Em đã biết các điện tích cùng dấu đẩy nhau, khác dấu hút nhau. Theo em, độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích phụ thuộc như thế nào vào độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng?
Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích
Khởi động (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 61)
Thảo luận (1)
Hoạt động (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 61)
- 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 xảy ra 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 diễn tương tác giữa các điện tích trong các hình còn lại.- Biểu diễn lực điện tác dụng lên...
Đọc tiếp
- 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 xảy ra 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 diễn tương tác giữa các điện tích trong các hình còn lại.
- Biểu diễn lực điện tác dụng lên mỗi điện tích đặt tại các đỉnh của một tam giác đều. Biết các điện tích trên đều cùng dấu và cùng độ lớn.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTham khảo:
a) Thanh nhựa cọ xát với với len sẽ nhiễm điện âm nên khi hai thanh nhựa lại gần nhau sẽ đẩy ra xa vì cả hai thanh nhựa nhiễm điện cùng dấu
b) Thanh thủy tinh cọ xát với lụa sẽ nhiễm điện dương và thanh nhựa nhiễm điện âm 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:
Với trường hợp tác dụng lên mỗi điện tích dặt tại các đỉnh của một tam giác đều ta biểu diễn tương tự như trường hợp hai cặp điện tích, ở đây mỗi điện tích chịu tác dụng hai lực điện của hai điện tích còn lại.
(Trả lời bởi Kiều Sơn Tùng)
Hoạt động (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 62)
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.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTham khảo:
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
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Câu hỏi 1 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
Hãy nêu tên các đại lượng và tên các đơn vị trong biểu thức (16.2) và (16.3).
\(F=\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{4\pi\varepsilon_0r^2}\) (16.2)
hoặc \(F=\dfrac{k\left|q_1q_2\right|}{r^2}\) với k = 9.109 Nm2 /C2 (16.3)
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiF là lực giữa hai điện tích (N)
k là hằng số Coulomb \(k=9\cdot10^9Nm^2/C^2\)
\(q_1,q_2\) là điện tích (C)
\(r\) khoảng cách giữa hai điện tích (m)
\(\varepsilon_0\) là hằng số điện \(\varepsilon_0=8,85\cdot10^{-12}C^2/Nm^2\)
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Câu hỏi 2 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
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 lực điện tương tác giữa chúng tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giải\(\frac{{F'}}{F} = \frac{{k\frac{{\left| {q_1'q_2'} \right|}}{{r{'^2}}}}}{{k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}}} = \frac{{k\frac{{\left| {3{q_1}3{q_2}} \right|}}{{{{\left( {2r} \right)}^2}}}}}{{k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}}} = 2,25 \Rightarrow F' = 2,25F\)
Vậy lực điện tương tác tăng 2,25 lần.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Câu hỏi 3 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
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
Thảo luận (1)Hướng dẫn giải\(F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}} = {9.10^9}\frac{{{{10}^{ - 5}}{{.10}^{ - 7}}}}{{0,{1^2}}} = 0,9(N)\)
Hướng dẫn vẽ hình:
Theo yêu cầu tỉ lệ của đề bài khoảng cách giữa hai điện tích là 5cm
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 được vẽ bằng 2,25 cm.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Bài tập luyện tập 1 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
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.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTham khảo:
Để tách rời các trang giấy ra ta cần phải cho các trang giấy nhiễm điện cùng loại ( vì theo quy ước hai vật nhiễm điện cùng loại sẽ đẩy nhau ); khi đó các trang giấy sẽ đẩy nhau và ta có thể tách chúng ra dễ dàng.
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Bài tập luyện tập 2 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
Có thể dùng định luật Coulomb để xác định độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích trong các thí nghiệm ở Hình 16.1 không? Tại sao?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTham khảo:
Không thể dùng định luật Coulomb để xác định độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích trong các thí nghiệm ở Hình 16.1 vì kích thước của các vật nhiễm điện quá lớn so với khoảng cách của chúng nên không thể coi là điện tích điểm.
(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))
Bài tập luyện tập 3 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 63)
Xác định lực điện tương tác giữa electron và proton của nguyên tử hydrogen. Biết khoảng cách từ electron trong nguyên tử hydrogen đến hạt nhân của nguyên tử này là 5.10-11 m; điện tích của electron và proton có độ lớn bằng nhau 1,6.10-19 C. Lấy \(\varepsilon_0=8,85.10^{-12}\dfrac{C^2}{N.m^2}\)
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiLực điện tương tác giữa electron và proton là:
\(F = \frac{{\left| {e.p} \right|}}{{4\pi {\varepsilon _0}{r^2}}} = \frac{{{{\left( {1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)}^2}}}{{4\pi .8,{{85.10}^{ - 12}}{{\left( {{{5.10}^{ - 11}}} \right)}^2}}} = 9,{21.10^{ - 8}}(N)\)
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Bài tập luyện tập 4 (SGK Kết nối tri thức với cuộc sống - Trang 64)
Hai điện tích điểm q1 = 15 µC; q2 = -6 µC 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?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiGọi 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 lực điện tác dụng lên điện tích q3 băng 0 là lực tổng hợp phải cân bằng.
\(\overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} = \overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_1}} = - \overrightarrow {{F_2}} \)
\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{F_1} \uparrow \downarrow {F_2}\\{F_1} = {F_2}\end{array} \right.\)
Vì \({F_1} \uparrow \downarrow {F_2}\)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: \({F_1} = k\frac{{\left| {{q_1}.{q_3}} \right|}}{{A{C^2}}}\)
Lực điện do q2 tác dụng lên q3 là: \({F_2} = k\frac{{\left| {{q_2}.{q_3}} \right|}}{{B{C^2}}}\)
Vì F1 = F2 ⇒ \(k\frac{{\left| {{q_1}.{q_3}} \right|}}{{A{C^2}}} = k\frac{{\left| {{q_2}.{q_3}} \right|}}{{B{C^2}}} \Rightarrow \frac{{15}}{{A{C^2}}} = \frac{6}{{B{C^2}}} \Rightarrow \frac{{BC}}{{AC}} = \frac{{\sqrt {10} }}{5}\)(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.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)