Công thức nào sau đây đúng để tính cường độ điện trường của một điện tích điểm Q trong chân không
|
Mở đầu chương trình vật lý 11 là chương điện tích và điện trường, trong chương này nói về các điện tích, định luật, định lý tương tác của điện tích,.... Bài đầu tiên của chương, các em sẽ được nghiên cứu về : Điện tích và định luật Cu-lông. Bài viết này sẽ trình bày hệ thống lý thuyết và các phương pháp giải các dạng bài tập của điện tích và định luật Cu-lông một cách chi tiết và dễ hiểu nhất, nhằm giúp các em vừa nắm vững lý thuyết vừa có thể thực hành làm bài tập một cách hiệu quả nhất. Show
I. Tổng quan lý thuyết vật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lôngVật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông bao gồm các lý thuyết các em cần nắm sau: 1. Sự nhiễm điện của các vật - Điện tích - Sự tương tác điệna. Các vật nhiễm điện như thế nào- Một vật có khả năng hút được các vật nhẹ như các mẩu giấy, sợi bông,... khi đó ta nói vật bị nhiễm điện - Để làm một vật bị nhiễm điện, ta có thể: cọ xát với các vật khác, tiếp xúc với vật bị nhiễm điện,.. - Các hiện tượng nhiễm điện của một vật: + Nhiễm điện do cọ xát + Nhiễm điện do tiếp xúc + Nhiễm điện do hưởng ứng b. Điện tích và điện tích điểm- Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là điện tích - Một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét thì được gọi là điện tích điểm. c. Tương tác điện - Hai loại điện tích- Có hai loại điện tích: + Điện tích âm + Điện tích dương - Tương tác điện + Sự đẩy nhau hay hút nhau giữa các điện tích là sự tương tác điện + Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, khác dấu thì hút nhau, 2. Định luật Cu-lông và hằng số điện môia. Định luật Cu-lông- Phát biểu: Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối giữa hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. - Biểu thức: - Với: + k : hệ số tỉ lệ ( Trong hệ SI, k = 9.109N.m2C2) + q1, q2: các điện tích © r: khoảng cách giữa q1 và q2 (m2) - Biểu diễn: b. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính - Hằng số điện môi- Điện môi là môi trường cách điện, điện môi có hằng số điện môi là . - Hằng số điện môi của một môi trường cho ta biết: + Khi đặt các điện tích trong môi trường có điện môi thì lực tương tác giữa chúng giảm đi bao nhiêu lần so với đặt trong chân không. + Đối với chân không, hằng số điện môi ε= 1. - Công thức của định luật Cu-lông trong trường hợp tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường đồng tính: - Phát biểu: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường có hằng số điện môi tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Như vậy, phần lý thuyết của bài đầu tiên vật lý lớp 11, các em cần hoàn thành được mục tiêu là nắm được các khái niệm về điện tích, điện tích điểm, 2 loại điện tích, tương tác tác giữa các điện tích và định luật Cu-lông. II. Bài tập vật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lôngCác em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học thông qua các bài tập trắc nghiệm và tự luận vật lý 11 bài 1 sau đây: 1. Bài tập trắc nghiệmCâu 1: Trong những cách dưới đây cách nào có thể làm nhiễm điện cho một vật? A. Cọ chiếc vỏ bút lên tóc B. Đặt một nhanh nhựa gần một vật đã nhiễm điện C. Đặt một vật gần nguồn điện D. Cho một vật tiếp xúc với viên pin. Đáp án: A Câu 2: Điện tích điểm là A. Vật chứa rất ít điện tích. B. Điểm phát ra điện tích. C. Vật có kích thước rất nhỏ. D. Điện tích coi như tập trung tại một điểm Đáp án: D Câu 3: Khi khoảng cách giữa hai điện tích điểm trong chân không giảm xuống 2 lần thì độ lớn lực Cu – lông A. Tăng 2 lần B. Tăng 4 lần. C. Giảm 4 lần. D. Giảm 8 lần Đáp án: B Câu 4: Nhận xét không đúng về điện môi là: A. Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1. B. Điện môi là môi trường cách điện. C. Hằng số điện môi của chân không bằng 1. D. 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. Đáp án: A Câu 5: Hai điện tích điểm trái dấu có cùng độ lớn 10-4/3 C đặt cách nhau 1m trong parafin có điện môi bằng 2 thì chúng A. Hút nhau một lực 0,5N. B. Đẩy nhau một lực 5N. C. Hút nhau một lực 5N. D. Đẩy nhau một lực 0,5 N. Đáp án: C 2. Bài tập tự luậnÁp dụng công thức định luật Cu-lông để giải một số bài tập tự luận vật lí 11 bài 1 dưới đây: Bài 1: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 12cm. Lực tương tác giữa hai điện tích bằng 10N. Nếu đặt hai điện tích đó trong dầu và để chúng cách nhau 8cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10N. Tính hằng số điện môi của dầu. Hướng dẫn giải: r1 = 12cm = 0.12 m, F1 = 10N, ε1 = 1 r2 = 8cm = 0.08m, F2 = 10N Áp dụng định luật Cu-lông ta có: Bài 2: Hai quả cầu nhỏ mang điện tích điện tích giống nhau, được đặt cách nhau 10cm trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực là 0,009N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó. Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật Cu-lông ta có: Với F=0,009N, r=0,1m và q1=q2=q Thay vào biểu thức ta suy ra được Trên đây là lý thuyết và bài tập của vật lý 11 bài 1: Bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông mà chúng tôi đã soạn được. Hy vọng đây là một tài liệu bổ ích cho các em khi học vật lí 11. Chúc các em học tốt.
– Điện trường là môi trường tồn tại xung quanh điện tích, có khả năng tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó 2.Cường độ điện trường– Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
Trong đó: E: cường độ điện trường tại điểm mà ta xét (V/m). F: lực điện tác dụng lên điện tích thử ( N) q: điện tích thử (C) -Mối quan hệ lực và cường độ điện trường
q > 0 : cùng phương, cùng chiều với . q < 0 : cùng phương, ngược chiều với. – Cường độ điện trường của một điện tích điểm + Điểm đặt: Tại điểm đang xét + Phương: đường nối M và Q + Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0. Hướng vào Q nếu Q <0  – Độ lớn: ; k = 9.109 – Biểu diễn: 3.Nguyên lí chồng chất điện trường– Phát biểu: Các điện trường đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp
Các vecto cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành. -Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường + + + + + + Nếu II.Đường sức điện1.Định nghĩaĐường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vecto cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường 2.Đặc điểm của đường sức điện
3. Điện trường đềuĐiện trường đều là điện trường mà vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều. B.BÀI TẬPDẠNG 1: ĐIỆN TRƯỜNG DO MỘT ĐIỆN TÍCH ĐIỂM GÂY RAPHƯƠNG PHÁP 1. Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm Q tại điểm cách nó một khoảng r có đặc điểm: + Điểm đặt : tại điểm đang xét + Phương : Nằm trên đường thẳng nối Q và M + chiều : hướng ra xa Q nếu Q>0 ; hướng vào gần Q nếu Q<0 + Độ lớn :
2. Kỹ năng cần luyện: – Cách nhận xét đại lượng nào phụ thuộc vào đại lượng nào. – Các phương pháp để giải bài toán nhiều trường hợp (Dưới 2 dạng tự luận và trắc nghiệm) DẠNG 2: ĐIỆN TRƯỜNG DO NHIỀU ĐIỆN TÍCH ĐIỂM GÂY RAPhương pháp Bài toán 1. Xác định hợp lực điện tác dụng lên 1 điện tích. Phương pháp: Các bước tìm hợp lực do các điện tích q1; q2; … sinh ra tại điểm O: Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt các điện tích (vẽ hình). Bước 2: Tính độ lớn các lực E01;E02 …… , Eno lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo. Bước 3: Vẽ hình các vectơ lực E01;E02 …… , Eno lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo. Bước 3: Vẽ hình các vectơ lực E01;E02 …… , Eno lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo. Các trường hợp đặc biệt: + Khi cùng hướng với : E = E1 + E2 + Khi E1 ngược hướng với E2:
+ Khi E1 vuông góc với E2: + Trường hợp: E1 = E2 : Tổng quát: Góc α bất kì: α là góc hợp bởi hai vectơ cường độ điện trường + Độ lớn: + Xác định phương chiều: dựa vào hình và áp dụng định luật hàm số sin/cos Bài toán Lực điện tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường: + Điểm đặt: tại điểm đặt điện tích q; + Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường ; +Chiều: Cùng chiều với nếu q > 0 và ngược chiều với nếu q < 0; + Độ lớn: F = Bài toán 3. Điệu kiện để tổng cường độ điện trường bằng không + Nếu nhiều lực đưa điều kiện về hai lực: <=> + Giải phương trình về điều kiện độ lớn: E1 = E2 (2) + (1) rút ra điều kiện về dấu hoặc vị trí đặt điện tích Bài toán 4. Bài toán biện luận: Tìm điều kiện để E đạt giá trị max hoặc min + Lập biểu thức của E theo đại lượng cần tìm điều kiện + Áp dụng toán học vào để khảo sát: – Lập luận tử mẫu – Các bất đẳng thức thường gặp như côsi…. DẠNG 3: ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG1. Trở lại áp dụng phương pháp động lực học: – Chỉ ra các lực tác dụng (biểu diễn, tính độ lớn hoặc viết biểu thức) – Áp dụng định luật I (nếu là điều kiện cân bằng): Áp dụng định luật II (nếu là chuyển động có gia tốc:) – Khử dấu vectơ: + Cách 1: Chiếu + Cách 2: Dùng hình 2. Có thể dùng định lý động năng |
