Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 29 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
29
Dung lượng
1,63 MB
Nội dung
CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV - Nội dung 1.1 Điện tích – Điện trường 1.2 Điện - Hiệu điện 1.3 Tụ điện CHUYÊN ĐỀ : ĐIỆN TÍCH – ĐỊNH LUẬT COULOMB A LÍ THUYẾT : ❶ Vật nhiễm điện: Có cách nhiễm điện nhiễm điện cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc nhiễm điện hưởng ứng ❷ Một vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét gọi điện tích điểm ❸ Các điện tích dấu đẩy nhau, trái (ngược) dấu hút ❹ Định luật Cu_Lơng (Coulomb): Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đạt chân khơng có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng (HÌNH 1; HÌNH 2) Cơng thức: Với k= F k q1 q r2 N m ); q1, q2 : Hai điện tích điểm 9.109 ( 4 C2 (C ); r : Khoảng cách hai điện tích (m) ❺ Lực tương tác điện tích điện mơi (mơi trường đồng tính) - Điện mơi mơi trường cách điện - Các thí nghiệm chứng tỏ rằng, lực tương tác điện tích điểm đặt điện mơi đồng chất, chiếm đầy khơng gian xung quanh điện tích F k q1 q r : số điện mơi mơi trường (chân khơng = 1) ❻ Thuyết electron (e) dựa vào cư trú di chuyển e để giải thích tượng điện tính chất điện vật Trong việc vận dụng thuyết e để giải thích CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV tượng nhiễm điện (do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng), ta thừa nhận có e di chuyển từ vật sang vật từ điểm đến điểm vật ❼ Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi ❽ Xung quanh điện tích tồn điện trường, điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt ❾ Cường độ điện trường (cđđt) đặc trưng cho tác dụng lực điện điện trường E F q Cường độ điện trường đại lượng vectơ biểu diễn vectơ: E F q ❿ Cường độ điện trường điện tích điểm Q điểm cách khoảng r chân khơng (hoặc khơng khí) : Ek Q r2 Nếu đặt điện tích mơi trường điện mơi đồng chất: Ek Q r - Với số điện môi môi trường ⓫ Đường sức điện đường mà tiếp tuyến điểm giá vectơ cđđt điểm - Đường sức điện từ điện tích dương vào (kết thúc) điện tích âm Qua điểm điện trường có đường sức - Quy ước vẽ số đường sức: số đường sức qua điện tích định, đặt vng góc với đường sức điểm mà ta xét tỉ lệ với cđđt điểm ⓬ Ngun lí chồng chất điện trường: E E1 E E n PHƯƠNG PHÁP : CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV - Trong SGK VL 11, công thức định luật CouLomb dùng để tính độ lớn lực tác dụng hai điện tích điểm Vì vậy, ta đưa độ lớn (chứ khơng đưa dấu) điện tích vào cơng thức - Để xác định lực tương tác hai điện tích điểm, ta dùng định luật CouLomb Để xác định lực điện trường hợp tổng quát, ta dùng công thức: F q.E - Ngoài lực điện, điện tích cịn có lực khác tác dụng trọng lực, lực đàn hồi, … Hợp lực lực gây gia tốc cho điện tích - Thuật ngữ “cường độ điện trường” vừa dùng để đại lượng cường độ điện trường với tư cách đại lượng vectơ, vừa để độ lớn đại lượng B BÀI TẬP DẠNG : XÁC ĐỊNH LỰC TƯƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM Phương pháp : ❶ Chỉ có điện tích điểm - Áp dụng cơng thức định luật COULOMB : F k q1 q r (Lưu ý đơn vị đại lượng) - Trong chân khơng hay khơng khí = Trong mơi trường khác > ❷ Có nhiều điện tích điểm - Lực tác dụng lên điện tích hợp lực cùa lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích cịn lại - Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực - Xác định hợp lực từ hình vẽ + Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam giác vuông, cân, đều, … Nếu không xảy trường hợp đặc biệt tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Bài 1: Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt khơng khí cách 10 cm a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích b Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi =2 lực tương tác chúng thay đổi ? Để lực tương tác chúng không