A. Tóm tắt lý thuyết
1. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện:
• Khi cọ xát những vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa… vào dạ hoặc lụa.. thì những vật đó có thể hút những vật nhẹ như mẩu giấy, sợi bông… Ta nói rằng những vật đó đã bị nhiễm điện.
• Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét.
• Có 2 loại điện tích: điện tích dương (+) và điện tích âm (-).
• Các điện tích cùng loại (dấu) thì đẩy nhau.
• Các điện tích khác loại (dấu) thì hút nhau.
2. Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi:
• Định luật Cu-lông: Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Trong đó:
F: lực tương tác (F)
k = 9.109: hệ số tỉ lệ (Nm2/C2)
q1, q2: điện tích của 2 điện tích (C)
r: khoảng cách giữa 2 điện tích (m)
• Điện môi là môi trường cách điện. Hằng số điện môi ε đặc trưng cho tính chất điện của một chất cách điện. Khi đặt điện tích trong điện môi, lực tương tác sẽ nhỏ đi ε so với đặt trong chân không.
3. Nguyên lý chồng chất lực điện:
Giả sử có n điện tích điểm q1, q2, …,qn tác dụng lên điện tích điểm q những lực tương tác tĩnh điện F1→, F2→, …, Fn→ thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện.
F→ = F1→ + F2→ + … + Fn→
B. Kỹ năng giải bài tập
Dạng 1: Tính lực tương tác, điện tích hay khoảng cách giữa 2 điện tích.
Bước 1. Áp dụng định luật Cu-lông viết phương trình.
Bước 2. Giải phương trình
Bước 3. Kết luận.
Dạng 2: Tính lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q
Bước 1. Xác định các lực tác dụng lên điện tích, biểu diễn chúng bằng các vecto có gốc là điện tích q.
Bước 2. Từ đó áp dụng nguyên lý chồng chất lực điện để tìm lực tổng hợp. Tính lực theo phương pháp hình học hoặc tổng hợp lực theo quy tắc hình bình hành.
Bước 3. Kết luận.
∗ Kiến thức liên quan
Quy tắc hình bình hành
F→ = F1→ + F2→
C. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Có hai điện tích điểm q1 và q2, chúng đẩy nhau. Khẳng định nào sau đây là đúng?
A. q1 > 0 và q2 < 0. B. q1 < 0 và q2 > 0.
C. q1.q2 > 0. D. q1.q2 < 0.
Hướng dẫn:
Chọn C.
Hai điện tích đẩy nhau vậy chúng phải cùng dấu suy ra tích q1.q2 > 0.
Câu 2: Có bốn vật A, B, C, D kích thước nhỏ, nhiễm điện. Biết rằng vật A hút vật B nhưng lại đẩy C. Vật C hút vật D. Khẳng định nào sau đây là không đúng?
A. Điện tích của vật A và D trái dấu.
B. Điện tích của vật A và D cùng dấu.
C. Điện tích của vật B và D cùng dấu.
D. Điện tích của vật A và C cùng dấu.
Hướng dẫn:
Chọn câu B
Vật A hút vật B nhưng lại đẩy C ⇒ A và C cùng dấu, A và B trái dấu.
Vật C hút vật D ⇒ C và D trái dấu ⇒ A và C cùng dấu đồng thời trái dấu với B, D.
Câu 3: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong không khí:
A. tỉ lệ với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích.
B. tỉ lệ với khoảng cách giữa hai điện tích.
C. tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích.
D. tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích.
Hướng dẫn:
Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm trong không khí là:
⇒ lực tương tác tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích
Câu 4: Hai quả cầu nhẹ cùng khối lượng được treo gần nhau bằng hai dây cách điện có cùng chiều dài và hai quả cầu không chạm vào nhau. Tích cho hai quả cầu điện tích cùng dấu nhưng có độ lớn khác nhau thì góc lệch so với phương thẳng đứng của hai quả cầu có đặc điểm gì?
A. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch lớn hơn
B. Bằng nhau
C. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch nhỏ hơn
D. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích nhỏ hơn thì có góc lệch nhỏ hơn
Hướng dẫn:
Chọn B.
Góc lệch của mỗi quả cầu so với phương thẳng đứng được xác định bởi công thức .
Mà P1 = P2, F1 = F2 nên góc lệch của hai quả cầu bằng nhau.
Câu 5: Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10-9 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm. Lực tương tác giữa chúng là:
A. lực hút với F = 9,216.10-12 (N).
B. lực đẩy với F = 9,216.10-12 (N).
C. lực hút với F = 9,216.10-8 (N).
D. lực đẩy với F = 9,216.10-8 (N).
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật Cu-lông:
với q1 = +1,6.10-19 (C), q2 = -1,6.10-19 (C) và r = 5.10-9 (cm) = 5.10-11 (m)
⇒ F = 9,216.10-8 (N).
