1.2. Điện trường

1.2.1. Khái niệm điện trường

Các điện tích tác dụng lên nhau ngay khi chúng còn ở xa nhau (không cần tiếp xúc). Vậy lực tương tác giữa các điện tích truyền đi từ điện tích nọ đến điện tích kia như thế nào? Có thông qua một môi trường trung gian nào không? Đã có nhiều thuyết khác nhau giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên, chỉ có thuyết tác dụng gần của các nhà duy vật biện chứng là giải quyết triệt để vấn đề trên. Theo đó,điện tích q tạo ra trong không gian bao quanh nó một môi trường vật chất đặc biệt gọi là điện trường.

Hình 1-4. Mô phỏng nguyên lý chồng chất lực

1.2.2. Vectơ cường độ điện trường

- Điện trường là một trường vectơ. $\vec E = \dfrac{{\vec F}}{{{q_0}}}$ chỉ phụ thuộc vào điện trường tại điểm đang xét. Người ta gọi $\vec E = \dfrac{{\vec F}}{{{q_0}}}$ là cường độ điện trường tại điểm khảo sát (Hình 1-4).

- Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực và bằng tỷ số giữa lực do điện trường tác dụng lên điện tích thử và độ lớn điện tích thử đó.

$\vec E = \dfrac{{\vec F}}{{{q_0}}}$                                 (1.5)

- Hướng của vectơ ${\vec E}$ là hướng của lực tác dụng lên điện tích thử q₀ (q₀>0). Đơn vị đo cường độ điện trường trong hệ SI là vôn/mét, ký hiệu (V/m).

1.2.3. Đường sức điện truờng

Theo Faraday: không gian quanh một vật tích điện được lấp đầy các đường sức. Giữa các đường sức và vectơ cường độ điện trường có mối liên hệ.

Hình 1-5. Mô phỏng đường sức điện

Giả sử có điện tích điểm âm, nếu ta đặt một điện tích thử dương q₀ ở gần nó thì sẽ có một lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích thử q₀, lực này hướng tới điện tích âm đó. Điều đó cũng có nghĩa là các vectơ ${\vec E}$ ở tất cả các điểm ở gần điện tích điểm âm hướng về điện tích đó. Ta có phổ đường sức của điện tích điểm âm (Hình 1-5). Các đường sức này hướng theo cùng chiều như các vectơ lực và vectơ cường độ điện trường. Sự trải rộng của các đường sức theo khoảng cách kể từ quả cầu cho ta biết độ lớn của ${\vec E}$ giảm theo khoảng cách đó. Nếu điện tích điểm dương, các vectơ cường độ điện trường ở các điểm gần điện tích hướng ra xa điện tích. Các đường sức cũng đi ra xa điện tích theo hướng xuyên tâm.

Từ đó: các đường sức điện trường đi ra từ điện tích dương và đi vào điện tích âm. Hình 1-5 cho ta phổ đường sức của điện tích điểm.

Ta cũng nhận thấy rằng các đường sức điện trường không cắt nhau vì tại mỗi điểm trong điện trường, vectơ cường độ điện trường ${\vec E}$ chỉ có một giá trị và hướng xác định.

Điện trường đều có cường độ điện trường như nhau tại mọi điểm trong điện trường. Một điện trường như vậy thì phổ đường sức của nó gồm những đường thẳng song song và cách đều nhau.