BÀI 16. LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 16. LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: 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?
Trả lời: Lực tương tác giữa hai diện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Ảnh
Lực hút và lực đẩy giữa các điện tích
Hoạt động 1
Hoạt động 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 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 thành thuỷ tinh C rồi đưa lại gần đầu đã được cọ xát của thanh nhựa A (Hình 16.1b).
Ảnh
Giải thích: 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.
Hoạt động 2
Hoạt động 2: Dựa vào Hình 16.2a, vẽ các vectơ lực biểu diễn tương tác giữa các điện tích trong việc 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.
Giải thích: + 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
Ảnh
Ảnh
Định nghĩa
Từ những thí nghiệm trên có thể rút ra kết luận: + Có hai loại điện tích trái dấu. Điện tích xuất hiện ở thanh thuỷ tinh khi được cọ xát vào len được quy ước gọi là điện tích dương, điện tích xuất hiện ở thanh nhựa được cọ xát vào vải được quy ước gọi là điện tích âm. - Các điện tích cùng loại đẩy nhau. - Các điện tích khác loại hút nhau. + Lực hút, đẩy giữa các điện tích được gọi chung là lực tương tác giữa các điện tích (thường gọi tắt là lực điện).
Câu hỏi thảo luận
Câu hỏi: 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.
Phương án đề xuất: + 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.
Định luật Coulomb (Cu-Lông)
1. Đơn vị điện tích, điện tích điểm
+ Người ta kí hiệu giá trị của điện tích bằng chữ “q”. Trong hệ SI đơn vị đo điện tích là Coulomb (C), lấy theo tên của nhà vật lí người Pháp Charles Coulomb (Sác-lơ Cu-lông). + Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. Trong các thí nghiệm vật lí, người ta coi các quả cầu tích điện có bán kính nhỏ so với khoảng cách giữa chúng là các điện tích điểm, khoảng cách giữa các điện tích điểm này là khoảng cách giữa tâm của các quả cầu.
2. Định luật Coulomb
+ Coulomb cho rằng độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích phụ thuộc vào giá trị của các điện tích và khoảng cách giữa chúng. Ông dùng cân xoắn (Hình 16.4) để xác định mối liên hệ giữa độ lớn lực tương tác giữa hai quả cầu tích điện với diện tích của hại quả cả và khoảng cách giữa chúng. + Các kết quả thí nghiệm được phát biểu thành định luật sau đây mang tên ông: + Lực tương tác giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích giá trị của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Trong đó r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm q1, q2; k là hệ số tỉ lệ có độ lớn phụ thuộc vào môi trường trong đó đặt điện tích và đơn vị sử dụng.
Ảnh
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Hãy nêu tên các đại lượng và tên các đơn vị trong biểu thúc (16.2) và (16.3).
Ảnh
Ảnh
Đáp án: F: Lực tương tác giữa hai điện tích (N) k: hằng số lực Coulomb q1, q2: điện tích điểm (C) r: khoảng cách giữa hai điện tích (m) ε0: hằng số điện:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 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 lực điện tương tác giữa chúng tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Đáp án:
Ảnh
Vậy lực điện tương tác tăng 2,25 lần.
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Hãy vẽ các vectơ lực điện tương tác giữa hai điện tích điểm q1=10−5C 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 9.109Nm2/C2
Đáp án: Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích là:
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
Ảnh
Ảnh
Bài tập về Định luật Coulomb
Bài tập luyện tập 1
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.
Đáp án: + 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.
Bài tập luyện tập 2
Bài 2: 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?
Đáp án: + 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.
Ảnh
Bài tập luyện tập 3
Bài 3: 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:
Đáp án: Lực điện tương tác giữa electron và proton là:
Ảnh
Ảnh
Bài tập luyện tập 4
Bài 4: 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?
Đáp án: 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:
Ảnh
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh