Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Electric Charges, Fields, and Gauss's Law · ⁨Điện tích, điện trường và định luật Gauss⁩

AP Physics C: Electricity and Magnetism · ⁨AP Vật lý C: Điện từ⁩ · Topic 8 · ⁨Chủ đề 8⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
9:52

Điện tích, điện trường và định luật Gauss

Một tia sét đánh vào ô tô. Bên trong, những người không cảm thấy gì cả. Tại sao? Vỏ kim loại bao quanh họ là một vật dẫn điện. Điện tích chạy nhanh trên bề mặt bên ngoài của nó…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

8.1

Electric Charge and Electric Force · ⁨Điện Tích và Lực điện⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.1.A: Describe the electric force that results from the interactions between charged objects or systems.

  • 8.1.A.1 Charge is a fundamental property of all matter.
    • 8.1.A.1.i Charge is a scalar quantity and is described as positive or negative.
    • 8.1.A.1.ii The magnitude of the charge of a single electron or proton, the elementary charge $e$, can be considered to be the smallest indivisible amount of charge.
    • 8.1.A.1.iii The charge of an electron is $-e$ and the charge of a proton is $+e$, and a neutron has no electric charge.
    • 8.1.A.1.iv A point charge is a model in which the physical size of a charged object or system is negligible in the context of the situation being analyzed.
  • 8.1.A.2 Coulomb's law describes the electrostatic force between two charged objects as directly proportional to the magnitude of each of the charges and inversely proportional to the square of the distance between the objects.
    • Relevant equation: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
  • 8.1.A.3 The direction of the electrostatic force depends on the signs of the charges of the interacting objects and is along the line of separation between the objects.
    • 8.1.A.3.i Two objects with charges of the same sign exert repulsive forces on each other.
    • 8.1.A.3.ii Two objects with charges of opposite signs exert attractive forces on each other.
  • 8.1.A.4 Electric forces are responsible for some of the macroscopic properties of objects in everyday experiences. However, the large number of particle interactions that occur make it more convenient to treat everyday forces in terms of nonfundamental forces called contact forces, such as normal force, friction, and tension.

Learning Objective 8.1.B: Describe the electric and gravitational forces that result from interactions between charged objects with mass.

  • 8.1.B.1 Electrostatic forces can be attractive or repulsive, while gravitational forces are always attractive.
  • 8.1.B.2 For any two objects that have mass and electric charge, the magnitude of the gravitational force is usually much smaller than the magnitude of the electrostatic force.
  • 8.1.B.3 Gravitational forces dominate at larger scales even though they are weaker than electrostatic forces, because systems at large scales tend to be electrically neutral.

Learning Objective 8.1.C: Describe the electric permittivity of a material or medium.

  • 8.1.C.1 Electric permittivity is a measurement of the degree to which a material or medium is polarized in the presence of an electric field.
  • 8.1.C.2 Electric polarization can be modeled as the induced rearrangement of electrons by an external electric field, resulting in a separation of positive and negative charges within a material or medium.
  • 8.1.C.3 Free space has a constant value of electric permittivity, $\varepsilon_0$, that appears in physical relationships.
  • 8.1.C.4 The permittivity of matter has a value different from that of free space that arises from the matter's composition and arrangement.
    • 8.1.C.4.i In a given material, electric permittivity is determined by the ease with which electrons can change configurations within the material.
    • 8.1.C.4.ii Conductors are made from electrically conducting materials in which charge carriers move easily; insulators are made from electrically nonconducting materials in which charge carriers cannot move easily.

Boundary statement: AP Physics C: Electricity & Magnetism only expects students to make calculations of the electric force between four or fewer interacting charged objects or systems. The analysis of the resulting electric force from more charges is allowed in situations of high symmetry. Note that students are expected to calculate the electric fields of charge distributions, as described in Topics 8.4 and 8.6.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.1.A: Mô tả lực điện phát sinh từ tương tác giữa các vật hoặc hệ mang điện.

  • 8.1.A.1 Điện tích là một tính chất cơ bản của mọi vật chất.
    • 8.1.A.1.i Điện tích là đại lượng vô hướng và được mô tả là dương hoặc âm.
    • 8.1.A.1.ii Độ lớn điện tích của một electron hay proton đơn lẻ, điện tích nguyên tố $e$, có thể được coi là lượng điện tích nhỏ nhất không thể chia nhỏ được.
    • 8.1.A.1.iii Điện tích của electron là $-e$ và điện tích của proton là $+e$, còn neutron thì không mang điện tích.
    • 8.1.A.1.iv Điện tích điểm là một mô hình trong đó kích thước vật lý của vật mang điện hoặc hệ mang điện là không đáng kể so với bối cảnh đang được phân tích.
  • 8.1.A.2 Định luật Coulomb mô tả lực tĩnh điện giữa hai vật mang điện tỷ lệ thuận với độ lớn của từng điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các vật.
    • Phương trình liên quan: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
  • 8.1.A.3 Hướng của lực tĩnh điện phụ thuộc vào dấu của các điện tích trên các vật tương tác và nằm dọc theo đường nối giữa các vật.
    • 8.1.A.3.i Hai vật mang điện cùng dấu sẽ đẩy nhau.
    • 8.1.A.3.ii Hai vật mang điện trái dấu sẽ hút nhau.
  • 8.1.A.4 Các lực điện chịu trách nhiệm cho một số tính chất vĩ mô của vật thể trong trải nghiệm hàng ngày. Tuy nhiên, do số lượng tương tác hạt rất lớn, nên thuận tiện hơn khi xử lý các lực hàng ngày thông qua các lực phi cơ bản gọi là lực tiếp xúc, chẳng hạn như lực pháp tuyến, lực ma sát và lực căng dây.

Mục tiêu học tập 8.1.B: Mô tả các lực điện và lực hấp dẫn phát sinh từ tương tác giữa các vật mang điện có khối lượng.

