CHƯƠNG 2. VẬT DẪN-ĐIỆN DUNG
BÀI 1. TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN V/D
BÀI 2. ĐIỆN DUNG VẬT DẪN
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
NỘI DUNG
$1. TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN
a/Định nghĩa: Một vật dẫn gọi là trạng thái cân bằng tĩnh điện
khi các điện tích tự do của nó không có chuyển động có
hướng.
b/Điều kiện vật dẫn cân bằng tĩnh điện:
Một vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện khi:
- tại mọi điểm bên trong vật dẫn phải bằng 0
( ,M là điểm bất kỳ trong vật dẫn).
- Trên mặt vật dẫn, bề mặt vật dẫn tại mỗi điểm.
1- Điều kiện vật dẫn cân bằng tĩnh điện
E

0
=
M
E

⊥
E

$1. TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN
Thật vậy:
+ Nếu tại điểm M (bên trong vật dẫn): thì các điện tích
tự do tại đó sẽ bị đẩy theo phương của , tức các điện tích
tự do chuyển động có hướng==> Vật dẫn không còn ở trạng
thái cân bằng tĩnh điện.

, V
B
khác nhau được nối
với nhau bằng 1 dây dẫn, chúng trở thành 1 vật dẫn và trạng
thái cân bằng tĩnh điện được xác lập khi điện thế mới của
chúng bằng nhau: V
A
’ = V
B
’
2-Tính chất của vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện
∫
=−
N
M
lNM
dlEVV .
0=
l
E
NM
VV
=⇒
$1. TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN
b/ Nếu vật dẫn tích điện Q thì lượng điện tích này chỉ phân
bố đều trên mặt vật dẫn
C/M:
- Lấy 1 mặt kín S bất kỳ nằm trong vật dẫn, ở trạng thái cân
bằng tĩnh điện: tại mọi điểm trên mặt S
-

trường ngoài mạnh).
2-Tính chất của vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện
$2. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN
- Giả sử ta truyền cho vật dẫn A: 1 lượng điện tích Q nào đó.
Theo tính chất của vật dẫn mang điện ở trạng thái cân bằng
tĩnh điện, điện tích Q được phân bố trên mặt vật dẫn sao cho
điện trường trong vật dẫn luôn bằng 0.
- Nếu tiếp tục truyền cho vật dẫn A một lượng điện tích Q thứ
2, điện tích này phải được phân bố trên mặt vật dẫn giống hệt
sự phân bố của điện tích thứ nhất, sao cho điện trường bên
trong vật dẫn luôn bằng 0.
1-Định nghĩa
$2. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN
Vì vậy, dễ dàng thấy rằng: tỷ số mật độ điện mặt ứng với 2 lần
tích điện cho vật dẫn là không đổi tại mọi điểm trên mặt của
vật dẫn (chẳng hạn, nếu mật độ điện mặt tại 1 điểm nào đó
tăng gấp 2 lần thì mật độ điện mặt tại 1 điểm khác cũng tăng
lên gấp 2 lần). Do: điện thế gây ra bởi 1 điện tích điểm tỷ lệ
với điện tích đó và điện thế gây ra bởi hệ điện tích điểm = tổng
điện thế gây ra bởi từng điện tích điểm của hệ=> kết luận:
“Điện thế V của vật dẫn cô lập cũng tỷ lệ với điện tích Q của
vật dẫn đó, nghĩa là: Q=C.V, với C là hệ số tỷ lệ - gọi là điện
dung của vật dẫn (phụ thuộc hình dạng, kích thước, tính
chất của môi trường cách điện bao quanh vật dẫn)”.
1-Định nghĩa
$2. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN
Hệ SI: C (Fara, ký hiệu là F)
+ Nếu cho V=1 (Vôn) thì C=Q => « Điện dung của 1 vật dẫn
cô lập là 1 đại lượng về giá trị = điện tích cần truyền cho vật
dẫn để điện thế của vật dẫn tăng lên 1 đơn vị điện thế ».

nhau.
b/ Điện dung v/d phụ thuộc vị trí các v/d khác đặt gần nó.
Vì vậy, ta sẽ chỉ nói tới điện dung của v/d cô lập : « là v/d đặt
xa các v/d khác (gần nó không có 1 vật nào khác có thể gây
ảnh hưởng đến sự phân bố điện tích trên v/d đang xét) ».
c/ Điện dung của v/d cô lập phụ thuộc hình dạng, kích thước
của v/d.
3-Tính chất của điện dung v/d
$2. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN
Xét quả cầu vật dẫn bán kính R, cô lập về điện. Tích điện Q
cho quả cầu, điện tích sẽ phân bố đều trên mặt quả cầu, quả
cầu sẽ có điện thế V :
Điện dung của quả cầu :
Ví dụ :
Trái đất : R=6,4.10
6
m =>
4-Điện dung của quả cầu
R
Qk
R
Q
V
.
.
.
.
4
1
0

UQC /
=
$2. ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN
c/ Tính chất điện dung của tụ điện
C phụ thuộc hình dạng, kích thước và môi trường trong lòng
tụ điện.
- Mật độ điện mặt trên mỗi bản tụ :
(S là diện tích mỗi bản tụ)
- Điện trường trong lòng tụ điện :
- Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ :
Vậy :
5-Điện dung của tụ điện
SQ /
=
σ
εε
σ
0
=
E
S
dQd
dEU
.

.
00
εεεε
σ
===

M
ldEV


.
MtM
VqW .
=
$3. NĂNG LƯỢNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
b/ Năng lượng tương tác tĩnh điện của 1 hệ điện tích điểm
giả sử có q
2
nằm trong điện trường của q
1
.
- Năng lượng tĩnh điện dự trữ của q
2
là :
Trong đó, là điện thế do q
1
gây ra ở điểm đặt q
2
.
Vậy :
- Cũng có thể nói q
1
nằm trong điện trường của q
2
.
Năng lượng tĩnh điện dự trữ của q

111
.VqW
=
r
qk
V
.
.
2
1
ε
=
r
qqk
VqW
.

21
111
ε
==
$3. NĂNG LƯỢNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
==>
W=W
1
=W
2
gọi là năng lượng tương tác tĩnh điện giữa 2 điện
tích q
1

2
1
$3. NĂNG LƯỢNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
c/ Năng lượng tương tác tĩnh điện của 1 vật dẫn tích điện ở
trạng thái cân bằng tĩnh điện
giả sử vật dẫn có điện dung C, điện tích Q. Vật dự trữ năng
lượng điện W
- Chia Q thành các dQ:
- Ở trạng thái cân bằng tĩnh điện, điện thế tại mọi điểm trên
vật dẫn đều có giá trị: V=Q/C, (V=const). Do vậy:
1-Năng lượng của hệ điện tích
∫
=
Q
dQVW .
2
1
C
Q
VCVQVQdQVW
Q
2
2
2
1
.
2
1
.
2

1
2
1
212211
=−=+=
2
2
2
1
.
2
1
.
2
1
C
Q
UCUQW
===
$3. NĂNG LƯỢNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
-
Xét năng lượng của tụ điện:
-Mật độ năng lượng điện trường:
Năng lượng điện trường trong vùng không gian bất kỳ:
2-Năng lượng của trường tĩnh điện
VEdE
d
S
UCW
2

)(
.
V
E
dVW
ω