VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Xác định các đại lượng liên quan đến lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.
Nội dung bài viết Xác định các đại lượng liên quan đến lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên: DẠNG 1: Xác định các đại lượng liên quan đến lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên Ví dụ 1: Hai điện tích 1 2 q qq q 3 đặt cách nhau một khoảng r trong chân không. Nếu điện tích 1 q tác dụng lên điện tích 2 q có độ lớn là F thì lực tác dụng của điện tích 2 q lên 1 q có độ lớn là Lời giải Theo định luật Cu-lông thì lực tương giác giữa hai điện tích là: Lực tác dụng của điện tích 2 q lên 1 q có độ lớn cũng là F. Đáp án A Ví dụ 2: Hai hạt bụi trong không khí, mỗi hạt chứa 8 5.10 electron và cách nhau 2 cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa hai hạt bằng Lời giải Điện tích của mỗi hạt bụi là Lực đẩy tĩnh điện giữa hai hạt là Đáp án C. STUDY TIP Điện tích của một electron là 19 1,6.10 (C).
Ví dụ 3: Trong một môi trường điện môi đồng tính, lực hút tĩnh điện giữa hai điện tích là 6 2.10 N. Khi đưa chúng xa nhau thêm 2 cm thì lực hút tĩnh điện lúc này là 7 5.10 N. Khoảng cách ban đầu giữa chúng là? A. 1 cm. B. 2 cm. C. 3 cm. D. 4 cm. Lời giải Gọi khoảng cách ban đầu giữa hai điện tích là a (m). Theo định luật Cu-lông. Chú ý Các điện tích điểm được đặt trong môi trường điện môi đồng tính thì công thức của định luật Cu-lông trong trường hợp này là: Ví dụ 4: Hai điện tích điểm đứng yên trong không khí cách nhau một khoảng r tác dụng lên nhau lực có độ lớn bằng F. Khi đưa chúng vào trong dầu hoả có hằng số điện môi ε = 2 và giảm khoảng cách giữa chúng còn 3 r thì độ lớn của lực tương tác giữa chúng là Lời giải Theo định luật Cu-lông, ta có lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ nghịch với 2 ε r Đáp án D.
Ví dụ 5: Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại A và B đặt trong không khí, có điện tích lần lượt là cách nhau một khoảng 12 cm. a) Khi đó, số electron thừa, thiếu ở mỗi quả cầu là A. Số electron thừa ở quả cầu A là 12 1 N = 2.10 electron, số electron thiếu ở quả cầu B là 12 2 N = 1,5.10 electron. B. Số electron thiếu ở quả cầu A là 12 1 N = 2.10 electron, số electron thừa ở quả cầu B là 12 electron. C. Số electron thừa ở quả cầu A là 12 1 N 1,5.10 electron, số electron thiếu ở quả cầu B là 12 2 N 2.10 electron. D. Số electron thiếu ở quả cầu A là 12 1 N 1,5.10 electron, số electron thừa ở quả cầu B là 12 2 N 2.10 electron. b) Lực tương tác điện giữa chúng là c) Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt về chỗ cũ. Lực tương tác điện giữa hai quả cầu sau đó là Lời giải a) Điện tích của 1 electron có độ lớn là Vì quả cầu A nhiễm điện âm nên quả cầu A thừa electron. Số electron thừa ở quả cầu A là: Vì quả cầu B nhiễm điện dương nên quả cầu B thiếu electron. Số electron thiếu ở quả cầu B là: Đáp án A. b) Lực tương tác điện giữa chúng là lực hút (vì hai quả cầu mang điện tích trái dấu) và có độ lớn xác định bởi định luật Cu-lông c) Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau thì điện tích trên các quả cầu được phân bố lại. Vì các quả cầu giống nhau nên sau khi tách ra, điện tích của chúng bằng nhau 1 2 qqq. Mặt khác theo định luật bảo toàn điện tích thì ta có 12 12 qq. Từ đó suy ra Lực tương tác điện giữa chúng bây giờ là lực đẩy và có độ lớn: Phân tích Tư tưởng giải ý c: – Đã có khoảng cách giữa hai quả cầu, vì người ta cho chúng tiếp xúc nhau rồi đưa lại vị trí cũ nên khoảng cách không thav đổi. – Tính điện tính hai quả cầu sau khi tiếp xúc nhau rồi tách nhau ra bằng định luật bảo toàn điện tính. – Dùng định luật Cu-lông xác định lực tương tác.
Ví dụ 6: Hai điện tích 1 q và 2 q đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau với một lực F = 1,8 N. Xác định loại điện tích của 1 q và 2 q. Tính 1 q và 2 q. Lời giải Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu, mặc khác 1 2 q q < 0 nên chúng đều là điện tích âm. Theo định luật Cu-lông, ta có Vì 1 q và 2 q cùng dấu nên 1 2 q q > 0 nên Từ (1) và (2) ta có 1 q và 2 q là nghiệm của phương trình: STUDY TIP Nếu tổng 2 số là S và tích 2 số là P thì 2 số đó là nghiệm của phương trình Ví dụ 7: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 12 cm. Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 10 N. Đặt hai điện tích đó trong dầu và đưa chúng cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10 N. Tính độ lớn các điện tích và hằng số điện môi của dầu. Khi đặt trong không khí, theo định luật Cu-lông ta có Khi đặt trong dầu, vì lực tương tác vẫn như cũ, nên ta có: Đáp án A.
Ví dụ 8: Cho hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, tích điện và cách nhau 20 cm thì chúng hút nhau một lực bằng 1,2 N. Cho chúng tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra đến khoảng cách như cũ thì chúng đẩy nhau với lực đẩy bằng lực hút. Tính điện tích lúc đầu của mỗi quả cầu. D. Cả A và B đều đúng. Lời giải Hai quả cầu hút nhau nên chúng tích điện trái dấu nhau. Vì điện tích trái dấu và theo định luật Cu-lông ta có Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau thì điện tích trên các quả cầu được phân bố lại. Vì các quả cầu giống nhau nên sau khi tách ra, điện tích của chúng bằng nhau 1 2 qqq. Mặt khác theo định luật bảo toàn điện tích thì ta có Theo định luật Cu-lông, ta có lực tương tác lúc này là Từ (1) và (2) ta có 1 2 q và q và là nghiệm của các phương trình: Phân tích Ta cần tìm 2 phương trình 2 ẩn 1 2 q q – Từ dữ kiện “cách nhau 20 cm thì chúng hút nhau một lực bằng 1,2 N” ta được 1 dữ kiện liên quan đến 1 2 q q. – Từ dữ kiện “Cho chúng tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra đến khoảng cách như cũ” ta được dữ kiện thứ 2 theo định luật bảo toàn điện tích.