

Ví dụ 1 : Tại hai điện tích điểm A và B cách nhau 5 cm trong chân không có hai điện tích q1 = + 16.10 – 8 C và q2 = – 9.10 – 8 C. Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm C nằm cách A một khoảng chừng 4 cm và cách B một khoảng chừng 3 cm .
Lời giải
Gọi E1 →, E2 → lần lượt là cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra ở C .
Do AB = 5 cm ; AC = 4 cm ; BC = 3 cm => tam giác ABC vuông tại C .
Cường độ điện trường tổng hợp tại C : EC → = E1 → + E2 →
Ta có hình vẽ :

Ví dụ 2 : Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức điện do điện tích q > 0 gây ra. Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36 V / m, tại B là 9 V / m .
a. Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB .
b. Nếu đặt tại M một điện tích q0 = – 10-2 C thì lực điện công dụng lên nó có độ lớn là bao nhiêu ? Xác định phương chiều của lực này .
Lời giải

b. Lực điện do điện trường tính năng lên điện tích q0 đặt tại M là :
F = | q0 | E = 0,16 N, ngược hướng với véctơ E .

Dạng 2: Cách xác định véctơ cường độ điện trường tổng hợp tại M

Phương pháp: Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

• Xác định phương, chiều, độ lớn của từng vectơ cường độ điện trường do từng điện tích gây ra.
• Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp (quy tắc hình bình hành).
• Xác định độ lớn của cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ.

Khi xác lập tổng của hai vectơ cần quan tâm những trường hợp đặc biệt quan trọng : ↑ ↑, ↑ ↓, ⊥, tam giác vuông, tam giác đều, … Nếu không xảy ra những trường hợp đặt biệt thì hoàn toàn có thể tính độ dài của vectơ bằng định lý hàm cosin : a2 = b2 + c2 – 2 bc. cosA

Ví dụ 1 : Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1 = q2 = 16.10 – 8C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích điểm này gây ra tại
a. M với MA = MB = 5 cm .
b. N với NA = 5 cm, NB = 15 cm .
c. C biết AC = BC = 8 cm .
d. Xác định lực điện trường tính năng lên q3 = 2.10 – 6 C đặt tại C .
Lời giải

a. Ta có MA = MB = 5 cm và AB = 10 cm nên M là trung điểm của AB .

Vecto cường độ điện trường tại M là tổng hợp hai vecto cường độ điện trường do mỗi điện tích gây ra: E→ = E→1M + E→2M

b. Ta có NA = 5 cm, NB = 15 cm và AB = 10 cm nên N nằm ngoài AB và nằm trên đường thẳng AB .
Vecto cường độ điện trường tại M là tổng hợp hai vecto cường độ điện trường do mỗi điện tích gây ra : E → = E → 1N + E → 2N

Vì E → 1M cùng phương và cùng chiều với E → 2M nên EM = E1M + E2M = 6,4. 105 V / m
c. Ta có AC = BC = 8 cm và AB = 10 cm nên C nằm trên đường trung trực của AB .

Tương tự, ta có vecto cường độ điện trường tổng hợp tại C sẽ là :
EC = 2E1 Ccosα = 3,51. 105 V / m
d. Lực điện trường tổng hợp tác dụng lên q3 là F = q3E = 0,7 N
Có chiều cùng chiều với E → C

Dạng 3: Cách xác định vị trí cường độ điện trường bằng 0

Phương pháp:

Trường hợp hai điện tích cùng dấu, q1 > 0 đặt tại A và q2 > 0 đặt tại B .
Gọi M là điểm có cường độ điện trường bị triệt tiêu :

Trường hợp hai điện tích trái dấu, q1 < 0 đặt tại A và q2 > 0 đặt tại B .
Với | q1 | > | q2 | ⇒ M thuộc đường thẳng AB và ngoài đoạn AB, gần B hơn ( r1 > r2 )

Nếu EM → = E1 → + E2 → + E3 → = 0 → ⇒ E3 → = – ( E1 → + E2 → ) … .
Ví dụ : Cho hình vuông vắn ABCD, tại A và C đặt những điện tích q1 = q3 = q. Hỏi phải đặt tại B một điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường tại D bằng 0 .
Lời giải

Cường độ điện trường tổng hợp tại đỉnh D của hình vuông vắn :
ED → = E1 → + E2 → + E3 →, trong đó E1 →, E2 →, E3 → lần lượt là cường độ điện trường do q1, q2, q3 gây ra tại D .
+ Để cường độ điện trường tại D bị triệt tiêu thì ED → = 0
Vì q1 = q3 và AD = CD nên E1 = E3 và cường độ điện trường tổng hợp

Bên trên chính là hàng loạt kim chỉ nan và công thức tính cường độ điện trường hoàn toàn có thể giúp những bạn vận dụng vào làm bài tập nhé

Đánh giá bài viết

Source: https://suachuatulanh.org
Category : Thợ Điện Dân Dụng