I. VẬT DẪN TRONG ÐIỀU KIỆN CÂN BẰNG TĨNH ÐIỆN

1 Ðiều kiện cân bằng tĩnh điện của một vật dẫn mang điện.

TOP

Trong vật dẫn các điện tích có thể dịch chuyển dưới tác dụng của điện trường. Nhưng về phương diện tĩnh điện, ta chỉ xét những điện tích nằm ở trạng thái cân bằng điện, tức là trạng thái trong đó các điện tích đứng yên. Ðiều kiện cân bằng tĩnh điện của một vật dẫn mang điện tích là điện trường bên trong vật dẫn phải bằng không. Thực vậy, nếu điện trường đó khác không thì dưới tác dụng của điện trường này, các điện tích sẽ dịch chuyển, cân bằng tĩnh điện sẽ bị phá huỷ.

2 Các tính chất của vật dẫn cân bằng tĩnh điện

TOP

a Ðối với một vật dẫn cân bằng tĩnh diện, điện tích chỉ tập trung ở mặt ngoài vật dẫn.

b Ðiện trường tại mặt vật dẫn phải có phương vuông góc với mặt vật dẫn tại mọi điểm của nó.

c. Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là một vật đẳng thế.

Ðiểm 2 lấy bất kỳ trong vật dẫn. Do đó ta có thể kết luận mọi điểm của vật dẫn cân bằng tĩnh điện đều có cùng một điện thế. Nói cách khác: Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là một vật đẳng thế.

Trong phần trên ta đã biết điện thế chỉ phân bố ở trên mặt ngoài của vật dẫn. Nhưng thực nghiệm và lý thuyết đã chứng tỏ sự phân bố điện tích ở trên mặt phụ thuộc vào hình dạng của vật dẫn. Chỉ có những vật dẫn có dạng hình cầu hay mặt phẳng, điện tích mới phân bố đều trên mặt. Còn đối với những vật dẫn có hình dạng khác thì điện tích phân bố không đều trên mặt. Nơi nào lồi nhiều, mật độ điện tích sẽ lớn, đặc biệt là ở những mũi nhọn của vật dẫn, điện tích tập trung rất nhiều. Ðiện trường do các điện tích này gây ra tại vùng xung quanh sát với mũi nhọn sẽ rất lớn. Dưới tác dụng của điện trường này, lớp không khí gần sát mũi nhọn sẽ bị iôn hóa. Các phần tử mang điện tích khác dấu với điện tích của mũi nhọn mất dần vì bị trung hòa. Còn các phần tử mang điện cùng dấu với điện tích của mũi nhọn sẽ bị mũi nhọn đẩy bật ra xa, lôi kéo theo không khí và tạo thành một luồng gió gọi là gió điện (Hình 12.4).

Do hiệu ứng mũi nhọn, vật dẫn mất điện tích. Vì vậy để tránh hao hụt điện trong các máy móc, đầu vật dẫn thường được làm tròn. Ngược lại nhiều khi người ta lợi dụng hiệu ứng này. Ví dụ: máy bay khi bay vào trong những đám mây thường bị tích điện. Do đó điện thế của máy bay thay đổi, ảnh hương xấu đến việc sử dụng thiết bị vô tuyến điện trong máy bay.