A. Lý thuyết
I. Điện tích. Điện tích điểm
Sự nhiễm điện của các vật: Khi cọ xát các vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa,.... vào dạ hoặc lụa,.. thì chúng có thể hút các vật nhỏ nhẹ khác như giấy vụn, sợi bông,... (nhiễm điện do cọ xát).
Điện tích: là vật mang điện (vật nhiễm điện).
Điện tích điểm: là vật tích điện (điện tích) có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta đang xét.
Tương tác điện: là sự đẩy hay hút nhau giữa các điện tích.
- Các điện tích cùng loại (cùng dấu) thì đẩy nhau.
- Các điện tích điểm khác loại (cùng dấu) thì hút nhau.
II. Định luật Cu - lông
Định luật Cu - lông: Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Biểu thức: \[F=k.\frac{\left| {{q}_{1}}.{{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}}\]
Trong đó:
F: Lực tĩnh điện (N).
\[k={{9.10}^{9}}\]: hệ số tỉ lệ \[\left( \frac{N.{{m}^{2}}}{{{C}^{2}}} \right)\]
q1 ,q2: độ lớn của hai điện tích (C).
r: khoảng cách giữa hai điện tích (m).
Điện môi: Môi trường cách điện.
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính: khi hai điện tích đặt trong môi trường điện môi thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi ε lần. ε được gọi là hằng số điện môi.
Chú ý: ε≥1; Với chân không ε=1.
Ý nghĩa của hằng số điện môi: Cho biết khi đặt các điện tích trong chất đó thì lực tương tác giữa chúng sẽ giảm đi bao nhiêu lần so với khi chúng đặt trong chân không.
B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: SGK trang 9
Điện tích điểm là gì?
Hướng dẫn giải
Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét.
Câu 2: SGK trang 9
Phát biểu định luật Cu-lông.
Hướng dẫn giải
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 độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Biểu thức: \[F=k.\frac{\left| {{q}_{1}}.{{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}}\]
Trong đó:
F: Lực tĩnh điện (N).
\[k={{9.10}^{9}}\]: hệ số tỉ lệ \[\left( \frac{N.{{m}^{2}}}{{{C}^{2}}} \right)\]
q1 ,q2: độ lớn của hai điện tích (C).
r: khoảng cách giữa hai điện tích (m).
Câu 3: SGK trang 9
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm khi đặt trong điện môi sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn khi đặt trong chân không?
Hướng dẫn giải
Lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong một môi trường điện môi sẽ nhỏ hơn ε lần lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong chân không.
ε: được gọi là hằng số điện môi
Câu 4: SGK trang 10
Hằng số điện môi ủa một chất cho chúng ta biết điều gì?
Hướng dẫn giải
Hằng số điện môi cho biết tính chất điên của một chất cách điện. Nó cho biết khi đặt các điện tích trong đo thì lực tác dụng sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.
Câu 5: SGK trang 10
Chọn câu đúng.
Khi tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi thì lực tương tác giữa chúng.
A. tăng lên gấp đôi.
B. giảm đi một nửa.
C. giảm đi bốn lần.
D. không thay đổi.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án D
Giải thích: Áp dụng định luật Cu-lông, ta có:
Lực tương tác giữa hai điện tích lúc ban đầu là: \[F=k.\frac{\left| {{q}_{1}}.{{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}}\]
Lực tương tác giữa hai điện tích lúc sau là: \[F=k.\frac{\left| 2{{q}_{1}}.2{{q}_{2}} \right|}{{{(2r)}^{2}}}=k.\frac{\left| {{q}_{1}}.{{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}}\]
Câu 6: SGK trang 10
Trong các trường hợp nào sau đây, ta có thể coi các vật nhiễm điện là các điện tích điểm ?
A. Hai thanh nhựa đặt cạnh nhau.
B. Một thanh nhựa và một quả cầu đặt cạnh nhau.
C. Hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau.
D. Hai quả cầu lớn đặt gần nhau.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án C.
Giải thích: Khi hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau thì khoảng cách của chúng rất lớn xo với kích thước của chúng nên có thể coi là điện tích điểm.
Câu 7: SGK trang 10
Nêu điểm giống nhau và khác nhau giữa định luật Cu-lông và định luật vạn vật hấp dẫn.
Hướng dẫn giải
|
|
Định luật Cu-lông |
Định luật vạn vật hấp dẫn |
|
Giống nhau |
|
|
|
Khác nhau |
Bản chất: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm (lực điện). Độ lớn của lực lớn hơn lực hấp dẫn |
Bản chất: Lực tương tác giữa hai vật có khối lượng m (lực cơ học). Độ lớn rất nhỏ |
Câu 8: SGK trang 10:
Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 10 cm trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực là 9.10-3 N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó.
Hướng dẫn giải
Áp dụng định luật Cu-lông, ta có: \[F=k.\frac{\left| q.q \right|}{{{r}^{2}}}\]
\[\Leftrightarrow q=\sqrt{\frac{F.{{r}^{2}}}{k}}=\sqrt{\frac{{{9.10}^{-3}}.{{({{10.10}^{-2}})}^{2}}}{{{9.10}^{9}}}}=\pm {{10}^{-7}}\] (C