Một hệ điện tích có cấu tạo gồm một ion dương +e và hai ion

Giải SBT Lí 11 Bài 1. Điện tích. Định luật Culong

Bài 1.8 trang 5 Sách bài tập Vật lí 11: Một hệ điện tích có cấu tạo gồm một ion dương +e và hai ion âm giống nhau nằm cân bằng. Khoảng cách giữa hai ion âm là a. Bỏ qua trọng lượng của các ion.

a) Hãy cho biết cấu trúc của hệ và khoảng cách giữa ion dương và ion âm (theo a).

b) Tính điện tích của một ion âm (theo e)

Lời giải

a) Trong trạng thái cân bằng, những lực điện tác dụng lên mỗi ion cân bằng lẫn nhau. Điều đó có nghĩa là tất cả các lực phải có cùng một giá hay ba ion phải nằm trên cùng một đường thẳng. Mặt khác, hai ion âm phải nằm đối xứng với nhau ở hai bên ion dương (Hình 1.2 G), thì lực điện do chúng tác dụng lên ion dương mới có thể cân bằng nhau.

b) Xét sự cân bằng của một ion âm.

Đặt q₂ = q₃ = q (q < 0); q₁ = +e

Lực điện tác dụng lên điện tích q₂ do điện tích q₁ và q₃ gây ra:

$\overrightarrow{F_2}=\overrightarrow{F_{12}}+\overrightarrow{F_{32}}$

Điện tích q₂ cân bằng thì:

$\overrightarrow{F_2}=0\iff \overrightarrow{F_{12}}+\overrightarrow{F_{32}}=0\iff \overrightarrow{F_{12}}=-\overrightarrow{F_{32}}\iff \left\{\begin{array}{l}\overrightarrow{F_{12}}\uparrow \downarrow \overrightarrow{F_{32}}\\ F_{12}=F_{32}\end{array}\right.$

$$\begin{gathered} F_{12}=F_{23}\iff \frac{k\left|q_1{q}_2\right|}{\epsilon r_{{}_{12}}^2}=\frac{k\left|q_3{q}_2\right|}{\epsilon r_{32}^2} \\ \iff \frac{k\left|eq\right|}{\epsilon {\left(\frac{a}{2}\right)}^2}=\frac{k{q}^2}{\epsilon a^2}\iff \left|q\right|=\left|4e\right| \end{gathered}$$

Vì q < 0 nên q = - 4e

Vậy điện tích của một ion âm là -4e

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 1.1 trang 3 SBT Lí 11: Nhiễm điện cho một thanh nhựa rồi đưa nó lại gần hai vật M và N

Bài 1.2 trang 3 SBT Lí 11: Một hệ cô lập gồm ba điện tích điểm, có khối lượng không đáng kể

Bài 1.3 trang 3 SBT Lí 11: Nếu tăng khoảng cách giữa hai điện tích điểm lên 3 lần thì lực

Bài 1.4 trang 4 SBT Lí 11: Đồ thị nào trong Hình 1.1 có thể biểu diễn sự phụ thuộc của lực tương

Bài 1.5 trang 4 SBT Lí 11: Hai quả cầu A và B có khối lượng m₁ và m₂ được treo vào một điểm O

Bài 1.6 trang 4 SBT Lí 11: Tính lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân trong nguyên tử heli với một êlectron

Bài 1.7 trang 4 SBT Lí 11: Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại, có khối lượng 5 g

Bài 1.9 trang 5 SBT Lí 11: Một hệ gồm ba điện tích dương q giống nhau và một điện tích Q...

Bài 1.10 trang 5 SBT Lí 11: Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống hệt nhau, chứa các điện tích cùng dấu...

Lý thuyết Điện tích. Định luật Cu lông

Trắc nghiệm Điện tích. Định luật Cu-lông có đáp án