BÀI 16. LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA HAI ĐIỆN TÍCH

I. LỰC HÚT VÀ LỰC ĐẨY GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH

Bài 1: Treo thanh nhựa A bằng một dây chỉ để nó có thể quay tự do rồi dùng len cọ xát một đầu của nó.

Quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng xảyra khi:

a) Dùng len cọ xát một đầu thanh nhựa B rồi đưa lại gần đầu đã được cọ xát của thanh nhựa A (Hình 16.1a).

b) Dùng lụa cọ xát một đầu thanh thuỷ tinh C rồi đưa lại gần đầu đã được cọ xát của thanh nhựa A (Hình 16.1b).

- Dựa vào Hình 16.2a, vẽ các vectơ lực biểu C diễn tương tác giữa các điện tích trong các hình còn lại.

-Vẽ vectơ lực của ba điện tích đặt tại các đình của một tam giác đều. Biết các điện tích trên đều cùng dấu và cùng độ lớn.

Giải nhanh:

a) Khi cọ  xát với với len sẽ nhiễm điện cùng dấu  nên khi hai thanh nhựa lại gần nhau sẽ đẩy ra xa vì cả hai thanh nhựa nhiễm điện cùng dấu

b) Khi cọ xát thanh thủy tinh với lụa sẽ nhiễm điện khác dấu nên đưa hai thanh lại gần nhau chúng sẽ hút nhau vì nhiễm điện trái dấu

Biểu diễn lực tương tác giữa các điện tích:

Lực điện tác dụng lên mỗi điện tích đặt tại các đỉnh của một tam giác đều

Bài 2: Độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích có phụ thuộc như thế nào vào khoảng cách giữa các điện tích? Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán. 

Giải nhanh:

Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

Phương án thí nghiệm: ta dùng hai điện tích có độ lớn điện tích không đổi sau đó thay đổi khoảng cách giữa chúng xác định độ lón của lực tương tác trong các trường hợp để từ đó ta tìm được mối quan hệ giữa lực tương tác và khoảng cách.

II. ĐỊNH LUẬT COULOMB (CU-LÔNG)

Bài 1: Hãy nêu tên các đại lượng và tên các đơn vị trong biểu thúc (16.2) và (16.3).

Giải nhanh:

F= k=

F: Lực tương tác giữa hai điện tích (N)

k: hằng số lực Coulomb k=9.10⁹Nm²/C²

q₁, q₂: điện tích điểm (C)

r: khoảng cách giữa hai điện tích (m)

ε₀: hằng số điện ε₀=8,85.10⁻¹²C²/Nm²

Bài 2: 2. Nếu khoảng cách giữa hai điện tích điểm tăng lên 2 lần và giá trị của mỗi điện tích điểm tăng lên 3 lần thì lựcđiện tương tác giữa chúng tăng hay

giảm bao nhiêu lần?

Giải nhanh: 

= = =2,25 ⇒ F′=2,25F 

Vậy lực điện tương tác tăng 2,25 lần. 

Bài 3: 3. Hãy vẽ các vectơ lực điện tương tác giữa hai điện tích điểm q1 = 10-5 C và q2= 10-7 C đặt cách nhau 10 cm trong chân không theo tỉ lệ 1 cm ứng với khoảng cách 2 cm và lực 0,4 N. Lấy k=9.109 Nm2/C2.

Giải nhanh:

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích là:

F₁₂=F₂₁= ==. =0,9(N)

Hướng dẫn vẽ hình:

• Hai điện tích là điện tích dương nên hai điện tích đẩy nhau và hướng ra xa độ lớn của lực theo tỉ lệ độ lớn

III. BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT COULOMB

Bài 1:  Người ta có thể dùng lực tĩnh điện để tách các trang sách bị dính chặt vào nhau mà không làm chúng hỏng. Hãy mô tả cách làm này.

Giải nhanh:

Để tách rời các trang giấy ra ta cần phải cho các trang giấy nhiễm điện cùng loại rồi ta cho 2 thanh có điện tích khác nhau khi cho lại gần các trang giấy sẽ đẩy nhau và ta có thể tách chúng ra dễ dàng.

Bài 2: . Có thể dùng định luật Coulomb để xácđịnh độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích trong các thí nghiệm ở Hình16.1 không? Tại sao?

Giải nhanh:

Do kích thước của các vật nhiễm điện quá lớn so với khoảng cách của chúng nên không thể coi là điện tích điểm.

Bài 3:  Xác định lực điện tương tác giữaelectron và proton của nguyên

tử hydrogen. Biết khoảng cách từ electron trong nguyên tử hydrogen đến hạt nhân của nguyên tử này là m; điện tích của electron vàproton có độ lớn bằng nhau . Lấy ₌

Giải nhanh:

Lực điện tương tác giữa electron và proton là:

F= = =9,21.10⁻⁸(N) 

Bài 4: Hai điện tích điểm q₁ = 15 μC, q₂ = -6 μC đặt cách nhau 0,2 m trong không khí đặt cách nhau 0,2 m trong không khí. Phải đặt một điện tích q3 ở vị trí nào để lực điện tác dụng lên điện tích này bằng 0?

Giải nhanh:

Gọi F₁, F₂ lần lượt là lực do điện tích q₁, q₂ tác dụng lên q₃; F₃ là lực tổng hợp các lực điện tác dụng lên q3

Gọi A, B, C lần lượt là vị trí đặt q₁, q₂, q₃

Điều kiện để điện tích q₃ cân bằng 

+= =

= 

=>

Vì F₁↑↓F₂ nên điểm C nằm trên đường thẳng AB

Vì q₁, q₂ trái dấu nên điểm C nằm ngoài khoảng AB⇒|AC−BC|=AB(1)

Lực điện do q₁ tác dụng lên q₃ là: F₁=

Lực điện do q₂ tác dụng lên q₃ là: F₂=

Vì F₁=F₂⇒ =

⇒ ⇒ = (2)

Từ (1),(2) ⇒ AC=0,544 (m), BC=0,344 (m)

Vậy q₃ đặt cách q₁ 0,544 m và cách q₂ 0,344 m