Bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông - Vật lý 11

5 trắc nghiệm 8 bài tập SGK 17 hỏi đáp

Mời các em cũng nhau nghiên cứu nội dung bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông . Bài viết trình bày lý thuyết và phương pháp giải các dạng bài tập về điện tích và định luật Cu-lông một cách rõ ràng chi tiết, nhằm giúp các em vừa có thể tiếp thu kiến thức lý thuyết vừa thực hành bài tập một cách hiệu quả. Chúc các em học tốt !


 

Tóm tắt lý thuyết

1. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện.

a. Sự nhiễm điện của các vật. 

  • Một vật có khả năng hút được các vật nhẹ như mẩu giấy, sợi bông, … ta nói vật đó bị nhiễm điện.

  • Có thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cách: cọ xát với vật khác, tiếp xúc với vật đã nhiễm điện.

  • Các hiện tượng nhiễm điện của vật

    • Nhiễm điện do cọ xát.

    • Nhiễm điện do tiếp xúc.a

    • Nhiễm điện do hưởng ứng.

b. Điện tích. Điện tích điểm.

  • Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện,vật tích điện hay là một điện tích.

  • Vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khỏang cách tới điểm ta xét được gọi là điện tích điểm.

c. Tương tác điện. Hai loại điện tích.

  • Hai loại điện tích: 

    • Điện tích dương.

    • Điện tích âm.

  • Tương tác điện

    • Sự đẩy nhau hay hút nhau giữa các điện tích gọi là sự tương tác điện.

    • Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích trái dấu thì hút nhau. 

2. Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi.

a. Định luật Cu-lông:

  • Nội dung:

    • Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối 2 điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn của 2 điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 

  • Biểu thức:

\(F=k.\frac{\left |q_1q_2 \right |}{r^2}\) 

  • Trong đó:

    • k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hệ đơn vị
    • (Trong hệ SI,\(k=9.10^9 \frac{N.m^2}{C^2}\)  ) 
    • \(q_1\) và \(q_2\): các điện tích (C)
    • r: Khoảng cách giữa \(q_1\) và \(q_2\) (\(m^2\))
  • Đơn vị của điện tích là: Culông(C)

  • Biểu diễn: 

      

b. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi.

  • Điện môi: là môi trường cách điện.

  • Trong điện môi có hằng số điện môi là  \(\varepsilon\).

  • Hằng số điện môi của một môi trường cho biết:

    • Khi đặt các điện tích trong môi trường đó thì lực tương tác giữa chúng giảm đi bao nhiêu lần so với khi chúng đặt trong chân không.

    • Đối với chân không thì \(\varepsilon\)=1

  • Công thức Định luật Culông trong trường hợp lực tương tác giữa 2 điện tích điểm đặt trong môi trường đồng tính :

\(F=K.\frac{\left |q_1q_2 \right |}{\varepsilon .r^2}\)

  • Nội dung: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường có hằng số điện môi \(\varepsilon\) tỉ lệ thuận với tich độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

Bài tập minh họa

Bài 1:

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.

Hướng dẫn giải:

  • Ta có: 

\(r_1\) =12cm = \(12.10^{-2}m\) ; \(F_1=10N\); \(\varepsilon _1=1\)

\(r_2\) = 8cm = \(8.10^{-2}m\) ; \(F_2=10N\)

  • Áp dụng Định luật Culông trong trường hợp lực tương tác giữa 2 điện tích điểm đặt trong môi trường đồng tính

\(F_1=9.10^9.\frac{\left |q_1q_2 \right |}{\varepsilon_1 .r_1^2} (1)\)

\(F_2=9.10^9.\frac{\left |q_1q_2 \right |}{\varepsilon_2 .r_2^2} (2)\)

  • Lập tỉ số \(\frac{(1)}{(2)}\) \(\Rightarrow \varepsilon _2=\frac{\varepsilon _1r_1^2}{r_2^2}\) = 2,25

Bài 2:

Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 10cm trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực là 9.10-3N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó.

Hướng dẫn giải:

  • Ta có: 

  • Áp dụng công thức , trong đó ta biết : 

F=9.10^{-3}N, r=10.10^{-2}m, \varepsilon =1

  • Ta biết  |\(q_1\)| = |\(q_2\)​ | = q.

  • Từ đó ta tính được : \small q=\sqrt{\frac{\varepsilon .r^{2}.F}{9.10^{9}}}= \sqrt{\frac{10^{-2}.9.10^{-3}}{9.10^{9}}}= \pm 10^-^7 C

Lời kết

Qua bài giảng Điện tích và Định luật Cu-lông này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Nắm được các khái niệm: Điện tích , điện tích điểm ,các loại điện tích,tương tác giữa các điện tích.

  • Phát biểu Định luật Cu-lông và viết biểu thức của Định luật Cu-lông về tương tác giữa các điện tích.

  • Áp dụng Định luật Cu-lông giải các bài tập đơn giản về cân bằng của hệ điện tích.

  • Giải thích hiện tượng nhiễm điện trong thực tế.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua Giải bài tập Vật lý 11 Bài 1 và làm bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. Các em được làm bài thi MIỄN PHÍ để test kiến thức cho bản thân nhé.Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt, chuẩn bị sẵn sàng kiến thức để đạt thành tích cao nhất trong học tập nhé!

-- Mod Vật Lý 11 HỌC247