A. Tóm tắt lí thuyết
1. Thuyết êlectron
a)Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện.
- Nguyên tử cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là notron không mang điện và proton mang điện tích dương (Hình 2.1).
Êlectron có điện tích là e = - 1,6.10-19C và khối lượng mà me = 9,1.10-31kg.
Proton có điện tích là q = +1,6.10-19C và khối lượng là mp = 1,6.10-27kg. Khối lượng của notron xấp xỉ bằng khối lượng của proton.
Số proton trong hạt nhân bằng số êlectron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn điện tích âm của êlectron.
- Điện tích của êlectron và điện tích của proton là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy ta gọi chúng là những điện tích nguyên tố (âm hoặc dương).
b) Thuyết êlectron
- Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển tử nơi này sang nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
- Một nguyên tử trung hòa có thể nhận them một electron để tạo thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.
- Sự cư trú và di chuyển của các electron tạo nên các hiện tượng về điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.
Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điệnvà tính chất điện gọi là thuyết electron.
2. Vận dụng
a) Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện .
Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do. Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.
Kim loại có chứa các electron tự do, các dung dịch axit, bazo, muối … có chứa các ion tự do. Chúng đều là các chất dẫn điện.
Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do. Không khí khô, dầu, thủy tinh, sứ, cao su, nhựa, … Chúng đều là những chất cách điện.
b) Sự nhiễm điện do tiếp xúc
Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.
c) Sự nhiễm điện do hưởng ứng.
Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của thanh kim loại MN trung hòa về điện (hình 2.3). Ta thấy đầu M nhiễm điện âm, còn đầu N nhiễm điện dương. Sự nhiễm điện của thanh kim loại MN là sự nhiễm điện do hưởng ứng (hay hiện tượng cảm ứng tĩnh điện).
Tóm lại nhiễm điện do hưởng ứng là : Đưa một vật nhiễm điện lai gần nhưng không chạm vào vật dẫn khác trung hòa về điện. Kết quả là hai đầu của vật dẫn bị nhiễm điện trái dấu. Đầu của vật dẫn ở gần vật nhiễm điện thì mang điện tích trái dấu với vật nhiễm điện.
d) Giải thích các hiện tượng nhiễm điện.
Sự nhiễm điện do cọ xát : Khi hai vật cọ xát, electron dịch chuyển từ vật này sang vật khác, dẫn tới một vật thừa electron và nhiễm điện âm, còn một vật thiếu electron và nhiễm điện dương.
Sự nhiễm điện do tiếp xúc : Khi vật không mang điện tiếp xúc với vật mang điện, thì electron có thể dịch chuyển từ vật này sang vật khác làm cho vật không mang điện khi trước cũng bị nhiễm điện theo.
Sự nhiễm điện do hưởng ứng : Khi một vật bằng kim loại được đặt gần một vật đã nhiễm điện, các điện tích ở vật nhiễm điện sẽ hút hoặc đẩyelectron tự do trong vật bằng kim loại làm cho một đầu của vật này thừa electron, một đầu thiếu electron. Do vậy, hai đầu của vật bị nhiễm điên trái dấu.
3. Định luật bảo toàn điện tích.
Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
Hệ cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ.
B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: SGK trang 14:
Trình bày nội dung thuyết êlectron.
Hướng dẫn giải
Nội dung thuyết electron:
- Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển tử nơi này sang nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
- Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một electron để tạo thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.
- Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương (proton). Nếu số electron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.
Câu 2: SGK trang 14:
Giải thích hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết electron.
Hướng dẫn giải
Khi cho quả cầu A trung hòa về điên tiếp xúc với quả cầu B mang điện tích âm thì một phần electron của quả cầu B sẽ được truyền sang cho quả cầu A do electron có thể rời khỏi nguyên tử di chuyển từ nơi này đến nơi khác.
Kết quả là: Quả cầu A nhận thêm electron nên mang điện tích âm (nhiễm điện âm).
