I TĨNH ĐIỆN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Điện tích – Định luật Cu-lông + Các điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút + Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đặt chân phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng |qq | Nm F = k 2 ; k = 9.109 r C2 + Đơn vị điện tích culông (C) Thuyết electron – Định luật bảo toàn điện tích + Thuyết electron thuyết dựa vào cư trú di chuyển electron để giải thích tượng điện tính chất điện vật + Điện tích electron điện tích nguyên tố âm (-e = -1,6.10 -19 C) Điện tích prôtôn điện tích nguyên tố dương (e = 1,6.10-19 C) + Bình thường tổng đại số tất điện tích nguyên tử 0, nguyên tử trung hoà điện + Có thể giải thích tượng nhiễm điện cọ xát, tiếp xúc hưởng ứng … thuyết electron + Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số điện tích hệ cô lập điện không thay đổi Điện trường, cường độ điện trường – Đường sức điện + Điện trường dạng vật chất bao quanh điện tích truyền tương tác điện + Cường độ điện trường đặc trưng cho tác dụng lực điện trường: F E= hay F = qE q + Cường độ điện trường điện tích điểm chân không: |Q| E=k r → + Véc tơ cường độ điện trường E điện trường tổng hợp: → → → → E = E + E2 + … + En → → + Lực tác dụng điện trường lên điện tích: F = q E → + Tiếp tuyến điểm đường sức điện giá véc tơ E điểm + Các đặc điểm đường sức điện: - Qua điểm điện trường có đường sức điện mà - Đường sức điện đường có hướng - Đường sức điện điện trường tĩnh đường không khép kín - Quy ước vẽ đường sức mau (dày) nơi có cường độ điện trường lớn, thưa nơi có cường độ điện trường nhỏ, song song cách nơi có điện trường Công lực điện + Công lực điện di chuyển điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối đường điện trường + Thế điện tích q điểm M điện trường: WM = AM∞ = VMq + Công lực điện độ giảm điện tích điện trường Điện - Hiệu điện + Điện điểm M đặc trưng cho khả sinh công AM ∞ WM = điện trường đặt điện tích q: VM = q q + Hiệu điện hai điểm đặc trưng cho khả sinh công điện trường di chuyển điện tích q từ điểm đến điểm AMN kia: UMN = VM – VN = q + Đơn vị điện hiệu điện vôn (V) + Hệ thức hiệu điện cường độ điện trường: U = Ed Tụ điện + Tụ điện dụng cụ thường dùng để tích phóng điện mạch điện Cấu tạo tụ điện phẵng gồm hai kim loại phẵng đặt song song với ngăn cách lớp điện môi + Điện dung tụ điện đặc trưng cho khả tích điện tụ điện Q hiệu điện định: C = Đơn vị điện dung fara (F) U + Khi tụ điện tích điện điện trường tụ điện dự trữ lượng Đó lượng điện trường B CÁC DẠNG BÀI TẬP TỰ LUẬN Điện tích vật tích điện - Tương tác hai điện tích điểm * Kiến thức liên quan + Điện tích electron qe = -1,6.10-19 C Điện tích prôtôn qp = 1,6.10-19 C Điện tích e = 1,6.10-19 C gọi điện tích nguyên tố Độ lớn điện tích vật tích điện số nguyên lần điện tích nguyên tố + Khi cho hai vật tích điện q1 q2 tiếp xúc với tách chúng q + q2 điện tích chúng + Lực tương tác hai điện tích điểm: Điểm đặt lên