  • 8.1.B.1 Lực tĩnh điện có thể là lực hút hoặc lực đẩy, trong khi lực hấp dẫn luôn là lực hút.
  • 8.1.B.2 Đối với bất kỳ hai vật nào có cả khối lượng và điện tích, độ lớn của lực hấp dẫn thường nhỏ hơn nhiều so với độ lớn của lực tĩnh điện.
  • 8.1.B.3 Lực hấp dẫn chiếm ưu thế ở quy mô lớn dù chúng yếu hơn lực静电, vì các hệ ở quy mô lớn có xu hướng trung hòa về mặt điện.

Mục tiêu học tập 8.1.C: Mô tả điện suất môi của một vật liệu hay môi trường.

  • 8.1.C.1 Điện suất môi là phép đo mức độ mà một vật liệu hay môi trường bị phân cực khi có mặt điện trường.
  • 8.1.C.2 Sự phân cực điện có thể được mô hình hóa như sự sắp xếp lại các electron được cảm ứng bởi điện trường ngoài, dẫn đến sự tách biệt các điện tích dương và âm bên trong vật liệu hay môi trường.
  • 8.1.C.3 Không gian tự do có giá trị hằng số của điện suất môi, $\varepsilon_0$, xuất hiện trong các mối quan hệ vật lý.
  • 8.1.C.4 Điện suất môi của vật chất có giá trị khác với không gian tự do, xuất phát từ thành phần và cấu trúc của vật chất.
    • 8.1.C.4.i Trong một vật liệu nhất định, điện suất môi được xác định bởi khả năng dễ dàng mà các electron có thể thay đổi cấu hình bên trong vật liệu.
    • 8.1.C.4.ii Chất dẫn điện được làm từ vật liệu dẫn điện trong đó các hạt tải điện di chuyển dễ dàng; chất cách điện được làm từ vật liệu không dẫn điện trong đó các hạt tải điện không thể di chuyển dễ dàng.

Tuyên bố giới hạn: AP Physics C: Điện & Từ chỉ yêu cầu học sinh thực hiện các phép tính về lực điện giữa bốn hoặc ít hơn các vật/hệ mang điện tương tác. Phân tích lực điện tổng hợp từ nhiều điện tích hơn được chấp nhận trong các trường hợp có tính đối xứng cao. Lưu ý rằng học sinh được yêu cầu tính toán điện trường của các phân bố điện tích, như được mô tả trong các chủ đề 8.4 và 8.6.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Electric charge 电荷 comes in positive and negative; like charges repel, opposites attract. Charge is quantized 量子化 – every charge is a whole-number multiple of the elementary charge 基本电荷 $e=1.6\times10^{-19}\ \text{C}$ – and obeys conservation of charge 电荷守恒: charge is never created or destroyed, only moved. The force between two point charges 点电荷 is Coulomb's law 库仑定律:

$$\vec{F}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}\,\hat{r},$$

an inverse-square 平方反比 force along the line joining them, with $\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=k=9.0\times10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$. For several charges (AP uses four or fewer, unless symmetry helps), add the force vectors on the charge you care about – superposition 叠加.

Charge is a fundamental property 基本属性 of matter, and a point charge is a model that ignores the size of a charged object. The constant $\varepsilon_0$ is the permittivity of free space 真空介电常数 – a material property of the vacuum. The permittivity of matter differs from $\varepsilon_0$, set by how easily the material polarizes, which is why a dielectric between charges weakens the force. Note too that although the electric force is far stronger than gravity, gravity dominates at astronomical scales because large bodies are nearly neutral.

Worked example. Two $+2.0\ \mu\text{C}$ charges sit $0.30\ \text{m}$ apart: $F=\dfrac{kq_1q_2}{r^2}=\dfrac{9.0\times10^{9}(2.0\times10^{-6})^2}{(0.30)^2}=0.40\ \text{N}$, repulsive.

Worked example (vectors). Charges $+3.0\ \mu\text{C}$ and $-3.0\ \mu\text{C}$ sit at two corners of a right angle, each $0.30\ \text{m}$ from a $+1.0\ \mu\text{C}$ charge at the corner. Each exerts $F=\dfrac{(9.0\times10^{9})(3.0\times10^{-6})(1.0\times10^{-6})}{0.09}=0.30\ \text{N}$ – one a push, one a pull, at right angles to each other. The net force is $F_{\text{net}}=\sqrt{0.30^2+0.30^2}=0.42\ \text{N}$, pointing between them. Never add magnitudes blindly: components first.

Tiếng Việt

Điện tích xuất hiện dưới dạng dương và âm; các điện tích cùng dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau. Điện tích được lượng tử hóa – mọi điện tích đều là bội nguyên của điện tích cơ bản $e=1.6\times10^{-19}\ \text{C}$ – và tuân theo luật bảo toàn điện tích: điện tích không bao giờ được tạo ra hay tiêu hủy, chỉ di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Lực giữa hai điện tích điểm tuân theo định luật Coulomb:

$$\vec{F}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}\,\hat{r},$$

một lực nghịch bình phương dọc theo đường nối chúng, với $\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=k=9.0\times10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$. Đối với nhiều điện tích (AP sử dụng bốn hoặc ít hơn, trừ khi có sự đối xứng hỗ trợ), cộng các véc-tơ lực tác dụng lên điện tích bạn quan tâm – nguyên lý chồng chất.

Điện tích là một tính chất cơ bản của vật chất, và một điện tích điểm là mô hình bỏ qua kích thước của vật mang điện. Hằng số $\varepsilon_0$ là hằng số điện môi của chân không – một tính chất vật liệu của không gian chân không. Hằng số điện môi của vật chất khác với $\varepsilon_0$, phụ thuộc vào mức độ dễ dàng phân cực của vật liệu, đó là lý do tại sao một chất điện môi đặt giữa hai điện tích sẽ làm yếu lực tương tác. Lưu ý rằng mặc dù lực điện mạnh hơn rất nhiều so với lực hấp dẫn, nhưng lực hấp dẫn thống trị ở quy mô thiên văn vì các vật thể lớn gần như trung hòa về điện.

Ví dụ minh họa. Hai $+2.0\ \mu\text{C}$ điện tích nằm cách nhau $0.30\ \text{m}$: $F=\dfrac{kq_1q_2}{r^2}=\dfrac{9.0\times10^{9}(2.0\times10^{-6})^2}{(0.30)^2}=0.40\ \text{N}$, lực đẩy.

Ví dụ minh họa (vectors). Các điện $+3.0\ \mu\text{C}$ và $-3.0\ \mu\text{C}$ đặt tại hai góc của một góc vuông, cách mỗi bên $0.30\ \text{m}$ từ một điện $+1.0\ \mu\text{C}$ ở đỉnh góc. Mỗi điện tác dụng một lực $F=\dfrac{(9.0\times10^{9})(3.0\times10^{-6})(1.0\times10^{-6})}{0.09}=0.30\ \text{N}$ – một đẩy, một kéo, vuông góc với nhau. Hợp lực là $F_{\text{net}}=\sqrt{0.30^2+0.30^2}=0.42\ \text{N}$, hướng nằm giữa chúng. Đừng bao giờ cộng độ lớn một cách bừa bãi: hãy phân tích thành phần trước đã.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Explore the field of a source charge · ⁨Khám phá trường của nguồn điện tích⁩

Change the charge's sign and size. Lines point away from positive and toward negative, and their $1/r^2$ crowding near the charge mirrors why Coulomb's force $F = k\,|q_1 q_2|/r^2$ weakens with distance. · ⁨Thay đổi dấu và kích thước của điện tích. Các đường sức chỉ hướng ra xa từ dương và hướng vào âm, sự $1/r^2$ dày đặc gần điện tích giải thích tại sao lực Coulomb $F = k\,|q_1 q_2|/r^2$ yếu đi theo khoảng cách.⁩

8.2

Electric Charge and the Process of Charging · ⁨Điện Tích và Quá Trình Mang Điện⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.2.A: Describe the behavior of a system using conservation of charge.

  • 8.2.A.1 The net charge or charge distribution of a system can change in response to the presence of, or changes in, the net charge or charge distribution of other systems.
    • 8.2.A.1.i The net charge of a system can change due to friction or contact between systems.
    • 8.2.A.1.ii Induced charge separation occurs when the electrostatic force between two systems alters the distribution of charges within the systems, resulting in the polarization of one or both systems.
    • 8.2.A.1.iii Induced charge separation can occur in neutral systems.
  • 8.2.A.2 Any change to a system's net charge is due to a transfer of charge between the system and its surroundings.
    • 8.2.A.2.i The charging of a system typically involves the transfer of electrons to and from the system.
    • 8.2.A.2.ii The net charge of a system will be constant unless there is a transfer of charge to or from the system.
  • 8.2.A.3 Grounding involves electrically connecting a charged object to a much larger and approximately neutral system (e.g., Earth).
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.2.A: Mô tả hành vi của một hệ thống dựa trên định luật bảo toàn điện tích.

  • 8.2.A.1 Điện tích ròng hay phân bố điện tích của một hệ thống có thể thay đổi để đáp ứng với sự hiện diện hoặc thay đổi của điện tích ròng hay phân bố điện tích của các hệ thống khác.
    • 8.2.A.1.i Điện tích ròng của một hệ thống có thể thay đổi do ma sát hoặc tiếp xúc giữa các hệ thống.
    • 8.2.A.1.ii Sự phân tách điện tích cảm ứng xảy ra khi lực tĩnh điện giữa hai hệ thống làm thay đổi phân bố điện tích bên trong các hệ thống, dẫn đến sự phân cực của một hoặc cả hai hệ thống.
    • 8.2.A.1.iii Sự phân tách điện tích cảm ứng có thể xảy ra trong các hệ trung hòa.
  • 8.2.A.2 Mọi sự thay đổi đối với điện tích tổng của một hệ đều do quá trình chuyển điện tích giữa hệ và môi trường xung quanh.
    • 8.2.A.2.i Việc sạc điện của một hệ thường liên quan đến sự chuyển dịch electron vào và ra khỏi hệ đó.
    • 8.2.A.2.ii Điện tích tổng hợp của một hệ sẽ không đổi trừ khi có sự chuyển dịch điện tích vào hoặc ra khỏi hệ.
  • 8.2.A.3 Nối đất bao gồm việc nối điện một vật mang điện với một hệ lớn hơn nhiều và xấp xỉ trung hòa (ví dụ: Trái Đất).

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

A conductor 导体 lets charge move freely; an insulator 绝缘体 holds it in place. Objects gain net charge three ways:

  • Charging by friction 摩擦起电: rubbing transfers electrons from one surface to the other.
  • Charging by conduction 传导起电: touching a charged object shares charge of the same sign.
  • Charging by induction 感应起电: a nearby charge pushes the conductor's charge apart; ground 接地 the far side, remove the ground wire first, and the conductor is left with the opposite sign – all without contact.

An insulator cannot pass charge, but it can develop polarization 极化: its molecules stretch or turn so one face is slightly positive and the other slightly negative. That is why a charged comb picks up neutral paper scraps. An electroscope 验电器 shows net charge by its leaves repelling; on any isolated conductor the excess charge sits entirely on the outer surface.

Tiếng Việt

Một chất dẫn điện cho phép điện tích di chuyển tự do; một chất cách điện giữ điện tích cố định tại chỗ. Vật thể thu được điện tích ròng theo ba cách:

  • Mang điện do ma sát: cọ xát chuyển electron từ bề mặt này sang bề mặt kia.
  • Mang điện do tiếp xúc: chạm vào vật mang điện sẽ chia sẻ điện tích có cùng dấu.
  • Mang điện do cảm ứng: một điện tích gần đó đẩy điện tích của chất dẫn điện tách rời; nối đất phía xa, tháo dây nối đất trước, và chất dẫn điện sẽ bị dư lại điện tích có dấu ngược lại – tất cả mà không cần tiếp xúc.

Chất cách điện không truyền được điện tích, nhưng nó có thể phát triển sự phân cực: các phân tử của nó bị kéo dài hoặc xoay使得 một mặt hơi dương và mặt kia hơi âm. Đó là lý do tại sao một chiếc lược mang điện có thể hút những mẩu giấy trung hòa. Một điện kế hiển thị điện tích ròng thông qua việc lá của nó đẩy nhau; trên bất kỳ chất dẫn điện cô lập nào, phần điện tích dư thừa nằm hoàn toàn trên bề mặt ngoài.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Explore charging by rubbing · ⁨Khám phá hiện tượng nhiễm điện do ma sát⁩

Rubbing transfers electrons onto the object, leaving it negative. A charged object then attracts a neutral wall or hair (by polarization) but repels another like-charged object — the same electron transfer behind friction, conduction, and induction. · ⁨Ma sát truyền electrons lên vật, khiến nó mang điện âm. Một vật nhiễm điện sẽ hút một tường hoặc tóc trung hòa (do phân cực) nhưng đẩy lùi vật mang điện tương tự khác — cùng cơ chế truyền electron đứng sau ma sát, dẫn điện và cảm ứng.⁩

8.3

Electric Fields · ⁨Điện Trường⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.3.A: Describe the electric field produced by a charged object or configuration of point charges.

  • 8.3.A.1 Electric fields may originate from charged objects.
  • 8.3.A.2 The electric field at a given point is the ratio of the electric force exerted on a test charge at the point to the charge of the test charge.
    • Relevant equation: $\vec{E} = \dfrac{\vec{F}_E}{q}$
    • 8.3.A.2.i A test charge is a point charge of small enough magnitude such that its presence does not significantly affect an electric field in its vicinity.
    • 8.3.A.2.ii An electric field points away from isolated positive charges and toward isolated negative charges.
    • 8.3.A.2.iii The electric force exerted on a positive test charge by an electric field is in the same direction as the electric field.
  • 8.3.A.3 The electric field is a vector quantity and can be represented in space using vector field maps.
    • 8.3.A.3.i The net electric field at a given location is the vector sum of individual electric fields created by nearby charged objects.
    • 8.3.A.3.ii Electric field maps use vectors to depict the magnitude and direction of the electric field at many locations within a given region.
    • 8.3.A.3.iii Electric field line diagrams are simplified models of electric field maps and can be used to determine the relative magnitude and direction of the electric field at any position in the diagram.

Learning Objective 8.3.B: Describe the electric field generated by charged conductors or insulators.

  • 8.3.B.1 While in electrostatic equilibrium, the excess charge of a conductor is distributed on the surface of the conductor, and the electric field within the conductor is zero.
    • 8.3.B.1.i At the surface of a charged conductor, the electric field is perpendicular to the surface.
    • 8.3.B.1.ii The electric field outside an isolated sphere with spherically symmetric charge distribution is the same as the electric field due to a point charge with the same net charge as the sphere located at the center of the sphere.
  • 8.3.B.2 While in electrostatic equilibrium, the excess charge of an insulator is distributed throughout the interior of the insulator as well as at the surface, and the electric field within the insulator may have a nonzero value.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.3.A: Mô tả điện trường được tạo bởi một vật mang điện hoặc cấu hình các điện tích điểm.

  • 8.3.A.1 Điện trường có thể bắt nguồn từ các vật mang điện.
  • 8.3.A.2 Điện trường tại một điểm cho trước là tỷ số giữa lực điện tác dụng lên một điện tích thử tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử.
    • Phương trình liên quan: $\vec{E} = \dfrac{\vec{F}_E}{q}$
    • 8.3.A.2.i Điện tích thử là một điện tích điểm có độ lớn đủ nhỏ sao cho sự hiện diện của nó không ảnh hưởng đáng kể đến điện trường xung quanh nó.
    • 8.3.A.2.ii Điện trường hướng ra xa các điện tích dương cô lập và hướng về phía các điện tích âm cô lập.
    • 8.3.A.2.iii Lực điện tác dụng lên một điện tích thử dương bởi điện trường sẽ có cùng chiều với điện trường.
  • 8.3.A.3 Điện trường là một đại lượng vector và có thể được biểu diễn trong không gian bằng các bản đồ trường vector.
    • 8.3.A.3.i Điện trường tổng hợp tại một vị trí nhất định là tổng vector của các điện trường riêng lẻ tạo ra bởi các vật mang điện gần đó.
    • 8.3.A.3.ii Bản đồ điện trường sử dụng các vector để biểu diễn độ lớn và hướng của điện trường tại nhiều vị trí khác nhau trong một vùng xác định.
    • 8.3.A.3.iii Sơ đồ đường sức điện trường là các mô hình đơn giản hóa của bản đồ điện trường và có thể được sử dụng để xác định độ lớn tương đối và hướng của điện trường tại bất kỳ vị trí nào trong sơ đồ.

Mục tiêu học tập 8.3.B: Mô tả điện trường được tạo bởi các vật dẫn mang điện hoặc vật cách điện.

  • 8.3.B.1 Khi处于 electrostatic equilibrium, phần điện tích dư thừa của vật dẫn được phân bố trên bề mặt của vật dẫn, và điện trường bên trong vật dẫn bằng không.
    • 8.3.B.1.i Tại bề mặt của vật dẫn mang điện, điện trường vuông góc với bề mặt.
    • 8.3.B.1.ii Điện trường bên ngoài một quả cầu cô lập có phân bố điện tích đối xứng cầu giống hệt như điện trường do một điện tích điểm có cùng điện tích tổng hợp với quả球 đặt tại tâm của quả cầu.
  • 8.3.B.2 Khi处于 electrostatic equilibrium, phần điện tích dư thừa của vật cách điện được phân bố khắp bên trong vật cách điện cũng như trên bề mặt, và điện trường bên trong vật cách điện có thể có giá trị khác không.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
The electric field of a dipole

The electric field 电场 at a point is the force per unit charge that a small positive test charge 检验电荷 would feel there:

$$\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q},\qquad \vec{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q}{r^2}\,\hat{r}\ \text{(point charge)}.$$

A charge placed in a field feels $\vec{F}=q\vec{E}$ – positive charges along the field, negative charges against it. Fields from several sources add as vectors (superposition again). Field lines 电场线 make the field visible: they point away from positive charge and toward negative, their density shows the strength, and they never cross.

In a uniform 均匀 field a charge feels a constant force, so it accelerates uniformly – launched sideways, it follows a parabola, just like a projectile in gravity.

Tiếng Việt
Trường điện của một lưỡng cực
Máy biến áp Tesla có vòng kim loại trên đỉnh, phóng tia lửa tím dài ra không khí
Máy biến áp Tesla phóng tia lửa: nó nâng điện thế lên cao đến mức điện trường ion hóa không khí xung quanh, và điện tích nhảy qua như một dòng phóng điện có thể nhìn thấy

Điện trường tại một điểm là lực trên một đơn vị điện tích mà một điện tích thử nhỏ mang điện dương sẽ cảm nhận được tại đó:

$$\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q},\qquad \vec{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q}{r^2}\,\hat{r}\ \text{(point charge)}.$$

Một điện tích đặt trong điện trường sẽ chịu $\vec{F}=q\vec{E}$ – các điện tích dương theo hướng điện trường, các điện tích âm ngược lại với nó. Điện trường từ nhiều nguồn cộng lại theo véc-tơ (lại là nguyên lý chồng chất). Đường sức điện giúp biểu diễn điện trường: chúng hướng ra khỏi điện tích dương và hướng vào điện tích âm, mật độ của chúng thể hiện độ mạnh, và chúng không bao giờ cắt nhau.

Mẫu đường sức điện cho các bản song song, dipole và điện tích điểm
Sơ đồ đường sức điện trường cho tấm phẳng song song, dipole và điện tích điểm
Các đường sức điện của dipole hướng từ điện tích dương sang điện tích âm
Các đường sức điện của dipole hướng từ điện tích dương sang điện tích âm

Trong một điện trường đều, một điện tích chịu một lực không đổi, nên nó gia tốc đều – nếu được phóng ngang, nó sẽ đi theo quỹ đạo parabol, giống hệt như một vật rơi tự do trong trọng trường.

Một điện tích đi qua điện trường đều theo đường cong parabol
Một điện tích đi qua điện trường đều theo đường cong parabol
Một người chạm tay vào máy phát Van de Graaff với mái tóc dựng đứng
Điện tích lan tỏa trên vỏ cầu và lên mái tóc; các điện tích cùng dấu đẩy nhau, nên các sợi tóc đẩy nhau ra
Explore · ⁨Khám phá⁩

Explore field lines of a point charge · ⁨Khám phá các đường sức của điện tích điểm⁩

Set the charge positive or negative. Field lines start on positive and end on negative charge, never cross, and crowd together where $\vec{E}$ is strongest — the line density is proportional to the field magnitude. · ⁨Đặt điện tích dương hoặc âm. Đường sức bắt đầu trên dương và kết thúc trên âm điện tích, không bao giờ cắt nhau, và dày đặc nơi $\vec{E}$ mạnh nhất — mật độ đường sức tỷ lệ thuận với cường độ trường.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Electric charge/ɪˈlektrɪk tʃɑːdʒ/ Điện tích
quantized/ˈkwɒntaɪzd/ lượng tử hóa
elementary charge/ˌelɪˈmentəri tʃɑːdʒ/ điện tích nguyên tố
conservation of charge/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv tʃɑːdʒ/ bảo toàn điện tích
point charges/pɔɪnt ˈtʃɑːdʒɪz/ Điện tích điểm
Coulomb's law/ˈkuːlɒmz lɔː/ Định luật Coulomb
inverse-square/ɪnˈvɜːs skweə/ nghịch bình phương
superposition/ˌsuːpəpəˈzɪʃn/ sự chồng chập
fundamental property/ˌfʌndəˈmentl ˈprɒpəti/ Tính chất cơ bản
permittivity of free space/ˌpɜːmɪˈtɪvəti ɒv friː speɪs/ điện dung không khí
conductor/kənˈdʌktə/ vật dẫn điện
insulator/ˈɪnsjuːleɪtə/ vật cách điện
Charging by friction/ˈtʃɑːdʒɪŋ baɪ ˈfrɪkʃn/ Nhiễm điện do ma sát
Charging by conduction/ˈtʃɑːdʒɪŋ baɪ kənˈdʌkʃn/ Nhiễm điện do tiếp xúc
Charging by induction/ˈtʃɑːdʒɪŋ baɪ ɪnˈdʌkʃn/ Nhiễm điện do cảm ứng
ground/ɡraʊnd/ nền tảng
polarization/ˌpəʊləraɪˈzeɪʃn/ Phân cực
electroscope/ɪˌlektrəʊˈskəʊp/ Dụng cụ kiểm tra điện
electric field/ɪˈlektrɪk fiːld/ điện trường
test charge/test tʃɑːdʒ/ điện tích thử
Field lines/fiːld laɪnz/ Đường sức điện
uniform/ˈjuːnɪfɔːm/ đều
continuous charge distribution/kənˈtɪnjuːəs tʃɑːdʒ ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ Phân bố điện tích liên tục
linear charge density/ˈlɪnɪə tʃɑːdʒ ˈdensɪti/ Mật độ điện tích tuyến tính
surface charge density/ˈsɜːfɪs tʃɑːdʒ ˈdensɪti/ mật độ điện tích bề mặt
volume charge density/ˈvɒljuːm tʃɑːdʒ ˈdensɪti/ Mật độ điện tích thể tích
symmetry/ˈsɪmətri/ sự đối xứng
8.4

Electric Fields of Charge Distributions · ⁨Điện Trường của Phân bố Điện Tích⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.4.A: Describe the electric field resulting from a given charge distribution.

  • 8.4.A.1 Expressions for the electric field of specified charge distributions can be found using integration and the principle of superposition.
    • Relevant equation: $\vec{E} = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \displaystyle\int \dfrac{dq}{r^2} \hat{r}$
  • 8.4.A.2 Symmetry considerations of certain charge distributions can simplify analysis of the electric field resulting from those charge distributions.

Boundary statement: AP Physics C: Electricity & Magnetism only expects students to use calculus to find the electric field resulting from the following charge distributions and locations: an infinitely long, uniformly charged wire or cylinder at a distance from its central axis, a thin ring of charge at a location along the axis of the ring, a semicircular arc or part of a semicircular arc at its center, and a finite wire or line charge at a point collinear with the line charge or at a location along its perpendicular bisector.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.4.A: Mô tả điện trường phát sinh từ một phân bố điện tích đã cho.

  • 8.4.A.1 Các biểu thức cho điện trường của các phân bố điện tích xác định có thể tìm thấy thông qua tích phân và nguyên lý chồng chất.
    • Phương trình liên quan: $\vec{E} = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \displaystyle\int \dfrac{dq}{r^2} \hat{r}$
  • 8.4.A.2 Các xem xét về tính đối xứng của một số phân bố điện tích có thể đơn giản hóa việc phân tích điện trường phát sinh từ các phân bố đó.

Khái niệm biên: AP Physics C: Điện & Từ chỉ yêu cầu học sinh sử dụng vi phân tích để tìm điện trường gây ra bởi các phân bố điện tích và vị trí sau: một dây hoặc trụ mang điện đều vô hạn dài ở khoảng cách từ trục chính của nó, một vòng tròn mỏng mang điện tại một vị trí dọc theo trục của vòng tròn, một cung bán nguyệt hoặc một phần của cung bán nguyệt tại tâm của nó, và một dây hữu hạn hoặc dây dẫn điện tại một điểm thẳng hàng với dây dẫn điện hoặc tại một vị trí dọc theo đường phân giác vuông góc của nó.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

For a continuous charge distribution 连续电荷分布, cut the object into pieces $dq$ and integrate their point-charge fields:

$$\vec{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int \frac{dq}{r^2}\,\hat{r}.$$

Write $dq$ using the right density: $\lambda\,dl$ with the linear charge density 线电荷密度 (a line or ring), $\sigma\,dA$ with the surface charge density 面电荷密度, or $\rho\,dV$ with the volume charge density 体电荷密度. Then use symmetry 对称性 to cancel components before integrating – that sentence is usually a scored step. AP's calculus cases: a finite line (collinear point or perpendicular bisector), an infinite wire or cylinder, a ring on its axis, and an arc at its centre.

Worked example (ring, on axis). A ring of radius $R$ carries charge $Q$. At a point $z$ along the axis, each element is a distance $\sqrt{R^2+z^2}$ away, and by symmetry the sideways components cancel, leaving only the axial part ($\cos\alpha=z/\sqrt{R^2+z^2}$):

$$E_z=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int\frac{dq}{R^2+z^2}\cdot\frac{z}{\sqrt{R^2+z^2}}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Qz}{(R^2+z^2)^{3/2}}.$$

Check the limits: $E=0$ at the centre ($z=0$), and far away ($z\gg R$) it becomes $kQ/z^2$ – a point charge, as it must.

Tiếng Việt

Đối với một phân bố điện tích liên tục, cắt vật thể thành các mảnh nhỏ $dq$ và tích phân các điện trường của các điện tích điểm:

$$\vec{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int \frac{dq}{r^2}\,\hat{r}.$$

Viết $dq$ sử dụng đúng mật độ: $\lambda\,dl$ với mật độ điện tích tuyến tính (một đoạn thẳng hoặc vòng tròn), $\sigma\,dA$ với mật độ điện tích bề mặt, hoặc $\rho\,dV$ với mật độ điện tích thể tích. Sau đó sử dụng sự đối xứng để triệt tiêu các thành phần trước khi thực hiện tích phân – câu này thường là một bước được chấm điểm. Các trường hợp giải tích của AP: một đoạn thẳng hữu hạn (điểm thẳng hàng hoặc đường trung trực), một dây vô hạn hoặc trụ, một vòng tròn trên trục của nó, và một cung tròn tại tâm của nó.

Ví dụ minh họa (vòng tròn, trên trục). Một vòng tròn bán kính $R$ mang điện tích $Q$. Tại một điểm $z$ dọc theo trục, mỗi phần tử cách xa một khoảng $\sqrt{R^2+z^2}$, và theo sự đối xứng, các thành phần ngang triệt tiêu lẫn nhau, chỉ còn lại thành phần dọc theo trục ($\cos\alpha=z/\sqrt{R^2+z^2}$):

$$E_z=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int\frac{dq}{R^2+z^2}\cdot\frac{z}{\sqrt{R^2+z^2}}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Qz}{(R^2+z^2)^{3/2}}.$$

Kiểm tra giới hạn: $E=0$ tại tâm ($z=0$), và ở xa ($z\gg R$) nó trở thành $kQ/z^2$ – một điện tích điểm, như nó phải là.

8.5

Electric Flux · ⁨Từ Thông Điện⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.5.A: Describe the electric flux through an arbitrary area or geometric shape.

  • 8.5.A.1 Flux describes the amount of a given quantity that passes through a given area.
  • 8.5.A.2 For an electric field $\vec{E}$ that is constant across an area $\vec{A}$, the electric flux through the area is defined as $\Phi_E = \vec{E} \bullet \vec{A}$.
    • 8.5.A.2.i The direction of the area vector is defined as perpendicular to the plane of the surface and outward from a closed surface.
    • 8.5.A.2.ii The sign of flux is given by the dot product of the electric field vector and the area vector.
  • 8.5.A.3 The total electric flux passing through a surface is defined by the surface integral of the electric field over the surface.
    • Relevant equation: $\Phi_E = \displaystyle\int \vec{E} \cdot d\vec{A}$
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.5.A: Mô tả thông lượng điện đi qua một diện tích tùy ý hoặc hình học.

