Điện trường là gì? Tính chất cơ bản của điện trường là gì?

Điện trường và cường độ điện trường là hai khái niệm quan trọng trong môn Vật lý học trung học. Để hiểu rõ hơn về điều này, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về điện trường là gì qua bài viết dưới đây.

Điện trường là gì?

• Điện trường là môi trường xung quanh điện tích và liên quan chặt chẽ với điện tích đó. Nó tạo ra lực điện tác động lên các điện tích khác mà nó bao quanh. Bất kỳ điểm nào có điện tích đều có điện trường xung quanh.

• Một điện tích Q tại một điểm trong không gian sẽ tạo ra điện trường xung quanh nó. Một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác động bằng một lực điện và ngược lại, q cũng tác động lên Q một lực đối nghịch.

• Điện trường có thể được biểu diễn bằng các đường sức điện. Vector cường độ điện trường tại bất kỳ điểm nào trên đường sức điện có hướng trùng với tiếp tuyến tại điểm đó trên đường sức điện và cùng chiều với đường sức. Tập hợp các đường sức cường độ điện trường gọi là điện phổ.

• 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 của tự nhiên.

Điện trường đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của vật lý và được ứng dụng trong công nghệ điện.

• Điện trường trong một điện môi đồng nhất nằm giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và có điện tích bằng nhau, khác dấu là một điện trường đều.

• Điện trường đều là điện trường mà vector cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng hướng, cùng chiều và cùng độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.

Cường độ điện trường

• Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng mô tả tác động lực của điện trường tại điểm đó.

• Giả sử có một điện tích điểm Q đặt tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu 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 tác động lên q.

• Theo định luật Coulomb, q càng xa Q thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu. Vì vậy, cần phải sử dụng một khái niệm để mô tả sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm. Khái niệm đó chính là cường độ điện trường.

Ngoài khái niệm điện trường là gì, cần hiểu rõ khái niệm cường độ điện trường như đã được giải thích ở trên.

Công thức tính cường độ điện trường

Cường độ điện trường được tính bằng phép chia lực điện F tác động lên một điện tích thử q (q>0) đặt tại điểm đó cho độ lớn của q. Công thức tính cường độ điện trường là:

E = F/Q

Trong đó:

• E là cường độ điện trường tại điểm cần xét (Đơn vị đo là Vôn, kí hiệu là V/m).
• F là độ lớn của lực tác động lên điện tích thử tại điểm cần xét (N).
• q là độ lớn của điện tích (C).

Tính chất cơ bản của điện trường

Bên cạnh điện trường là gì, điện trường có những tính chất cơ bản sau:

• Tính chất cơ bản của điện trường là nó tạo ra lực điện tác động lên điện tích đặt trong nó. Theo quy ước về chiều của vector cường độ điện trường: Vector cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng hướng, cùng chiều với vector lực điện tác động lên một điện tích dương đặt tại điểm đó trong điện trường.

• Nếu phát biểu “Vector cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng hướng, cùng chiều với vector lực điện tác động lên một điện tích đặt tại điểm đó trong điện trường” là không đúng vì có thể ở đó là điện tích âm.

Đường sức điện

Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá trị của vector cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác động dọc theo đường đó.

Người ta đã chứng minh được rằng, các hạt nhỏ bị nhiễm điện và nằm dọc theo hướng của lực điện. Tập hợp các hạt nhỏ này nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm tuân theo hướng của vector cường độ điện trường tại điểm đó. Mỗi đường này được gọi là một đường sức điện.

Đặc điểm của đường sức điện

• Qua mỗi điểm trong điện trường chỉ có một đường sức điện duy nhất.

• Đường sức điện có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vector cường độ điện trường tại điểm đó.

• Đường sức điện của điện trường tĩnh không khép kín. Nó bắt đầu từ điện tích dương và kết thúc tại điện tích âm.

• Tuy các đường sức điện rất dày đặc nhưng chỉ một số ít đường được vẽ theo quy tắc sau: Số đường sức đi qua một điện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm cần xét tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.

So sánh điện trường và từ trường

Hy vọng qua bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ về điện trường là gì và áp dụng kiến thức này trong giải các bài tập liên quan.

• Tìm hiểu thêm tại Dnulib