GIẢI BÀI TẬP LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA HAI ĐIỆN TÍCH ĐIỂM
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm là lực Culông:
\(F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\) (trong điện môi lực giảm đi ε lần so với trong chân không).
- Hai điện tích có độ lớn bằng nhau thì: |q1| = |q2|
- Hai điện tích có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu thì: q1 = -q2
- Hai điện tích bằng nhau thì: q1 = q2
- Hai điện tích cùng dấu: q1q2 > 0 → |q1q2| = q1q2.
- Hai điện tích trái dấu: q1q2 > 0 → |q1q2| = -q1q2.
- Áp dụng hệ thức của định luật Coulomb để tìm ra |q1.q2| sau đó tùy điều kiện bài toán chúng ra sẽ tìm được q1 và q2.
- Nếu đề bài chỉ yêu cầu tìm độ lớn thì chỉ cần tìm |q1|;|q2|
- Bài toán cho tích độ lớn 2 đt và tổng độ lớn 2 đt thì áp dụng hệ thức Vi-ét:
\(\left\{ \begin{array}{l} {q_1} + {q_2} = S\\ {q_1}{q_2} = P \end{array} \right.\)
thì q12 – Sq1 + P = 0.
- Các công thức trên được áp dụng trong các trường hợp:
+ Các điện tích là điện tích điểm.
+ Các quả cầu đồng chất, tích điện đều, khi đó ta coi r là khoảng cách giữa hai tâm của quả cầu.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-8 C, q2 = -10-8 C. Đặt cách nhau 20 cm trong không khí. Xác định lực tương tác giữa chúng?
Giải
Lực tổng hợp có đặc điểm:
- Phương là đường thẳng nối hai điện tích điểm.
- Chiều là lực hút
- Độ lớn:
\({F_{12}} = {F_{21}} = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}} = 9.109\frac{{{{2.10}^{ - 8}}{{.10}^{ - 8}}}}{{{{0,2}^2}}} = {4,5.10^{ - 5}}N\)
Ví dụ 2: Hai điện tích đặt cách nhau một khoảng r trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10-3 N. Nếu khoảng cách đó mà đặt trong môi trường điện môi thì lực tương tác giữa chúng là 10-3 N.
a. Xác định hằng số điện môi.
b. Để lực tương tác giữa hai điện tích đó khi đặt trong điện môi bằng lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong không khí thì khoảng cách giữa hai điện tích là bao nhiêu? Biết khoảng cách giữa hai điện tích này trong không khí là 20 cm.
Giải
a. Ta có biểu thức lực tương tác giữa hai điện tích trong không khí và trong điện môi được xác định bởi:
\(\left\{ \begin{array}{l} {F_0} = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}}\\ {F_{}} = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{\varepsilon {r^2}}} \end{array} \right. \Rightarrow \varepsilon = \frac{{{F_0}}}{F} = 2\)
b. Để lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong điện môi bằng lực tương tác giữa hai điện tích khi ta đặt trong không khí thì khoảng cách giữa hai điện tích bây giờ là r'
\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} {F_0} = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}}\\ {F_{}} = k\frac{{{q_1}{q_2}}}{{\varepsilon r{'^2}}} \end{array} \right.\\ \Rightarrow {F_0} = F \Rightarrow r' = \frac{r}{{\sqrt \varepsilon }} = 10\sqrt 2 cm \end{array}\)
Ví dụ 3: Cho hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, tích điện và cách nhau 20 cm thì chúng hút nhau một lực bằng 1,2 N. Cho chúng tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra đến khoảng cách như cũ thì chúng đẩy nhau một lực bằng lực hút. Tính điện tích lúc đầu của mỗi quả cầu
Giải
Hai quả cầu ban đầu hút nhau nên chúng mang điện trái dấu.
Từ giả thuyết bài toán, ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l} \left| {{q_1}{q_2}} \right| = \frac{{F{r^2}}}{k} = \frac{{16}}{3}{10^{ - 2}}\\ {q_1} + {q_2} = \pm \frac{{\sqrt {192} }}{3}{10^{ - 6}} \end{array} \right.\)
Ta có phương trình:
\(\begin{array}{l} {x^2} + \frac{{\sqrt {192} }}{3}{10^{ - 6}}x + \frac{{16}}{3}{.10^{ - 12}} = 0\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} {q_1} = {0,96.10^{ - 6}}C\\ {q_2} = - {5,58.10^{ - 6}}C \end{array} \right.\\ Hay\,\,\,\\ \left\{ \begin{array}{l} {q_2} = {0,96.10^{ - 6}}C\\ {q_1} = - {5,58.10^{ - 6}}C \end{array} \right. \end{array}\)
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Trong nguyên tử Hidro, electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn có bán kính 5.10-9 cm.
a. Xác định lực hút tĩnh điện giữa electron và hạt nhân.
b. Xác định tần số chuyển động của electron. Biết khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg.
Đ/S: a.9,2.10-8N b. f = 0,72.1026 Hz
Bài 2: Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau một lực F = 1,8 N. Biết q1 + q2 = -6.10-6 C và |q1| > |q2|. Xác định dấu của điện tích q1 và q2. Vẽ các vecto lực điện tác dụng lên các điện tích. Tính q1 và q2.
Đ/S: q1=-4.10-6C và q2=-2.10-6C
...
---Để xem đầy đủ nội dung phần Bài tập tự luyện, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Phương pháp giải bài tập về lực tương tác giữa hai điện tích điểm môn Lý lớp 11 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