điện tích Phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích Chiều: đẩy dấu, hút trái dấu |qq | Độ lớn: F = 9.109 22 εr ε số điện môi môi trường (trong chân không gần không khí ε = 1) * Phương pháp giải Để tìm đại lượng liên quan đến tích điện vật lực tương tác hai điện tích điểm ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm từ suy tính đại lượng cần tìm * Bài tập Hai cầu nhỏ giống kim loại A B đặt không khí, có điện tích q = - 3,2.10-7 C q2 = 2,4.10-7 C, cách khoảng 12 cm a) Xác định số electron thừa, thiếu cầu lực tương tác điện chúng b) Cho hai cầu tiếp xúc điện với đặt chỗ cũ Xác định lực tương tác điện hai cầu sau Hai điện tích q1 q2 đặt cách 20 cm không khí, chúng đẩy với lực F = 1,8 N Biết q + q2 = - 6.10-6 C |q1| > |q2| Xác định loại điện tích q1 q2 Vẽ véc tơ lực tác dụng điện tích lên điện tích Tính q1 q2 3 Hai điện tích q1 q2 đặt cách 30 cm không khí, chúng hút với lực F = 1,2 N Biết q + q2 = - 4.10-6 C |q1| < |q2| Xác định loại điện tích q1 q2 Vẽ véc tơ lực tác dụng điện tích lên điện tích Tính q1 q2 Hai điện tích q1 q2 đặt cách 15 cm không khí, chúng hút với lực F = N Biết q + q2 = 3.10-6 C; |q1| < |q2| Xác định loại điện tích q1 q2 Vẽ véc tơ lực tác dụng điện tích lên điện tích Tính q1 q2 Hai điện tích điểm có độ lớn đặt không khí cách 12 cm Lực tương tác hai điện tích 10 N Đặt hai điện tích dầu đưa chúng cách cm lực tương tác chúng 10 N Tính độ lớn điện tích số điện môi dầu Cho hai cầu kim loại nhỏ, giống nhau, tích điện cách 20 cm chúng hút lực 1,2 N Cho chúng tiếp xúc với tách chúng đến khoảng cách cũ chúng đẩy với lực đẩy lực hút Tính điện tích lúc đầu cầu * Hướng dẫn giải 3,2.10 −7 a) Số electron thừa cầu A: N1 = = 2.1012 electron 1,6.10 −19 2,4.10 −7 Số electron thiếu cầu B: N2 = = 1,5.1012 electron 1,6.10 −19 Lực tương tác điện chúng lực hút có độ lớn: |q q | F = 9.109 2 = 48.10-3 N r b) Khi cho hai cầu tiếp xúc với tách ra, điện tích q +q ' ' cầu là: q = q = q’ = = - 0,4.10-7 C; lực tương tác điện chúng lực hút có độ lớn: | q'q' | F’ = 9.109 2 = 10-3 N r Hai điện tích đẩy nên chúng dấu; q + q2 < nên chúng điện tích âm Véc tơ lực tương tác điện hai điện tích: | q1q2 | Fr  |q1q2| = = 8.10-12; q1 q2 dấu r2 9.109 nên |q1q2| = q1q2 = 8.10-12 (1) q1 + q2 = - 6.10-6 (2) Từ (1) (2) ta thấy q1 q2 nghiệm phương trình: x2 + 6.10-6x + 8.10-12 =  x1 = −2.10 −6 q1 = −2.10−6 C q1 = −4.10 −6 C     Kết   −6 −6  x2 = −4.10 q2 = −4.10 C q2 = −2.10−6 C    Vì |q1| > |q2|  q1 = - 4.10-6 C; q2 = - 2.10-6 C Hai điện tích hút nên chúng trái dấu; q + q2 < |q1| < |q2| nên q1 > 0; q2 < |q q | Fr Ta có: F = 9.109 2  |q1q2| = = 12.10-12; q1 q2 trái dấu r 9.10 nên |q1q2| = - q1q2 = 12.10-12 (1) q1 + q2 = - 4.10-6 (2) Từ (1) (2) ta thấy q1 q2 nghiệm phương trình: x2 + 4.10-6x - 12.10-12 =  x1 = 2.10 −6 q1 = 2.10 −6 C q1 = −6.10 −6 C     Kết   −6 −6  x2 = −6.10 q2 = −6.10 C q2 = 2.10 − C    Vì |q1| < |q2|  q1 = 2.10-6 C; q2 = - 6.10-6 C Hai điện tích hút nên chúng trái dấu; q1 + q2 > |q1| < |q2| nên q1 < 0; q2 > Véc tơ lực tương tác điện hai điện tích: Ta có: F = 9.109 | q1q2 | Fr  |q1q2| = = 12.10-12; q1 q2 trái dấu r2 9.10 nên |q1q2| = - q1q2 = 12.10-12 (1) q1 + q2 = - 4.10-6 (2) Từ (1) (2) ta thấy q1 q2 nghiệm phương trình: x2 + 4.10-6x - 12.10-12 =  x1 = 2.10 −6 q1 = 2.10 −6 C q1 = −6.10 −6 C     Kết   −6 −6  x2 = −6.10 q2 = −6.10 C q2 = 2.10 − C    Vì |q1| < |q2|  q1 = 2.10-6 C; q2 = - 6.10-6 C Ta có: F = 9.109 5 Khi đặt không khí: |q1| = |q2| = Fr = 4.10-12 C 9.10 | q1q2 | = 2,25 Fr Hai cầu hút nên chúng tích điện trái dấu Vì điện tích trái dấu nên: 16 −12 16 −12 Fr 10  q1q2 = 10 (1) |q1q2| = - q1q2 = = 3 9.109 48 −12 Fr 192 −6  q1 + q2  10  q1 + q2 = ± = 10 (2)   = 9 9.10   Từ (1) (2) ta thấy q1 q2 nghiệm phương trình: 3x2 ± 192 10-6x - 16.10-12 =  x1 = 0,96.10−6  x1 = −0,96.10−6     −6  x2 = −5,58.10  x2 = 5,58.10 −6   Kết quả: −6 −6   q1 = 0,96.10 C q1 = −5,58.10 C   q2 = −5,58.10 −6 C q2 = 0,96.10 −6 C   −6 −6   q1 = −0,96.10 C q1 = 5,58.10 C   q2 = 5,58.10 − C q2 = −0,96.10−6 C   Tương tác điện tích hệ điện tích điểm * Các công thức + Véc tơ lực tương tác hai điện tích điểm: - Điểm đặt: đặt điện tích - Phương: trùng với đường thẳng nối hai điện tích - Chiều: hút dấu, đẩy trái dấu k | q1q2 | Nm - Độ lớn: F = ; với k = 9.109 ε r2 C2 + Lực tương tác nhiều điện tích lên điện tích: → → → → F = F + F2 + + Fn + Trọng lực tác dụng lên vật đặt trọng tâm vật hướng thẳng Khi đặt dầu: ε = 9.109 → → đứng từ xuống: P = m g * Phương pháp giải + Vẽ hình, xác định lực thành phần tác dụng lên điện tích + Tính độ lớn lực thành phần + Viết biểu thức (véc tơ) lực tổng hợp + Dùng phép chiếu hệ thức lượng tam giác để chuyển biểu thức véc tơ biểu thức đại số + Giải phương trình hệ phương trình để tìm đại lượng cần tìm * Bài tập Tại điểm A, B cách 10 cm không khí, đặt điện tích q1 = q2 = - 6.10-6 C Xác định lực điện trường hai điện tích tác dụng lên điện tích q3 = -3.10-8 C đặt C Biết AC = BC = 15 cm Tại hai điểm A B cách 20 cm không khí, đặt hai điện tích q1 = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 = 2.10-6C đặt C Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm Có hai điện tích điểm q1 = 5.10-9 C q2 = - 10-8 C đặt hai điểm A B cách 20 cm không khí Hỏi phải đặt điện tích thứ ba q0 vị trí để điện tích nằm cân bằng? Có hai điện tích điểm q 4q đặt cách khoảng r Cần đặt điện tích thứ ba Q đâu có dấu để để hệ ba điện tích nằm cân bằng? Xét hai trường hợp: a) Hai điện tích q 4q giữ cố định b) hai điện tích q 4q để tự Hai cầu nhỏ giống kim loại, có khối lượng g, treo vào điểm O hai sợi dây không dãn, dài 10 cm Hai cầu tiếp xúc với Tích điện cho cầu thấy hai cầu đẩy hai dây treo hợp với góc 600 Tính điện tích truyền cho cầu Lấy g = 10 m/s2 Hai cầu nhỏ có khối lượng m, điện tích q, treo không khí vào điểm O hai sợi dây mãnh (khối lượng không đáng kể) cách điện, không co dãn, chiều dài l Do lực đẩy tĩnh điện chúng cách khoảng r (r