Cường độ điện trường là gì? Các công thức tính cường độ điện trường

Cường độ điện trường là một trong những đại lượng cơ bản nhất của Vật Lý. Bài viết này sẽ cung cấp đầy đủ thông tin cho bạn về khái niệm, công thức và các nguyên lí thú vị liên quan tới cường độ điện trường.

Điện trường là gì? Phân biệt sự khác nhau giữa điện trường và từ trường

Khái niệm điện trường

Điện trường là khái niệm được sử dụng để chỉ một trường điện được tạo ra từ các đường lực điện xung quanh điện tích. Ở quy mô nguyên tử, điện trường chính là lực tương tác chính giữa các thành phần của nguyên tử (hạt nhân và electron).

Đây là một đại lượng vật lí có hướng và được biểu thị bằng vector cường độ điện trường. Điện trường thường được kí hiệu là E và sử dụng đơn vị đo là V/m (Volt/mét) hoặc N/C (Newton/Coulomb).

Điện trường có vai trò ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực vật lí học như công nghệ điện, …

Khái niệm về điện trường đều

Minh hoạ một điện trường đều
Minh hoạ một điện trường đều

Xem thêm: Cảm ứng điện từ: Định luật len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng

Điện trường đều là một loại điện trường đặc biệt. Các vector điện trường tại mọi điểm nằm trong không gian điện trường đều cùng phương, chiều và độ lớn. Đường sức điện của điện trường đều là những được thẳng song song và cách đều.

So sánh điện trường và từ trường

Điện trường Từ trường
Khái niệm Điện trường là môi trường bao bọc xung quanh các điện tích và gắn liền với điện tích đó Từ trường là môi trường bao bọc xung quanh nam châm hoặc xung quanh dòng điện (các điện tích di chuyển có hướng)
Kí hiệu E B hoặc H
Tính chất Tác dụng lực điện lên tất cả hạt mang điện nằm trong không gian điện trường Tác dụng lực từ lên nam châm hoặc dòng điện nằm trong không gian từ trường
Nguồn gốc Lực tương tác diễn ra trong nguyên tử (giữa hạt nhân và electron) Lực tạo ra khi điện tích chuyển động

Khái niệm cường độ điện trường. Công thức tính cường độ điện trường

Khái niệm về cường độ điện trường là gì?

Nếu chúng ta đặt một điện tích Q tại điểm O bất kì. Q sẽ sản sinh ra một điện trường bao quanh nó. Để nghiên cứu về điện trường do Q tạo ra tại điểm M, ta đặt một điện tích q tại đó. Theo định luật Cu-lông, ta có thể kết luật ra nếu q nằm càng xa Q thì lực điện trường tác dụng lên q sẽ càng nhỏ.

Đây chính là giải nghĩa cho khái niệm cường độ điện trường: Một khái niệm dùng để biểu thị độ mạnh lớn của lực mà điện trường tác dụng lên ở một điểm nhất định.

Minh họa cường độ điện trường
Minh họa cường độ điện trường

Xem thêm: Điện tích là gì? Những tính chất cơ bản của điện tích

Định nghĩa cường độ điện trường

Cường độ điện trường là một đại lượng vật lí thể hiện độ lớn của điện trường. Cường độ điện trường được biểu thị bằng vector thể hiện hướng tác dụng lực tại một điểm nhất định.

Công thức cường độ điện trường

Cường độ điện trường được xác định bằng công thức sau:

Trong đó:

E là cường độ điện trường tại điểm mà ta xét

F là độ lớn của lực tác dụng lên điện tích tại điểm đó

q là độ lớn của điện tích

Vector cường độ điện trường

Vector cường độ điện trường được xác định bởi công thức sau:

Vector cường độ điện trường có hai đặc điểm sau:

  • Hướng của vector có phương và chiều trùng với vector lực điện tác dụng lên điện tích q
  • Chiều dài (Module) biểu thị độ lớn của của E theo một tỉ xích xác định.

Đơn vị đo cường độ điện trường là gì?

Đơn vị đo cường độ điện trường là Volt/m (V/m)

Công thức tính cường độ điện trường tại một điểm

Để tính cường độ điện trường tại một điểm có đặt điện tích Q trong chân không, ta sẽ sử dụng công thức sau:

hoặc

Công thức tính độ lớn của cường độ điện trường
Công thức tính độ lớn của cường độ điện trường

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

Lực Coulomb

Cường độ điện trường sẽ tác động với một điện tích khác nằm trong không gian với một lực điện có tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích. Đó chính là lực Coulomb.

Nguyên lí chồng chất điện trường

Giả sử, ta có hai điện tích điểm Q1 và Q2. Tại điểm M nằm trong không gian điện trường do hai điện tích này tạo ra sẽ xuất hiện 2 vector điện trường lần lượt là .

Nguyên lí chồng chất điện trường có thể được hiểu như sau:

Điện tích q tại điểm M chịu hai lực điện độc lập là E1 và E2. Vậy cường độ điện trường tại điểm M được tính theo biểu thức:

Các vector lực điện độc lập tại một điểm sẽ được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành được minh hoạt theo hình dưới.

Quy tắc hình bình hành được áp dụng vào nguyên lí chồng chất điện trường
Quy tắc hình bình hành được áp dụng vào nguyên lí chồng chất điện trường

Mong bài viết của chúng tôi đã mang đến những thông tin hữu ích về Điện trường và Cường độ điện trường tới bạn. Hãy tiếp tục theo dõi những bài viết của chúng tôi để cập nhật những kiến thức mới nhé!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *