Cường độ điện trường là một chương cực kỳ quan trọng trong chương trình Lý 11 vì nó rất thường xuyên được ra thi. Vi vậy, các bạn học sinh cần nắm chắc các kiến thức lý thuyết cũng như các dạng bài tập của phần này, đặc biệt là các công thức tính cường độ điện trường. Cùng theo dõi bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về công thức tính cường độ điện trường, vecto cường độ điện trường, nguyên lí chồng chất điện trường và các dạng bài tập về cường độ điện trường thường gặp nhất.
>>>> Xem thêm: Gia sư dạy Lý tại nhà
1. Cường độ điện trường là gì
Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.
Đơn vị đo: V/m
2. Vector cường độ điện trường
Vecto cường độ điện trường có những đặc điểm sau:
- Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương;
- Cùng phương với vecto lực điện trường nếu q dương
- Ngược phương với vecto lực điện trường nếu q âm
- Độ dài biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
3. Công thức tính cường độ điện trường
Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q trong chân không
E = F/q = k.|Q|/r2 = q/4π.ε0.εr2
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
4. Nguyên lí 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:
Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường thành phần
5. Các dạng bài của công thức tính cường độ điện trường
5.1. Dạng 1: Cách tính cường độ điện trường tại một điểm
Phương pháp:
Khi vector E tại điểm M có phương nằm trên đường thẳng nối điện tích điểm Q với điểm M thì
- Vector E tại điểm M có chiều đi ra nếu Q dương
- Vector E tại điểm M có chiều đi vào nếu Q âm
Bài tập vận dụng
Ví dụ 1: Tại hai điện tích điểm A và B cách nhau 5cm 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 4cm và cách B một khoảng 3cm.
Do AB = 5 cm; AC = 4 cm; BC = 3 cm => tam giác ABC vuông tại C.
Cường độ điện trường tổng hợp tại C:
Ta có hình vẽ:
5.2. Dạng 2: Cách xác định véctơ cường độ điện trường tổng hợp tại M
Khi xác định tổng của hai vectơ cần lưu ý các trường hợp đặc biệt: ↑↑, ↑↓,⊥, tam giác vuông, tam giác đều, … Nếu không xảy ra các trường hợp đặt biệt thì có thể tính độ dài của vectơ bằng định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.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 tác dụng 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:
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:
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 = 2E1Ccosα = 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 vec tơ Ec
5.3. 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)
Ví dụ: Cho hình vuông ABCD, tại A và C đặt các 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:
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
6. Bài tập về cường độ điện trường
Bài 1
Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C một khoảng 3 cm.
Bài 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.
- Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB.
- Nếu đặt tại M một điện tích q0 = -10-2C thì lực điện tác dụng lên nó có độ lớn là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực này.
Bài 3
Một electron có q = -1,6.10-19 C và khối lượng của nó bằng 9,1.10-31 kg. Xác định độ lớn gia tốc a mà e thu được khi đặt trong điện trường đều E = 100 V/m.
Đáp án
Bài 1
q > 0 nên véctơ E có gốc đặt tại M, chiều đi ra xa điện tích q
+ Độ lớn 
V/m.
Bài 2
a. Ta có:
⇒ EM = 16 V/m
b. Lực điện do điện trường tác dụng lên điện tích q0 đặt tại M là:
F = |q0|E = 0,16 N, ngược hướng với véctơ E.
Bài 3
Ta có: F = |q|E = ma
→ a = |q|E/m = 1,785.10-3 m/s2.
Như vậy, với những kiến thức mà Trung tâm gia sư WElearn đã chia sẽ ở trên, hy vọng bạn có thể Bỏ Túi Ngay Công Thức Tính Cường Độ Điện Trường để làm hành trang cho các bài kiểm tra cũng như thi THPTQG nhé! Chúc các bạn thành công!
Xem thêm các công thức liên quan
- Công Thức Tính Đồng Phân Anken Nhanh Và Chính Xác Nhất
- Công Thức Và Cách Sử Dụng Because Of Chính Xác Nhất
- Cách Xác Định Tâm Đối Xứng Của Đồ Thị Hàm Số Bậc 3