Mà 2 điện tích trái dấu nên lực tương tác là lực hút.
Câu 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r = 2 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F = 1,6.10-4 (N). Độ lớn của hai điện tích đó là:
A. q1 = q2 = 2,67.10-9 (μC).
B. q1 = q2 = 2,67.10-7 (μC).
C. q1 = q2 = 2,67.10-9 (C).
D. q1 = q2 = 2,67.10-7 (C).
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật Cu-lông:
với q1 = q2 = q, r = 2 (cm) = 2.10-2 (m) và F = 1,6.10-4 (N)
⇒
⇒ |q1| = |q2| = 2,67.10-9C
Câu 7: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10-4 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2 = 2,5.10-4 (N) thì khoảng cách giữa chúng là:
A. r2 = 1,6 (m). B. r2 = 1,6 (cm).
C. r2 = 1,28 (m). D. r2 = 1,28 (cm).
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật Cu-lông:
Ta có:
với F1 = 1,6.10-4 (N), F2 = 2,5.10-4 (N) , r1 = 2(cm)
⇒ r2 = 1,6 (cm).
Câu 8: Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau một lực F = 1,8 N. Biết q1 + q2 = -6.10-6 C và |q1| > |q2| . Điện tích q1 và q2 là:
A. q1 = -4.10-6; q2 = -2.10-6
B. q1 = -2.10-6; q2 = -4.10-6
C. q1 = 4.10-6; q2 = 2.10-6
D. q1 = 2.10-6; q2 = 4.10-6
Hướng dẫn:
Chọn A.
Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu, mặt khác tổng hai điện tích này là số âm
⇒ hai điện tích đều âm.
Ta có:
+ Kết hợp với q1 + q2 = -6.10-6C, ta có hệ phương trình
Vì
Câu 9: Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích q1 = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C. Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm. Lực điện do hai điện tích này tác dụng lên q3 = 2.10-6 đặt tại C là:
A. 6,66 N. B. 6,76 N.
C. 7,66N. D. 5,67N.
Hướng dẫn:
Chọn B.
+ Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F13→ và F23→ có phương chiều như hình vẽ và độ lớn
+ Áp dụng quy tắc hình bình hành ta có lực tổng hợp tác dụng lên q3 có phương chiều như hình vẽ, và độ lớn
Câu 10: Cho hai điện tích q1 = 4 μC, q2 = 9 μC đặt tại hai điểm A và B trong chân không, AB = 1 m. Đặt tại C một điện tích q0 thì điện tích này nằm cân bằng. Vị trí của điểm C là:
A. AC = 40cm; CB = 60cm
B. AC = 60cm; CB = 40cm
C. AC = 40cm; CB = 150cm
D. AC = 150cm; CB = 60cm
Hướng dẫn:
+ Giả sử q0 > 0. Để q0 nằm cân bằng thì hợp lực tác dụng lên q0 phải bằng 0, ta có:
+ Vì q1 và q2 cùng dấu nên C thuộc đường thẳng AB
⇒ AC + BC = AB
Ta có hệ phương trình:
D. Mọi người cũng hỏi
Lý thuyết Định luật Cu-lông nói về gì?
Lý thuyết Định luật Cu-lông, còn được gọi là Định luật điện từ học cơ bản, là một trong ba định luật cơ bản của điện từ học, được sáng tạo bởi nhà vật lý người Pháp, Charles-Augustin de Coulomb. Nó xác định quy luật tương tác giữa hai điện tích điện.
Cu-lông đã đưa ra định luật nào trong lý thuyết này?
Cu-lông đã đưa ra Định luật cơ bản về lực tương tác giữa hai điểm điện tích cùng dấu (dương-dương hoặc âm-âm), cũng như lực tương tác giữa hai điểm điện tích trái dấu (dương-âm hoặc âm-dương). Định luật này nói rằng lực tương tác tỉ lệ thuận với tích của hai điện tích và nghịch biến thuận với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Lý thuyết Định luật Cu-lông được áp dụng trong lĩnh vực nào?
Lý thuyết Định luật Cu-lông là cơ sở của nhiều phương pháp và ứng dụng trong lĩnh vực điện từ học và điện học. Nó được sử dụng trong việc xác định lực tương tác giữa các hạt điện tích, tính toán các trường điện từ và ảnh hưởng đến các hiện tượng điện trong các hệ thống điện.
Tại sao lý thuyết Định luật Cu-lông quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng?
Lý thuyết Định luật Cu-lông cung cấp khái niệm cơ bản về sự tương tác của các điện tích, giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các thiết bị điện, mạch điện, và hiện tượng điện tử trong tự nhiên. Nó cũng là nền tảng để phát triển các lý thuyết và ứng dụng điện từ học phức tạp hơn, từ đó đóng góp vào sự tiến bộ trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ điện.
