CHỦ ĐỀ 3. ĐIỆN TRƯỜNG. BÀI 1. LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
CHỦ ĐỀ 3. ĐIỆN TRƯỜNG. BÀI 1. LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH
- Học xong bài học này, bạn có thể • Thực hiện thí nghiệm hoặc bằng ví dụ thực tế, mô tả được sự hút (hoặc đẩy) của một điện tích vào một điện tích khác. • Phát biểu được định luật Coulomb và nêu được đơn vị đo điện tích. • Sử dụng biểu thức F = q1q2/4πε0r^2, tính và mô tả được lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không (hoặc trong không khí). - Khởi động: Lực tác dụng giữa các vật mang điện tuân theo quy luật nào?
I. LỰC HÚT VÀ LỰC ĐÂY GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH
1. Điện tích
- Ở lớp 8, bạn đã làm các thí nghiệm chứng tỏ rằng, khi cọ xát những vật như thanh thuỷ tinh, thanh nhựa,... vào dạ hoặc lụa,... thì những vật đó có thể hút được những vật nhẹ như mẩu xốp, vụn giấy,... Ta nói rằng những vật đó đã bị nhiễm điện. - Vật bị nhiễm điện còn được gọi là vật mang điện hoặc vật tích điện. - Có hai loại điện tích, một loại được gọi là điện tích dương, loại kia là diện tích âm. - Ví dụ, cọ xát thanh nhựa với mảnh vải len (Hình 1.1) thì thanh nhựa tích điện âm còn mảnh vải tích điện dương. Sở dĩ như vậy là do ma sát làm cho một số electron chuyển từ vải sang thanh nhựa làm cho thanh nhựa tích điện âm còn mảnh vải tích điện dương. Ngược lại, cọ xát thanh thuỷ tinh với mảnh vải lụa thì thanh thuỷ tinh tích điện dương vì nó bị mất một số electron vào vải do cọ xát.
+ Ðịnh nghĩa
- Các vật tích điện có thể có kích thước khác nhau. Ta gọi một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách đến điểm đang xét là một điện tích điểm.
2. Tương tác giữa các điện tích
- Sự hút hoặc đẩy giữa các điện tích được gọi là sự tương tác điện. - Thực nghiệm cho biết các điện tích trái dấu thì hút nhau, các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. - Treo một thanh thuỷ tinh có một đầu đã được tích điện dương bằng một sợi chỉ (Hình 1.2). - Đưa một thanh thuỷ tinh khác có một đầu đã được tích điện dương lại gần, chúng đẩy nhau (Hình 1.2a). Đưa một thanh nhựa có một đầu đã được tích điện âm lại gần, chúng hút nhau (Hình 1.2b).
Ảnh
+ Định nghĩa 1
- Các vật đã tích điện cũng có thể hút các vật chưa được tích điện. Ví dụ, một thanh đồng trung hoà điện được treo bằng một sợi dây cách điện. Đưa thanh nhựa đã tích điện âm lại gần một đầu của thanh đồng thì các electron tự do trong thanh đồng bị đẩy về đầu xa, đầu gần với thanh nhựa tích điện dương nên bị hút về thanh nhựa (Hình 1.3). Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Khi lấy thanh nhựa đi, các electron tự do được sắp xếp lại như cũ, thanh đồng lại trung hoà điện.
Ảnh
+ Định nghĩa 2
- Có thể tích điện cho một quả cầu kim loại và thử nghiệm tương tác của nó với vật khác bằng thí nghiệm sau đây.
+ Dụng cụ
+ Dụng cụ - Thanh nhựa, miếng vải len, quả cầu kim loại có đế cách điện.
+ Tiến hành
+ Tiến hành • Tích điện cho quả cầu - Dùng vải len cọ xát thanh nhựa để nó tích điện âm. - Đưa thanh nhựa đến gần quả cầu kim loại nhưng không để chúng chạm vào nhau (Hình 1.4). - Trong khi thanh nhựa ở gần quả cầu, chạm đầu ngón tay vào quả cầu trong giây lát rồi bỏ ngón tay ra khỏi quả cầu. - Di chuyển thanh nhựa ra xa. Dự đoán quả cầu tích điện loại nào và giải thích tại sao. • Thử nghiệm sự tương tác của quả cầu tích điện - Treo một thanh nhựa đã tích điện âm để nó có thể quay tự do. Đưa quả cầu tích điện lại gần xem chúng có hút nhau không. - Sử dụng quả cầu tích điện dương này để kiểm tra tương tác của nó với thanh thuỷ tinh, thanh nhựa khác,...
