Điện tích điểm là gì? Lực tương tác giữa hai điện tích điểm?

1. Điện tích điểm là gì?

Sự nhiễm điện của các vật thể

Dựa vào hiện tượng hút ánh sáng của vật để kiểm tra vật có nhiễm điện hay không.

Ví dụ, khi cọ xát các vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa, miếng polyetylen, v.v. vào dạ hoặc lụa, v.v., các vật đó sẽ có khả năng hút các vật nhẹ như mảnh giấy, sợi bông, v.v.

Vật nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật nhiễm điện hay điện tích. Điện là một tính chất của một vật thể, và điện tích là thước đo độ lớn của tính chất đó.

phí điểm là vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách đến điểm ta xét.

– Các điện tích đẩy nhau hoặc hút nhau. Lực đẩy hoặc lực hút giữa các điện tích là một tương tác điện.

Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm, điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, điện tích trái dấu thì hút nhau. Hay lực tác dụng lên hai điện tích là hai lực trực giao cùng phương, cùng độ lớn và được đặt vào hai điện tích đó.

2. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm:

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1 và q2 (đứng yên, đặt trong chân không) cách nhau một khoảng r có:

Phương là đường thẳng nối hai điện tích.

– Hướng là: hướng của lực đẩy nếu q1q2 > 0 (cùng dấu). hướng của lực hút nếu q1q2 < 0 (ngược dấu).

– Kích cỡ:

* Tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích.

* Tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Trong đó:

k = 9.109 N.m2/C2

q1, q2: độ lớn của hai điện tích (C)

r: khoảng cách giữa hai điện tích (m)

ε: hằng số điện môi.

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong cùng một chất điện môi: khi hai điện tích đặt trong môi trường điện môi thì lực tương tác giữa chúng yếu hơn. $\epsilon$ thời gian. $\epsilon$ được gọi là hằng số điện môi.

Chú ý: $\epsilon \ge \mathrm{Đầu\; tiên}$; Với chân không $\epsilon =\mathrm{Đầu\; tiên.}$

Lực tương tác giữa các hạt mang điện phụ thuộc vào môi trường xung quanh chúng. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, ở một khoảng cách nhất định, lực Coulomb giữa hai điện tích đặt trong một chất điện môi đồng chất nhỏ hơn ε lần so với lực tác dụng giữa chúng trong chân không (đọc là epsilon). Đây là hằng số phụ thuộc vào tính chất của chất điện môi và không phụ thuộc vào độ lớn cũng như khoảng cách giữa các điện tích. Người ta gọi đó là hằng số điện môi của môi trường đặc trưng cho tính chất điện của môi trường đó. Nó là một đại lượng không thứ nguyên; tức là số thuần túy, không có đơn vị.

Ý nghĩa của hằng số điện môi:

Điện môi là môi trường cách điện

– Khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi đồng chất lấp đầy không gian xung quanh các điện tích thì lực tương tác sẽ yếu hơn e lần so với khi đặt trong chân không. A được gọi là hằng số điện môi của môi trường, e bằng 1 đối với chân không và e > 1 đối với các môi trường khác.

Hằng số điện môi là một đặc tính quan trọng của tính chất điện của chất cách điện. Chứng tỏ lực tương tác giữa các điện tích khi đặt các điện tích trong chất nhỏ hơn bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.

3. Định luật Coulomb:

– Năm 1785, Cholon là nhà bác học người Pháp là người đầu tiên đưa ra định luật về sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các điện tích điểm gọi là lực biển hay lực Coulomb vào khoảng cách giữa chúng.

– Nội dung: lực hút hoặc đẩy giữa hai điện tích có phương trùng phương với đường nối hai điện tích đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Sự biểu lộ:

Trong đó:

k = 9.109 N.m2/C2

q1, q2: độ lớn của hai điện tích (C)

r: khoảng cách giữa hai điện tích (m)

ε: hằng số điện môi.

Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,….,qn tác dụng lên điện tích điểm q, lực tương tác tĩnh điện F1, F2, …Fn thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện.

F = F1 + F2 + F3 … + Fn

Một số hiện tượng:

Khi cho hai quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc với nhau rồi tách ra thì điện tích tổng cộng được chia đều cho mỗi quả cầu

Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây mảnh rồi cắt dây nối

Khi chạm vào quả cầu nhỏ nhiễm điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa

4. Phương pháp giải bài tập định luật Culông:

Dạng 1. Tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm

– Áp dụng công thức chung cho mọi môi trường:

ε là hằng số điện môi của môi trường, đối với chân không hoặc không khí ta lấy ε = 1.

– Nếu cộng lực hấp dẫn của Trái đất, ta kéo lực này theo phương thẳng đứng, hướng xuống dưới. Sử dụng tổng các lực theo quy tắc hình bình hành

Hình minh họa:

1, Hai điện tích q1 = 6.10-8C và q2 = 3.10-7C đặt cách nhau 3cm trong chân không.

Một. Tính lực tương tác giữa chúng.

b. Để lực này tăng lên 4 lần thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu?

c. Đặt hệ này trong nước có ε = 81 thì lực tương tác như câu a. Tìm khoảng cách giữa hai điện tích lúc này.

2. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 cm. Lực tương tác giữa chúng là 1,6.10-4 N.

a) Tìm độ lớn của hai điện tích đó?

b) Khoảng cách r2 giữa chúng là bao nhiêu để lực tác dụng giữa chúng là 2,5.10-4 N?

Đáp số: r = 1,6 cm

Dạng 2. Tìm lực tổng hợp do nhiều điện tích tác dụng lên một điện tích

Bước 1: Tính độ lớn của các lực thành phần.

Bước 2: Vẽ hình, trong hình biểu diễn các lực thành phần tác dụng lên điện tích.

Bước 3: Viết biểu thức (vectơ) lực tổng hợp:

Bước 4: Chia thành nhóm nhỏ, mỗi nhóm gồm hai lực để áp dụng quy tắc hình bình hành.

Bước 5: Chuyển biểu thức vectơ thành biểu thức đại số. Giải phương trình hoặc hệ phương trình để tìm các đại lượng cần tìm.

Trường hợp đặc biệt:

Hình minh họa:

1. Hai điện tích q1 = 8.10-8 C và q2 = -8.10-8 C đặt tại A và B trong không khí cách nhau một đoạn AB = 6 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 C đặt tại C nếu:

a) CA = 4 cm và CB = 2 cm.

b) CA = 4 cm và CB = 10 cm.

Trả lời:

a) F = F_{Đầu tiên} + F₂ = 0,18 NỀN TẢNG

b) F = F_{Đầu tiên} – F₂ = 30,24,10^-3 PHỤ NỮ

2. Hai điện tích điểm q1 = -10-7 C và q2 = 5.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 5 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 2.10-8 C đặt tại điểm C sao cho CA = 3 cm, CB = 4 cm.

5. Bài tập áp dụng:

Bài 5 – SGK Vật Lý 11 – Trang 10: Chọn câu đúng. Khi tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và tăng khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi thì lực tương tác giữa chúng.

A. tăng gấp đôi.

B. giảm đi một nửa.

C. giảm bốn lần.

D. không đổi.

Bài 6 – SGK Vật Lý 11 – Trang 10: Trường hợp nào sau đây có thể coi vật nhiễm điện là điện tích điểm?

A. Hai thanh nhựa đặt cạnh nhau.

B. Một thanh nhựa và một quả cầu đặt gần nhau.

C. Hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau.

D. Hai quả cầu lớn đặt gần nhau.

Bài 7 – SGK Vật Lý 11 – Trang 10:

Nêu điểm giống và khác nhau giữa định luật Coulomb và định luật vạn vật hấp dẫn.

Bài 8 – SGK Vật Lý 11 – Trang 10:

Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau đặt cách nhau 10cm trong chân không tác dụng lên nhau một lực 9.10−3N. Xác định điện tích của hai quả cầu.