Điện trường

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Điện trường là một mô hình tưởng tượng trong điện từ học để nói về môi trường vật chất đặc biệt bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích đó. Điện trường tác dụng lực lên tất cả các hạt mang điện đặt trong nó và người ta gọi lực này là lực điện. Xét về bản chất, điện trường và từ trường là các biểu hiện riêng rẽ của một trường thống nhất là điện từ trường.

Cường độ điện trường[sửa | sửa mã nguồn]

Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực.

Nó là đại lượng vật lý có hướng, 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. Tâp hợp các đường sức cường độ điện trường gọi là điện phổ.

Một điện tích, q, nằm trong điện trường có cường độ điện trường, thể hiện bằng vectơ E, chịu lực tĩnh điện, thể hiện bằng vectơ F, tính theo:

F = q E

Điện tích điểm[sửa | sửa mã nguồn]

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

 E = \frac{q}{4 \pi\ \varepsilon_0 \varepsilon\ r^2 }

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.

Tổng quát[sửa | sửa mã nguồn]

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.

Điện thế[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Điện thế

Như mọi trường véctơ có dạng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (ví dụ như lực hấp dẫn), trường véc tơ cường độ điện trường là một trường véctơ bảo toàn. Điều này nghĩa là mọi tích phân đường của véctơ cường độ điện trường E từ vị trí r0 đến r:

\int _{\mathbf r_0} ^{\mathbf r} \mathbf E \cdot d \mathbf r'

đều có giá trị không phụ thuộc vào đường đi cụ thể từ r0 đến r.

Như vậy tại mỗi điểm r đều có thể đặt giá trị gọi là điện thế:

\phi(\mathbf r) = \phi(\mathbf r_0) + \int _{\mathbf r_0} ^{\mathbf r} \mathbf E \cdot d \mathbf r'

với φ(r0) là giá trị điện thế quy ước ở mốc r0.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]