Vật lí 11 Cánh diều Bài 1: Lực tương tác giữa các điện tích

1.1.1. Điện tích

- 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, một loại là điện tích âm.

- 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.

1.1.2. Tương tác giữa các điện tích

- Sự hút hoặc đẩy giữa các điện tích được gọi là sự tương tác điện.

- Các điện tích trái dấu thì hút nhau, các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau.

- Ngoài hiện tượng nhiễm điện do ma sát thì chúng ta còn thấy có hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng: các vật đã tích điện có thể hút các vật chưa tích điện, vật chưa tích điện ban đầu trung hoà về điện, khi đưa một vật khác đã tích điện âm (hoặc dương) lại gần một đầu của vật chưa tích điện thì điện tích dương (hoặc âm) bị đẩy về phía của vật tích điện nên vật chưa tích điện bị hút về phía của vật tích điện. Khi lấy vật tích điện đi thì vật chưa tích điện lại trở về trạng thái trung hoà điện.

Hình 1.1. Thanh nhựa tích điện hút thanh đồng

1.2.1. Lực tương tác giữa các điện tích đặt trong chân không

- Nội dung định luật: 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.

\(F = k\frac{{|{q_1}{q_2}|}}{{{r^2}}}\)

Trong đó:

- F được đo bằng đơn vị niuton (N)

- r là khoảng cách được đo bằng đơn vị mét (m)

- q₁ và q₂ là điện tích được đo bằng đơn vị culông (C)

- \({\varepsilon _0} = 8,{85.10^{ - 12}}\frac{{{C^2}}}{{N.{m^2}}}\) là hằng số điện môi

- k là hệ số, \(k = \frac{1}{{4\pi {\varepsilon _0}}} = {9.10^9}\frac{{N.{m^2}}}{{{C^2}}}\)

1.2.2. Lực tương tác giữa hai điện tích đặt trong điện môi (chất cách điện)

Biểu thức định luật Coulomb: Khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác điện giữa chúng giảm đi ε lần so với khi đặt chúng trong chân không. Đại lượng ε được gọi là hằng số điện môi của môi trường.

\(F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\)

Cho hai điện tích điểm, mỗi điện tích có độ lớn q= 1,0.10^-9C, được đặt cách nhau 4,0 cm trong chân không. Tính và biểu diễn bằng hình vẽ lực diện tương tác giữa hai điện tích này.

Lời giải

Hình 1.2

Độ lớn của lực

\(F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\)

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 1.2.

Ví dụ 1: Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong không khí

A. tỉ lệ với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích.

B. tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 điện tích.

C. tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa 2 điện tích.

D. tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích.

Hướng dẫn giải

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong không khí tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích.

Đáp án D

Ví dụ 2: Hai điện tích điểm q₁ = 3.10^-6C và q₂ = -3.10^-6C, đặt trong không khí cách nhau 3 cm. Lực tương tác giữa hai điện tích đó là

Hướng dẫn giải

Hai điện tích trái dấu = > lực hút 

\(\begin{array}{l}
F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\\
 = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{3.10}^{ - 6}}.( - {{3.10}^{ - 6}})} \right|}}{{{{0.03}^2}}}\\
 = 90N
\end{array}\)

Học xong bài này các em cần biết:

- Thực hiện thí nghiệm hoặc bằng ví dụ thực tế, mô tả được sự hút (hoặc đẩy) của một diện tích vào một điện tích khác.

- Phát biểu được định luật Coulomb và nêu được đơn vị đo điện tích.

- Sử dụng biểu thức \(F = \frac{{{q_1}{q_2}}}{{4\pi \varepsilon {r^2}}}\) , tính và mô tả được lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không (hoặc trong không khí).

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 62 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 1 trang 62 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 2 trang 63 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 3 trang 64 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 65 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 2 trang 66 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Vận dụng trang 65 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!