đổi (bằng lực tương tác đặt khơng khí) khoảng cách chúng đặt mơi trường có số điện mơi =2 ? Đs: a 0,576 N ; b 0,288 N, cm CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài 2: Hai điện tích điểm đặt chân không cách đoạn cm, lực đẩy tĩnh điện chúng 10-5 N a Tìm độ lớn điện tích b Tìm khoảng cách chúng để lực đẩy tĩnh điện chúng 2,5 10-6 N Đs : a +, - 1,3 10-9 C ; b cm Bài : Mỗi prôtôn có khối lượng m = 1,67.10-27 kg, điện tích q = 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy hai prôtôn lớn lực hấp dẫn chúng lần ? Đs: 1,35 1036 Bài 4: Hai vật nhỏ giống nhau, vật thừa electron Tìm khối lượng vật để lực tĩnh điện lực hấp dẫn Đs: 1,86 10-9 kg Bài 5: Hai vật nhỏ nhiễm điện đặt khơng khí cách đoạn 1m, đẩy lực F = 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật Đs: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C (hoặc ngược lại) Bài 6: Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B khơng khí (AB = cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C đặt điểm C , nếu: a CA = cm, CB = cm b CA = cm, CB = 10 cm c CA = CB = cm Đs: 0,18 N; 30,24.10-3 N; 27,65.10-3 N Bài 7: Người ta đặt điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác Đs: 72.10-5 N Bài 8: Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-7 C, q3 = 4.10-7 C đặt A, B, C khơng khí, AB = cm AC = cm BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích Đs: 4,05 10-2 N ; 16,2 10-2 N ; 20,25 10-2 N Bài 9: Ba điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = -4 10-8 C, q3 = 10-8 C đặt khơng khí ba đỉnh tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đs: 45 10-3 N Bài 10: Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6 10-19 C đặt chân không ba đỉnh tam giác cạnh 16 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đs: 15,6 10-27N Bài 11: Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C, q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-7 C đặt khơng khí ba đỉnh tam giác vng (vng góc C) Cho AC = 30 cm, BC = 40 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV cm.Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 Đs: 45.10-4 N Bài 12: Hai điện tích q1 = -4.10-8 C, q2 = 10-8 C đặt hai điểm A B cách khoảng cm khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 2.10 -9 C khi: a q đặt trung điểm O AB b q đặt M cho AM = cm, BM = cm Đs: a 3,6.10-3N; b Bài 13: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-10 C đặt không khí cách đoạn 10 cm a Xác định lực tương tác hai điện tích? b Đem hệ hai điện tích đặt vào mơi trường nước ( = 81), hỏi lực tương tác hai điện tích thay đổi ? Để lực tương tác hai điện tích khơng thay đổi (như đặt khơng khí) khoảng cách hai điện tích bao nhiêu? Bài 14: Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm khơng khí, lực tác dụng chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F? Đs: 10 cm Bài 15: Hai diện tích điểm nhau, đặt chân không, cách khoảng r 1= 2cm Lực đẩy chúng F1 1,6.104 N a Tìm độ lớn điện tích b Khoảng cách r2 chúng để lực tác dụng F2 = 2,5.10-4 N Đs: Bài 16: Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt cách khoảng r = 30cm khơng khí, lực tác dụng chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực bị yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F? Đs: Bài 16: Hai điện tích điểm đặt cách m khơng khí đẩy lực F = 1,8 N Độ lớn điện tích tổng cộng 3.10-5 C Tính điện tích vật Đs: Bài 17: Hai cầu giống nhau, mang điện, đặt cách đoạn r = 20 cm, chúng hút lực F1 = 4.10-3N Sau đó, cho chúng tiếp xúc lại đưa vị trí cũ thấy chúng đẩy lực F2 = 2,25.10-3 N Hãy xác định điện tích ban đầu cầu Đs: CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài 18: Cho hai cầu nhỏ trung hòa điện đặt khơng khí, cách 40 cm Giả sử có 4,0.1012 electron di chuyển từ cầu sang cầu Hỏi hai cầu hút hay đẩy ? Tính độ lớn lực Cho biết điện tích electron -1,6.10-19C