Câu 3: SGK trang 14:
Trình bày hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và giải thích nó bằng thuyết electron.
Hướng dẫn giải
Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng: khi cho một quả cầu kim loại tích điện lại gần một vật dẫn thì đầu xa quả cầu nhiễm điện cùng dấu với quả cầu, đầu gần quả cầu thì nhiễm điện trái dấu.
Giải thích: Trong các vật dẫn, electron chuyển động hỗn loạn. Khi đưa một quả cầu nhiễm điện (giả sử nhiễm điện dương) lại gần nó sẽ xảy ra tương tác Cu-lông.
Các electron sẽ bị hút về phía điện tích dương, dẫn đến một đầu của vật dẫn tập trung electron nên tích điện âm, đầu kia bị mất bớt electron nên tích điện dương.
Câu 4: SGK trang 14:
Phát biểu định luật bảo toàn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tượng xảy ra khi chi một quả cầu tích điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm.
Hướng dẫn giải
Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
Khi cho một quả cầu tích điện dương (q1) tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm (-q2 ), sau khi tách chúng ra thì xảy ra 3 trường hợp sau:
- TH1: q1 + (-q2 ) > 0: cả hai quả cầu cùng nhiễm điện dương.
- TH2: q1 + (-q2 ) < 0: cả hai quả cầu cùng nhiễm điện âm.
- Th3: q1 + (-q2 ) = 0: cả hai quả cầu cùng trung hòa về điện.
Giải thích: Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau sẽ có sự trao đổi điện tích giữa chúng. Sau một thời gian, sự trao đổi điện tích này dừng lại (do không còn sự chênh lệch điện tích giữa hai quả cầu). Lúc này, quả cầu nào có độ lớn điện tích lớn hơn sẽ truyền điện tích cho quả cầu còn lại.
Câu 5: SGK trang 14:
Chọn câu đúng.
Đưa quả cầu tích điện Q lại gần quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đầu một sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì
A. M tiếp tục bị hút dính vào Q.
B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q.
C. M rời Q về vị trí thẳng đứng.
D. M bị đẩy lệch về phía bên kia.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án D.
Giải thích: Khi đưa quả cầu Q lại gần quả cầu M, lúc hai quả cầu chưa tiếp xúc với nhau thì xảy ra hiện tượng nhiễm điện hưởng ứng vì vậy mà hai quả cầu dính vào nhau. Sau khi bị hút dính vào quả cầu Q thì xảy ra hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, quả cầu M sẽ nhiễm điện cùng dấu với quả cầu Q do đó nó bị đẩy lệch về phía bên kia.
Câu 6: SGK trang 14:
Đưa gần một quả cầu Q điện tích dương lại gần đầu M của một khối trụ kim loại MN (Hình 2.4).
Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I, trung điểm của MN?
A. Điện tích ở M và N không thay đổi.
B. Điện tích ở M và N mất hết.
C. Điện tích ở M còn, ở N mất.
D. Điện tích ở M mất, ở N còn.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án A.
Giải thích: Do quả cầu Q mang điện dương, đầu M mang điện âm nên không có hiện tượng nhiễm điện do điện hưởng xảy ra (tại I đang trung hòa về điện, nếu tại I có điện tích thì vẫn xảy ra hiện tượng điện hưởng).
Câu 7: SGK trang 14:
Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.
Hướng dẫn giải
Để cánh quạt bền và đẹp, khi chế tạo người ta thường sơn một lớp sơn các điện vào nó.
Khi cánh quạt quay, lớp sơn cách điện sẽ ma sát (cọ xát) với không khí và trở nên tích điện. Lúc này, cánh quạt có thể hút các vật nhỏ nhẹ khác như bụi trong không khí. Các hạt bụi này dính rất chặt vào cánh quạt nên khi quạt quay chúng không bị bay đi.