Lý thuyết Lực tương tác giữa hai điện tích – Vật lí 11 Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích 

A. Lý thuyết Lực tương tác giữa hai điện tích 

I. Thí nghiệm tạo sóng dừng

- Từ thí nghiệm hình 16.1 có thể rút ra kết luận:

+ Có hai loại điện tích trái dấu: điện tích dương và điện tích âm.

+ Các điện tích cùng loại đẩy nhau, khác loại hút nhau.

+ Lực tương tác giữa các điện tích được gọi là lực điện.

II. Định luật Coulomb (Cu-lông)

1. Đơn vị điện tích, điện tích điểm

- Điện tích được kí hiệu là "q", đơn vị là Coulomb (C), được đặt theo tên của nhà vật lí người Pháp Charles Coulomb.

- Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm xét.

- Trong thí nghiệm vật lí, các quả cầu tích điện có bán kính nhỏ so với khoảng cách giữa chúng được coi là các điện tích điểm, khoảng cách giữa chúng 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 và khoảng cách giữa chúng.

- Coulomb sử dụng cân xoắn để xác định mối liên hệ giữa độ lớn lực tương tác giữa hai quả cầu tích điện với diện tích của hai quả cầu và khoảng cách giữa chúng.

- Định luật Coulomb: 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.

F= (k|q₁q₂|)/r²

- 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. 

- Khi các điện tích đặt trong chân không và hệ đơn vị sử dụng là SI thì k được xác định bởi: k = 1/(4πε₀) với ε₀ là một hằng số điện ε₀=8,85.10-12 C²/Nm². 

=> Định luật Coulomb đối với các điện tích điểm đặt trong chân không có biểu thức: F= |q₁q₂|/(4πε₀r²) hoặc F = (k|q₁q₂|)/r² với k=9.109 Nm²/C²

Sơ đồ tư duy về "Lực tương tác giữa hai điện tích''

B. Bài tập Lực tương tác giữa hai điện tích 

Câu 1. Hai điện tích điểm được đặt cố định và cách điện trong một bình không khí  thì hút nhau 1 lực là 42 N. Nếu đổ đầy dầu hỏa có hằng số điện môi 2,1 vào bình thì hai điện tích đó sẽ

A. hút nhau 1 lực bằng 42 N.

B. đẩy nhau một lực bằng 42 N.

C. hút nhau một lực bằng 20 N.

D. đẩy nhau 1 lực bằng 20 N.

Hiển thị đáp án

Khi đặt vào điện môi hai điện tích không đổi dấu nên vẫn hút nhau một lực $F\text{'}=\frac{F}{\epsilon }=\frac{42}{\mathrm{2,1}}$= 20 N

Đáp án đúng là C.

Câu 2. Hai điện tích điểm cùng độ lớn 5.10^-4 C đặt trong chân không, để tương tác nhau bằng lực có độ lớn 2,5.10^-2 N thì chúng phải đặt cách nhau

A. 3 m.                

B. 30 m.               

C. 300 m.             

D. 3000 m.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là C.

Câu 3. Hai điện tích điểm cùng độ lớn được đặt cách nhau 1 m trong parafin có hằng số điện môi bằng 2 thì tương tác với nhau một lực bằng 8 N. Độ lớn của mỗi điện tích là

A. 4,2.10^-3 C.                          

B. 4,2.10^-4 C .        

C. 4,2.10^-5 C .

D. 4,2.10^-6 C.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là C

Câu 4. Hai điện tích q₁ = 6.10^-8 C, q₂ = - 6.10^-8 C đặt tại A, B trong không khí (AB = 8 cm). Xác định lực tác dụng lên q₃ = 6.10^-8 C, nếu: CA = 5 cm, CB = 3 cm

A. 5 N.       

B. 0,5 N.

C. 0,05 N.

D. 0,005 N.

Hiển thị đáp án

q₁ = 6.10^-8 C, q₂ = -6.10^-8 C, q₃ = 6.10^-8 C, CA = 0,05m, CB = 0,03 m.

Vì AC + CB = AB nên C nằm trong đoạn AB.

q₁, q₃ cùng dấu nên ${\overrightarrow{F}}_1$ là lực đẩy; q₂, q₃ trái dấu nên ${\overrightarrow{F}}_2$ là lực hút.

Trên hình vẽ, ta thấy ${\overrightarrow{F}}_1$ và ${\overrightarrow{F}}_2$ cùng chiều.

Vậy: $\overrightarrow{F}$ cùng chiều ${\overrightarrow{F}}_1$ và ${\overrightarrow{F}}_2$(hướng từ C đến B).

Độ lớn: . Thay số được F = 0,05 N

Đáp án đúng là C

Câu 5. Hai điện tích điểm cùng dấu có cùng độ lớn 3.10^-7 C đặt cách nhau 1 m trong chân không thì chúng

A. đẩy nhau một lực 8,1.10^-4 N.         

B. hút nhau một lực 8,1.10^-4 N.

C. đẩy nhau một lực 4 N.         

D. đẩy nhau một lực 4.10^-4  N.

Hiển thị đáp án

; hai điện tích cùng dấu nên đẩy nhau

Đáp án đúng là A.

Câu 6. Hai điện tích trái dấu sẽ:

A. hút nhau.

B. đẩy nhau.

C. không tương tác với nhau.

D. vừa hút vừa đẩy nhau.

Hiển thị đáp án

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

Đáp án đúng là A.

Câu 7. Chọn phát biểu sai?

A. Điện tích điểm là điện tích coi như tập trung tại một điểm.

B. Có hai loại điện tích là điện tích dương và điện tích âm.

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

D. Khi hút nhau các điện tích sẽ dịch chuyển lại gần nhau

Hiển thị đáp án

Lực tương tác tĩnh điện có độ lớn rất nhỏ nên không thể làm dịch chuyển các điện tích.

Đáp án đúng là D.

Câu 8. Nhận xét nào sau đây là đúng khi nói về điện môi?

A. Điện môi là môi trường dẫn điện. Hằng số điện môi của chân không bằng 1.

B. Điện môi là môi trường cách điện. Hằng số điện môi của chân không bằng 1.

C. Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó lớn hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần.

D. Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1

Hiển thị đáp án

A – sai vì điện môi là môi trường cách điện. Hằng số điện môi của chân không bằng 1.

B – đúng

C – sai vì hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần.

D – sai vì hằng số điện môi của chân không là nhỏ nhất và bằng 1, còn các chất điện môi khác đều có hằng số điện môi lớn hơn 1.

Đáp án đúng là B.

Câu 9. 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.

Hiển thị đáp án

Biểu thức tính lực tương tác giữa hai điện tích là: .  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 đúng là D.

Câu 10. Hai điện tích q₁ = 6.10^-8C và q₂= 3.10^-8C đặt trong chân không, để tương tác nhau bằng lực có độ lớn 1,8.10^-2 N thì chúng phải đặt cách nhau

A. 0,3 cm.           

B. 3 cm.               

C. 3 m.                 

D. 0,03 m.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là D.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 11 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 17: Khái niệm điện trường

Lý thuyết Bài 18: Điện trường đều

Lý thuyết Bài 19: Thế năng điện

Lý thuyết Bài 20: Điện thế

Lý thuyết Bài 21: Tụ điện