  • 8.5.A.1 Thông lượng mô tả lượng của một đại lượng nhất định đi qua một diện tích cho trước.
  • 8.5.A.2 Đối với điện trường $\vec{E}$ không đổi trên một diện tích $\vec{A}$, thông lượng điện qua diện tích đó được định nghĩa là $\Phi_E = \vec{E} \bullet \vec{A}$.
    • 8.5.A.2.i Hướng của vector diện tích được định nghĩa là vuông góc với mặt phẳng của bề mặt và hướng ra ngoài từ một bề mặt kín.
    • 8.5.A.2.ii Dấu của thông lượng được xác định bởi tích vô hướng của vector điện trường và vector diện tích.
  • 8.5.A.3 Tổng thông lượng điện đi qua một bề mặt được định nghĩa bằng tích phân bề mặt của điện trường trên bề mặt đó.
    • Phương trình liên quan: $\Phi_E = \displaystyle\int \vec{E} \cdot d\vec{A}$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
Electric flux & Gauss's law

Electric flux 电通量 measures how much field passes through a surface:

$$\Phi_E=\int \vec{E}\cdot d\vec{A}.$$

For a uniform field through a flat area, $\Phi_E=EA\cos\theta$, where the area vector 面积矢量 is perpendicular to the surface. Flux is positive where field lines exit a closed surface and negative where they enter – only the perpendicular component of $\vec{E}$ counts.

Tiếng Việt
Từ thông điện & Định luật Gauss

Từ thông điện đo lường lượng điện trường đi qua một bề mặt:

$$\Phi_E=\int \vec{E}\cdot d\vec{A}.$$

Đối với điện trường đều qua một diện tích phẳng, $\Phi_E=EA\cos\theta$, trong đó véc-tơ diện tích vuông góc với bề mặt. Từ thông dương nơi các đường sức điện rời khỏi một bề mặt kín và âm nơi chúng xâm nhập vào – chỉ có thành phần vuông góc của $\vec{E}$ mới có giá trị.

Từ thông điện qua một bề mặt phụ thuộc vào góc giữa điện trường và pháp tuyến bề mặt
Từ thông điện qua một bề mặt phụ thuộc vào góc giữa điện trường và pháp tuyến bề mặt
Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Electric flux/ɪˈlektrɪk flʌks/ Điện thông
area vector/ˈeərɪə ˈvektə/ véc-tơ diện tích
Gauss's law/ˈɡaʊsɪz lɔː/ Định luật Gauss
8.6

Gauss's Law · ⁨Định Luật Gauss⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 8.6.A: Describe the properties of a charge distribution by applying Gauss's law.

  • 8.6.A.1 Gauss's law relates electric flux through a Gaussian surface to the charge enclosed by that surface.
    • Relevant equations: $\Phi_E = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$ and $\displaystyle\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$
  • 8.6.A.2 A Gaussian surface is a three-dimensional, closed surface.
  • 8.6.A.3 The total electric flux through a Gaussian surface is independent of the size of the Gaussian surface if the amount of enclosed charge remains constant.
  • 8.6.A.4 Gaussian surfaces are typically constructed such that the electric field generated by the enclosed charge is either perpendicular or parallel to different regions of the Gaussian surface, resulting in a simplified surface integral.
  • 8.6.A.5 If a function of charge density is given for a charge distribution, the total charge can be determined by integrating the charge density over the length (one dimension), area (two dimensions), or volume (three dimensions) of the charge distribution. For example: $Q_{\text{total}} = \displaystyle\int \rho(\vec{r})\, dV$
  • 8.6.A.6 Maxwell's equations are the collection of equations that fully describe electromagnetism. Gauss's law is Maxwell's first equation.
    • Relevant equation: $\displaystyle\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$

Boundary statement: AP Physics C: Electricity & Magnetism only expects students to quantitatively apply Gauss's law to point charges and charge distributions that have spherical, cylindrical, or planar symmetry.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 8.6.A: Mô tả các đặc tính của một phân bố điện tích bằng cách áp dụng định luật Gauss.

  • 8.6.A.1 Định luật Gauss liên hệ thông lượng điện qua một bề mặt Gaussian với điện tích bị bao bọc bởi bề mặt đó.
    • Phương trình liên quan: $\Phi_E = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$ và $\displaystyle\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$
  • 8.6.A.2 Bề mặt Gaussian là một bề mặt ba chiều, kín.
  • 8.6.A.3 Tổng thông lượng điện qua một bề mặt Gaussian không phụ thuộc vào kích thước của bề mặt Gaussian nếu lượng điện tích bị bao giữ không đổi.
  • 8.6.A.4 Các bề mặt Gaussian thường được xây dựng sao cho điện trường do điện tích bị bao gây ra hoặc vuông góc hoặc song song với các vùng khác nhau của bề mặt Gaussian, dẫn đến một tích phân bề mặt được đơn giản hóa.
  • 8.6.A.5 Nếu một hàm mật độ điện tích được cho cho một phân bố điện tích, tổng điện tích có thể được xác định bằng cách tích phân mật độ điện tích trên chiều dài (một chiều), diện tích (hai chiều) hoặc thể tích (ba chiều) của phân bố điện tích. Ví dụ: $Q_{\text{total}} = \displaystyle\int \rho(\vec{r})\, dV$
  • 8.6.A.6 Các phương trình Maxwell là tập hợp các phương trình mô tả đầy đủ về điện từ học. Định luật Gauss là phương trình đầu tiên của Maxwell.
    • Phương trình liên quan: $\displaystyle\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} = \dfrac{q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$

Câu phát biểu giới hạn: AP Physics C: Điện & Từ chỉ yêu cầu học sinh áp dụng định luật Gauss một cách định lượng đối với điện tích điểm và các phân bố điện tích có tính đối xứng hình cầu, trụ hoặc mặt phẳng.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Gauss's law 高斯定律 – the first of Maxwell's equations – relates the flux through any closed surface to the charge inside it:

$$\oint \vec{E}\cdot d\vec{A}=\frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}.$$

It is true for any closed surface, but it solves for $E$ only when symmetry lets you choose a Gaussian surface 高斯面 on which $E$ is constant and perpendicular (or parallel, contributing zero). The three symmetries AP tests: spherical symmetry 球对称 (concentric sphere), cylindrical symmetry 柱对称 (coaxial cylinder), and planar symmetry 平面对称 (a straddling "pillbox").