Đs: Hút nhau, F = 2,3.10-2N Bài 19: Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C; q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-7 C đặt ba đỉnh tam giác ABC vuông C Cho AC = 30 cm; BC = 40 cm Xác định lực tác dụng lên q3 Hệ thống đặt khơng khí Đs: F3 = 4,5.10-3N Bài 20: Hai điện tích điểm +q -q đặt hai điểm A B cách 2d không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = q đặt điểm M đường trung trực AB, cách AB đoạn x Áp dụng số: q = 10-6 C; d = cm; x = cm Đs: F0 = 4,32 N Bài 21: Hai cầu có khối lượng m = 10g, tích điện q treo vào hai dây mảnh, dài l = 30 cm vào điểm Một cầu giữ cố định vị trí cân bằng, dây treo cầu thứ hai lệch góc = 600 so với phương đứng Xác định điện tích q Cho g = 10m/s2 Đs: Bài 22: Người ta treo hai cầu nhỏ có khối lượng m = 1g dây có độ dài l = 50 cm Khi hai cầu tích điện nhau, dấu, chúng đẩy cách r1 = 6cm a Tính điện tích cầu b Nhúng hệ thống vào rượu có số điện mơi = 27 Tính khoảng cách r2 cầu cân Bỏ qua lực đẩy Archimede Lấy g = 10m/s2 Đs: Bài 23: Hai cầu nhỏ giống nhau, khối lượng m, bán kính r, điện tích q treo hai dây mảnh có chiều dài l vào điểm Do lực tương tác Coulomb, dây lệch góc so với phương đứng Nhúng hai cầu vào dầu có số điện mơi = người ta thấy góc lệch dây Tính khối lượng riêng D cầu, biết khối lượng riêng dầu D0 = 0,8.103 kg/m3 Đs: Bài 24: Cho ba điện tích độ lớn q đặt ba đỉnh tam giác cạnh a khơng khí Xác định lực tác dụng hai điện tích lên điện tích thứ ba Biết có điện tích trái dấu với hai điện tích Bài 25: Cho ba điện tích độ lớn q đặt ba đỉnh tam giác cạnh a khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = +q tâm O tam giác trường hợp CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV a Các điện tích q dấu b Một điện tích trái dấu với hai điện tích Đs: Bài 26: Hai điện tích dương q1 = q q2 = 4q đặt cách đoạn d khơng khí Phải đặt điện tích q0 đâu, để q0 nằm cân Đs: Bài 27: Có hai điện tích điểm q 4q đặt cách khoảng r Cần đặt điện tích thứ ba Q đâu dấu để hệ điện tích nằm cân ? Xét hai trường hợp: a Hai điện tích q 4q giữ cố định b Hai điện tích q 4q để tự HD: a Khi hai điện tích q 4q đuợc giữ cố định, muốn điện tích Q nằm cân Q phải nằm đoạn thẳng nối q 4q, đồng thời độ lớn hai lực mà q 4q tác dụng lên Q phải b Khi hai điện tích q 4q để tự muốn hệ nằm cân ngồi điều kiện nói phần a) cịn phải thêm điều kiện hợp lực tác dụng lên điện tích q 4q phải khơng DẠNG 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH Phương pháp : Đối với dạng tập này, cần vận dụng định luật bảo tồn điện tích: “ Trong hệ cô lập điện, tổng đại số điện tích ln ln số” Bài 1: Hai cầu kim loại nhỏ mang điện tích q1 q2 đặt khơng khí cách cm, đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, chúng đẩy lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ? Đs: 6.10-9 C , 10-9 C ; -6 10-9 C, -2 10-9 C Bài 2: Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng Đs: 40,8 N Bài 3: Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ? Đs: 1,6 N Bài 4: Hai bi kim loại giống nhau, hịn bi có độ lớn điện tích lần bi Cho xê dịch hai hịn bi chạm đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn lực tương tác biến đổi điện tích chúng : a dấu CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV b trái dấu Đs: Tăng 1,8 lần ; Giảm0,8 lần Bài 5: Hai hịn bi kim loại giống có điện tích dấu q 4q cách khoảng r Sau cho hai bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’ ? Đs: r/ = 1,25 r Bài 6: Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10 -5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? Đs: 5,625 N DẠNG 3: ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH Phương pháp : Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp: ❶ Chỉ có lực điện - Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện F1 , F2 , … tác dụng lên điện tích xét - Dùng điều kiện cân bằng: F1 F2 - Vẽ hình tìm kết (áp dụng qui tắc hình bình hành lực qui tắc tam giác, định lý sin, cosin, định lý pitago,…) ❷ Trường hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …) - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Tìm hợp lực lực học hợp lực lực điện - Dùng điều kiện cân bằng: R F R F (hay độ lớn R = F) Bài 1: Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (khơng di chuyển) ? Đs: Tại C cách A cm ; cách B cm Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Đs: CA = CB = cm Bài 3: Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân bằng? CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Đs: a CA= cm, CB= 16 cm; b q3 = -8 10-8 C Bài 4: Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2 = 18 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân bằng? Đs: a CA= cm, CB= 12 cm; b q3 = 4,5 10-8 C Bài 5: Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q = q2 = q3 = 10-7 C Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị để hệ thống đứng yên cân bằng? Đs: q0 = Bài 6: Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = q1 3,46.10 C 3.q đặt A B cách một khoảng a (cm) Phải đặt điện tích q0 đâu có trị số để cân bằng? Đs: Nằm AB, cách B: a cm Bài 7: Hai điện tích q1 = 10-8 C đặt A q2 = -8 10-8C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng? Đs: AM = 10 cm Bài 8: Ở trọng tâm tam giác người ta đặt điện tích q = 3.10 6 C Xác định điện tích q cần đặt đỉnh tam giác hệ trạng thí cân bằng? Đs: -3 10-6 C Bài 9: Hai cầu nhỏ khối lượng m= 0,6 kg treo khơng khí hai sợi dây nhẹ chiều dài l= 50 cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = cm a Tính điện tích cầu, lấy g= 10m/s2 b Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (= 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet Cho biết góc nhỏ sin ≈ tg Đs: a q = 12 10-9 C; R = cm Bài 10: Hai cầu nhỏ giống nhôm không nhiễm điện, cầu có khối lượng 0,1 kg treo vào hai đầu sợi tơ dài 1m móc vào điểm cố định cho hai cầu vừa chạm vào Sau chạm vật nhiễm điện vào hai cầu thấy chúng đẩy tách xa khoảng r = cm Xác định điện tích cầu? Đs: 0,035.10-9 C CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài 11*: Hai cầu kim loại nhỏ giống có điện tích q khối lượng m = 10g treo hai dây chiều dài 30 cm vào điểm Giữ cho cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo cầu II lệch góc = 600 so với phương thẳng đứng Cho g= 10m/s2 Tìm q? Đs: q = l m.g 10 C k DẠNG 4: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Phương pháp : ❶ Cường độ điện trường điện tích điểm Q - Áp dụng cơng thức E Q F k q r Cường độ điện trường E1 q1 gây vị trí cách q1 khoảng r1 : E1 k q1 r1 , + Lưu ý cường độ điện trường E đại lượng vectơ Trong chân không, khơng khí = 1) + Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m) ❷ Cường độ điện trường hệ điện tích điểm - Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường: + Xác định phương, chiều, độ lớn vectơ cường độ điện trường điện tích gây + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp + Xác định độ lớn cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ Khi xác định tổng hai vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt: , , , tam giac vuông, tam giác đều, … Nếu khơng xảy trường hợp đặt biệt tính độ dài vectơ định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Bài 1: Xác định vectơ cường độ điện trường điểm M khơng khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C khoảng cm Đs: EM = 2.105 V/m Bài 2: Một điện tích điểm dương Q chân khơng gây điện trường có cường độ E = 104 V/m điểm M cách điện tích khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ? 