+ Hình 1.4
Ảnh
+ Câu hỏi 1:
Câu hỏi 1: Thế nào là một vật nhiễm điện?
+ Câu hỏi 2 :
Câu hỏi 2: Nêu ví dụ về một vật nhiễm điện hút hoặc đẩy một vật khác?
II. ĐỊNH LUẬT COULOMB (CU-LÔNG)
1. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong chân không
- Năm 1785, Coulomb đề xuất định luật mô tả lực tác dụng của một hạt mang điện lên hạt mang điện khác. - Coulomb đã dùng một cân xoắn để đo lực đẩy giữa hai quả cầu nhỏ tích điện cùng dấu, A và B (Hình 1.5). Quả cầu kim loại 4 được gắn ở đầu một thanh thẳng đứng cố định. Quả cầu kim loại B được gắn ở đầu một thanh nằm ngang. Thanh này được treo bằng một sợi dây mảnh và đàn hồi. Khi hai quả cầu đẩy nhau, thanh ngang sẽ quay cho đến khi lực đẩy này cân bằng với lực đàn hồi của dây treo. Biết góc quay và chiều dài của thanh ngang, ta sẽ tính được lực đẩy tĩnh điện giữa hai quả cầu A và B. Hai quả cầu nhỏ này được coi là những điện tích điểm có điện tích là q1 và q2.
+ Định nghĩa 1
- Từ các kết quả thí nghiệm của mình, Coulomb đã phát biểu định luật sau đây: - Lực hút hoặc 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 tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. F = k|q1.q2|/r^2 (1.1) - Ở biểu thức này, F được đo bằng đơn vị niutơn (N); r được đo bằng đơn vị mét (m); q1 và q2 được đo bằng đơn vị culông, kí hiệu là C, k=1/(4πε0) - ε0 là hằng số điện và có giá trị là ε0= 8,85.10^(-12) C^2/(N.m^2 ), giá trị của k là k=9.10^9 N.m^2/C^2 (1.2)
+ Định nghĩa 2
2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi (chất cách điện) - Thực nghiệm cho biết, khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác điện giữa chúng giảm đi c lần so với khi đặt chúng trong chân không. Đại lượng c được gọi là hằng số điện môi của môi trường. Trong trường hợp này, biểu thức của định luật Coulomb là: F=k.|q1q2|/(εr^2 ) (1.3) - Như vậy, hằng số điện môi của chân không là ε = 1.
+ Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Lực mà hai điện tích tác dụng lên nhau tuân theo quy luật nào?
+ Luyện tập 1:
Luyện tập 1: Hãy biểu diễn bằng hình vẽ lực tương tác giữa hai điện tích trái dấu nhau.
III. VÍ DỤ ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT COULOMB
+ Định nghĩa 1
- Cho hai điện tích điểm, mỗi điện tích có độ lớn q = 1,0.10^(-9) C, được đặt cách nhau 4,0 cm trong chân không. Tính và biểu diễn bằng hình vẽ lực điện tương tác giữa hai điện tích này.
Ảnh
+ Định nghĩa 2
- Độ lớn của lực: F=k.|q1q2|/r^2 - Thay số, với q1 = q2 = 1,0.10^(-9) C, r = 4,0 cm, ta được: F = 5,6.10^(-6) N - Phương và chiều của lực - Phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích, chiều như Hình 1.6.
+ Luyện tập 2:
Luyện tập 2: Tính lực tương tác giữa hai electron ở cách nhau 1,0.10^(-10) m trong chân không. (Điện tích của electron e = -1,6.10^(-19) C)
+ Vận dụng:
Vận dụng: Một vật dẫn A cô lập không tích điện đang được nối đất. Đưa một điện tích dương B lại rất gần vật dẫn này. Vật dẫn A được tích điện dương, âm hay không tích điện khi: a) Đưa B ra xa rồi mới thôi nối đất vật dẫn A? b) Thôi nối đất vật dẫn A rồi mới đưa B ra xa.
DẶN DÒ
DẶN DÒ
DẶN DÒ
+ Ôn lại các kiến thức vừa học. + Làm thêm bài tập trong sách bài tập. + Chuẩn bị trước bài sau.
CẢM ƠN
CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ CHĂM CHÚ NGHE BÀI GIẢNG.