Bài giảng điện học chương III năng lượng của điện trường
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (186.63 KB, 16 trang )
1
III. Năng lượng của điệntrường
2
Nội dung
Năng lượng củahệđiệntích, củavậtchất điện trong
điệntrường.
Năng lượng củatụđiệntíchđiện.
Năng lượng và mật độ năng lượng của điệntrường.
3
Mụctiêu
Khái niệm thế năng tương tác (năng lượng) điện của hệ
điện tích điểm, vật dẫn, tụ điện.
Năng lượng và mật độ năng lượng của điệntrường.
4
II.1
Năng lượng củahệđiệntích, củavậtchất
điệntrongđiệntrường.
5
1. Năng lượng củahệđiệntíchđiểm
Thế năng (thế năng tương tác) của điện
tích q
2
đặttrongđiệntrường củaq
1
:
và ngượclại:
120
21
12
4 r
U
επε
=
210
21
21
4 r
U
επε
=
U
12
= U
21
≡ W – thế năng hay năng lượng tương tác điện
củahệ hai điệntíchđiểm.
6
Năng lượng củahệđiệntíchđiểm (cont. 1)
Viếtlạibiểuthứcnăng lượng điện:
mặtkhácđiệnthế do q
2
gây ra tạivị trí củaq
1
và ngượclại:
→ năng lượng điệncủahệ hai điệntíchđiểm:
120
1
2
120
2
1
120
21
2112
42
1
42
1
4 r
q
q
r
q
q
r
UUW
επε
+
επε
=
επε
===
120
2
1
4 r
q
V
επε
=
120
1
2
4 r
q
V
επε
=
)(
2
1
22112112
VqVqUUW +===
7
Năng lượng củahệđiệntíchđiểm (cont. 2)
Hệ ba điệntíchđiểm:
trong đóV
1
là điệnthế tạivị trí điệntích
q
1
gây bởicácđiệntíchcònlại.
Mở rộng cho hệ n điệntíchđiểm
)(
2
1
332211
VqVqVqW ++=
∑
=
=
n
i
ii
VqW
1
2
1
8
2. Năng lượng củavậtdẫncôlập
Vậtdẫntổng quát:
Vậtdẫncânbằng điện: V= const
∫
= VdqW
2
1
C
q
CVqVW
qVdqVW
2
2
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
===
==
∫
9
II.2
Năng lượng củatụđiện.
10
Năng lượng củatụđiện:
do q
1
= -q
2
= q > 0
)(
2
1
2211
VqVqW +=
2
21
2
1
2
1
)(
2
1
CVqVVVqW ==−=
11
II.3
Năng lượng và mật độ năng lượng của
điệntrường.
12
1. Năng lượng điệntrường củatụđiệnphẳng.
Xét mộttụđiệnphẳng có điệndung C, cácbảntụ có thiếtdiện
S và cách nhau mộtkhoảng d:
do
→
(
S.d
) ≡ thể tích không gian giữahaibảntụ, hay thể tích không
gian có điệntrường → Năng lượng tụđiệnthựcchấtlà
năng lượng của điệntrường tồntạigiữahaibảntụđiện.
2
21
2
1
2
1
)(
2
1
CVqVVVqW ==−=
dEV
d
S
C .,
.
0
=
εε
=
SdEW )
2
1
(
2
0
εε=
13
2. Năng lượng điệntrường củamộtsố tụđiện
Tụđiệncầu
Tụđiệntrụ
14
2. Mật độ năng lượng điệntrường.
Định nghĩa: Năng lượng định xứ trong một đơnvị thể tích
củakhônggianđiệntrường đượcgọilàmật độ năng
lượng điệntrường.
Công thứctínhchomột điệntrường bấtkì:
2
0
.
2
1
E
V
W
w
E
εε=
∆
=
15
3. Nhậnxét
Điệntrường mang năng lượng và năng lượng
này định xứ trong không gian điệntrường.
Mật độ năng lượng điệntrường tạimột điểm
bằng
2
0
.
2
1
E
V
W
w
E
εε=
∆
=
16
Bài tập
