Lý thuyết Lực tương tác giữa hai điện tích (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11

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

A. Lý thuyết Lực tương tác giữa hai điện tích

I. Lực hút và lực đẩy giữa các điện tích

– Có hai loại điện tích trái dấu. Điện tích xuất hiện ở thanh thuỷ tinh khi được cọ xát và len được quy ước gọi là điện tích dương, điện tích xuất hiện ở thanh nhựa được cọ xát vào lụa được quy ước gọi là điện tích âm.

– Các điện tích cùng dấu đẩy nhau

– Các điện tích khác dấu hút nhau.

– Lực hút, lực đẩy giữa các điện tích được gọi chung là lực tương tác giữa các điện tích (gọi tắt là lực điện).

II. Định luật Coulomb (Cu – lông)

1. Đơn vị điện tích, điện tích điểm

– Trong hệ SI, đơn vị điện tích là cu – lông (C).

– Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. Trong các thí nghiệm vật lí, người ta coi các quả cầu tích điện có bán kính nhỏ so với khoảng cách giữa chúng là các điện tích điểm, khoảng cách giữa các điện tích điểm này là khoảng cách giữa tâm của các quả cầu.

2. 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 độ lớn của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

$F=k\frac{\left(q_1{q}_2\right)}{\epsilon r^2}$

Trong đó:

– k là hệ số tỉ lệ có độ lớn phụ thuộc vào môi trường trong đó đặt điện tích và hệ đơn vị sử dụng. Khi đặt trong chân không thì $k=\frac{1}{4{\mathrm{\pi \epsilon }}_0}=9.{10}^{9}N.m^2/C^2$ với ${\epsilon }_0=8,85.{10}^{–12}{C}^2/N{m}^2$

– $\epsilon$ là hằng số điện môi của môi trường đặt điện tích

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm cùng dấu

Một số ứng dụng của lực điện vào thực tế:

Sơn tĩnh điện

Máy lọc bụi không khí

B. Trắc nghiệm Lực tương tác giữa hai điện tích

Câu 1. 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.

Hướng dẫn giải

; hai điện tích cùng dấu nên đẩy nhau

Đáp án đúng là A.

Câu 2. Hai điện tích trái dấu sẽ:

A. hút nhau.

B. đẩy nhau.

C. không tương tác với nhau.

D. vừa hút vừa đẩy nhau.

Hướng dẫn giải

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

Đáp án đúng là A.

Câu 3. 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

Hướng dẫn giải

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 4. 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

Hướng dẫn giải

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 5. 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

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 6. 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.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là D.

Câu 7. 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.

Hướng dẫn giải

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

Đáp án đúng là C.

Câu 8. 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.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là C.

Câu 9. 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.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là C

Câu 10. 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.

Hướng dẫn giải

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

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

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

Lý thuyết Bài 17: Khái niệm điện trường

Lý thuyết Bài 18: Điện trường đều

Lý thuyết Bài 19: Thế năng điện