Worked example (sphere). Outside a sphere of total charge $Q$, a spherical Gaussian surface of radius $r$ gives $E(4\pi r^2)=Q/\varepsilon_0$, so $E=\dfrac{kQ}{r^2}$ – identical to a point charge at the centre. Inside a uniformly charged solid sphere of radius $R$, the surface encloses only $Q_{\text{enc}}=Q\,r^3/R^3$, so $E=\dfrac{kQr}{R^3}$: zero at the centre, growing linearly to the surface.

Worked example (wire). For an infinite wire with charge per length $\lambda$, take a coaxial cylinder of radius $r$ and length $L$. The ends contribute nothing ($\vec{E}\perp d\vec{A}$), so $E(2\pi rL)=\dfrac{\lambda L}{\varepsilon_0}$ and $E=\dfrac{\lambda}{2\pi\varepsilon_0 r}$. The same pillbox method gives an infinite sheet's field, $E=\dfrac{\sigma}{2\varepsilon_0}$, uniform on both sides.

Exam skill. A full-credit Gauss's-law answer has four parts: name the surface, state the symmetry argument (why $E$ is constant and perpendicular on it), count $Q_{\text{enc}}$, then solve. Skipping the symmetry sentence loses the reasoning point – and remember Gauss's law also explains why $E=0$ inside any conductor in equilibrium.

Tiếng Việt

Định luật Gauss – phương trình đầu tiên của Maxwell – liên hệ từ thông qua bất kỳ bề mặt kín nào với điện tích nằm bên trong nó:

$$\oint \vec{E}\cdot d\vec{A}=\frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}.$$

Điều này đúng với bất kỳ bề mặt kín nào, nhưng nó chỉ giải được $E$ khi tính đối xứng cho phép bạn chọn một bề mặt Gauss trên đó $E$ là hằng số và vuông góc (hoặc song song, đóng góp bằng không). Ba loại tính đối xứng thường xuất hiện trong đề thi AP: tính đối xứng cầu (cầu đồng tâm), tính đối xứng trụ (trụ cùng trục), và tính đối xứng phẳng (một "hộp thuốc viên" bao phủ).

Đã chọn bề mặt Gauss để phù hợp với tính đối xứng của điện tích
Đã chọn bề mặt Gauss để phù hợp với tính đối xứng của điện tích

Ví dụ minh họa (cầu). Bên ngoài một cầu có tổng điện tích $Q$, việc sử dụng bề mặt Gauss hình cầu bán kính $r$ sẽ thu được $E(4\pi r^2)=Q/\varepsilon_0$, do đó $E=\dfrac{kQ}{r^2}$ – tương đương với điện trường của một điện tích điểm tại tâm. Bên trong một khối cầu đặc mang điện tích đều có bán kính $R$, bề mặt bao quanh chỉ chứa $Q_{\text{enc}}=Q\,r^3/R^3$, nên $E=\dfrac{kQr}{R^3}$: bằng không tại tâm và tăng tuyến tính ra đến bề mặt.

Ví dụ minh họa (dây dẫn). Đối với một dây dẫn vô hạn mang điện tích trên đơn vị chiều dài $\lambda$, hãy chọn một trụ đồng trục có bán kính $r$ và chiều dài $L$. Hai đầu không đóng góp gì ($\vec{E}\perp d\vec{A}$), nên $E(2\pi rL)=\dfrac{\lambda L}{\varepsilon_0}$ và $E=\dfrac{\lambda}{2\pi\varepsilon_0 r}$. Phương pháp hộp thuốc lá tương tự cũng cho ra trường của một tấm phẳng vô hạn, $E=\dfrac{\sigma}{2\varepsilon_0}$, đều trên cả hai phía.

Kỹ năng làm bài thi. Một câu trả lời đầy đủ về định luật Gauss cần bốn phần: nêu tên bề mặt, phát biểu lập luận về tính đối xứng (tại sao $E$ là hằng số và vuông góc trên bề mặt đó), đếm $Q_{\text{enc}}$, sau đó giải phương trình. Bỏ qua câu nói về tính đối xứng sẽ mất điểm tư duy – và hãy nhớ rằng định luật Gauss còn giải thích tại sao $E=0$ bên trong bất kỳ vật dẫn nào ở trạng thái cân bằng electrostatic.

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Gaussian surface/ˈɡaʊʃn ˈsɜːfɪs/ bề mặt Gauss
spherical symmetry/sˈferɪkl ˈsɪmətri/ Đối xứng cầu
cylindrical symmetry/sɪˈlɪndrɪkl ˈsɪmətri/ Đối xứng trụ
planar symmetry/ˈpleɪnə ˈsɪmətri/ Đối xứng phẳng
8.6

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Use Coulomb's law $F=\tfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\tfrac{q_1 q_2}{r^2}$ and superpose forces as vectors (components, not magnitudes).
  • For a continuous charge, integrate $d\vec E$ over $dq=\lambda\,dl,\ \sigma\,dA,\ \rho\,dV$; use symmetry to cancel components.
  • The field points away from positive and toward negative charge; draw field lines correctly.
  • Distinguish the force on a charge ($\vec F=q\vec E$) from the field the charge creates.
  • Keep the constant $k=\tfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}$ straight and check units.
Tiếng Việt
  • Sử dụng định luật Coulomb $F=\tfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\tfrac{q_1 q_2}{r^2}$ và cộng các lực dưới dạng vectors (thành phần, không phải độ lớn).
  • Với điện tích liên tục, tích phân $d\vec E$ trên $dq=\lambda\,dl,\ \sigma\,dA,\ \rho\,dV$; dùng tính đối xứng để triệt tiêu các thành phần.
  • Điện trường chỉ hướng ra xa điện tích dương và về phía điện tích âm; vẽ đúng đường sức điện.
  • Phân biệt lực tác dụng lên một điện tích ($\vec F=q\vec E$) với điện trường mà điện tích đó tạo ra.
  • Giữ nguyên hằng số $k=\tfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}$ chính xác và kiểm tra đơn vị đo.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Physics C: Electricity and Magnetism · ⁨AP Vật lý C: Điện từ⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Physics C: Electricity and Magnetism · ⁨AP Vật lý C: Điện từ⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP