Cường độ điện trường

Cường độ điện trường tại một điểm được định nghĩa là một đại lượng vectơ, biểu thị điện trường tại điểm xét trong không gian, ký hiệu là $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E}$.

Định nghĩa

Giả sử có một điện tích $q_0$ được đặt tại một điểm $M$ trong điện trường. Điện tích này có giá trị đủ nhỏ để không làm thay đổi điện trường xung quanh (được gọi là điện tích thử). Do đó, điện tích $q_0$ sẽ chịu tác dụng của một lực $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}$. Thực nghiệm cho thấy tỉ lệ $\frac{\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}}{q_0}$ không phụ thuộc vào điện tích $q_0$, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm $M$. Điều này được biểu diễn qua công thức:

Độ lớn của $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E}$, được gọi là cường độ điện trường.

Từ phương trình (*) ta thấy nếu chọn $q_0=+1$ thì $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E}=\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}$ có nghĩa là:

'Véc-tơ cường độ điện trường tại một điểm là một đại lượng có giá trị bằng lực tác dụng của điện trường lên một đơn vị điện tích dương đặt tại điểm đó.'

Trong hệ SI, đơn vị của cường độ điện trường là $\frac{V}{m}$.

Véc-tơ cường độ điện trường do một điện tích điểm gây ra

Dựa vào định nghĩa trên, chúng ta xác định được vectơ cường độ điện trường do điện tích điểm tại điểm M gây ra:

Nếu điện tích q là dương, thì cường độ điện trường E do nó gây ra sẽ có cùng hướng với vectơ bán kính r (hình a), điều này có nghĩa là E sẽ hướng ra xa điện tích q.

Nếu điện tích q là âm, thì cường độ điện trường E do nó gây ra sẽ ngược hướng với vectơ bán kính r (hình b), điều này có nghĩa là E sẽ hướng về phía điện tích q.

Vectơ cường độ điện trường gây bởi 1 hệ vật mang điện

Xét một hệ điện tích điểm q₁, q₂, ..., qₙ được phân bố không liên tục trong không gian. Để xác định vectơ cường độ điện trường tổng hợp E tại một điểm M nào đó trong điện trường của hệ điện tích điểm đó, ta tưởng tượng đặt tại M một điện tích q₀. Theo đó, lực tổng hợp tác dụng lên q₀ bằng:

Trong đó Vectơ Fᵢ là lực tác dụng của qᵢ lên q₀.

Do đó, tổng hợp vectơ cường độ điện trường tại $M$ bằng:

Tuy nhiên, $\frac{\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F_i}}{q_0}=\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{E_i}$ là vectơ cường độ điện trường do điện tích $q_i$ gây ra tại $M$ vì vậy:

Từ biểu thức trên, chúng ta có thể nói:

Vectơ cường độ điện trường do một hệ điện tích điểm tạo ra bằng tổng các vectơ cường độ điện trường do từng điện tích điểm của hệ.

Đó là nguyên lý chồng chất điện trường.

• Điện áp