10 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV -B Baøi tập -Phương pháp: - Công mà ta đề cập công lực điện hay công điện trường Công có giá trị dương hay âm - Có thể áp dụng định lý động cho chuyển động điện tích Nếu lực điện có lực khác tác dụng lên điện tích công tổng cộng tất lực tác dụng lên điện tích độ tăng động vật mang điện tích - Nếu vật mang điện chuyển động công tổng cộng không Công lực điện công lực khác có độ lớn trái dấu - Nếu có lực điện tác dụng lên điện tích công lực điện độ biến thiên động vật mang điện tích A MN qU qEd MN E K m 2 qU qEd MN (v v ) (2.5) Với m khối lượng vật mang điện tích q - Trong công thức A = q.E.d áp dụng cho trường hợp điện tích di chuyển điện trường DẠNG 1: TÍNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU ĐIỆN THẾ Phương pháp : - Công lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường Do đó, với đường cong kín điểm đầu điểm cuối trùng nhau, nên công lực điện trường hợp không Công lực điện : A = qEd = q.U Công lực A’ = A Định lý động : A MN qU MN Biểu thức hiệu điện the á: U MN mVN2 mVM2 2 AMN q Hệ thức liên hệ cường độ điện trường hiệu điện điện trường đều: E U d 15 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài 1: Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông C AC = cm, BC = cm nằm điện trường Vectơ cường độ điện trường E song song với AC, hướng từ A C có độ lớn E = 5000V/m hình vẽ ( hình bt ) Tính: a UAC, UCB, UAB b Công điện trường electron (e) di chuyển từ A đến B? Đ s: 0v, 0v, 200v - 3,2 10-17 J Bài 2: Tam giác ABC vuông A đặt điện trường E E , ABC 600 , AB E hình vẽ ( hình bt 2) Biết BC = cm, UBC = 120V a Tìm UAC,UBA cường độ điện trường E ? Hình bt b Đặt thêm C điện tích điểm q = 10-10 C Tìm cường độ điện trường tổng hợp A Đs: UAC = 0V, UBA = 120V, E = 4000 V/m ; E = 5000 E V/m Bài 3: Một điện tích điểm q = -4 10-8C di chuyển dọc theo chu vi tam giác MNP, vuông P, điện trường đều, có cường độ 200 v/m Caïnh MN = 10 cm, MN E ; NP = cm Hình bt Môi trường không khí Tính công lực điện dịch chuyển sau a từ M N b Từ N P c Từ P M d Theo đường kín MNPM Ñs: AMN= -8 10-7J ANP= 5,12 10-7J ; APM = 2,88 10-7J AMNPM = 0J Bài 4: Một điện trường có cường độ E = 2500 V/m Hai điểm A, B cách 10 cm tính dọc theo đường sức Tính công lực điện trường thực điện tích q di chuyển từ A B ngược chiều đường sức Giải toán khi: a q = - 10-6C E1 b q = 10-6C E2 Đs: 25 105J, -25 105J Bài 5: Cho kim loại phẳng A, B, C có tích điện đặt song song hình vẽ ( hình bt ) Cho d1 = cm, d2 = cm Coi 16 Hình bt CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV điện trường có chiều hình vẽ Cường độ ä điện trường tương ứng E1 =4.104V/m , E2 = 104V/m Tính điện B C lấy gốc điện điện A Đ s: VB = -2000V VC = 2000V Bài 6: Ba điểm A, B, C nằm điện trường cho E // CA Cho AB AC vaø AB = cm AC = cm a Tính cường độ điện trường E, UAB UBC Biết UCD = 100V (D trung điểm AC) b Tính công lực điện trường electron di chuyển từ B C, từ B D Đs: 2500V/m,UAB= 0v, UBC = - 200v ; ABC = 3,2 10-17J ABD= 1,6 10-17J Bài 7: Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác ABC cạnh a = 10 cm điện trường có cường độ 300 V/m E // BC Tính công lực điện trường q dịch chuyển cạnh tam giác Đs: AAB = - 1,5 10-7 J ABC = 10-7 J ACA = -1,5 10-7 J E Bài 8: Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác MBC, cạnh 20 cm đặt điện trường E có hướng song song với BC có cường độ 3000 V/m Hình bt Tính công thực để dịch chuyển điện tích q theo cạnh MB, BC CM tam giác E Đs: AMB = -3J, ABC = J, AMB = -3 J Bài 9: Giữa hai điểm B C cách đoạn 0,2 m có điện trường với đường sức hướng từ B C Hiệu điện UBC = 12V Tìm: Hình bt a Cường độ điện trường B C b Công lực điện điện tích q = 10-6 C từ B C Ñs: E = 60 V/m ; A = 24 J Bài 10: Một electron di chuyển môt đoạn cm, dọc theo đường sức điện, tác dụng lực điện điện trường có cường độ 1000 V/m Hãy xác định công lực điện ? Đs: 1,6 10-18 J 17 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài 11: Khi bay từ điểm M đến điểm N điện trường, electron tăng tốc động tăng thêm 250 eV, ( biết eV = 1,6 10-19J) Tìm UMN? Đs: - 250 V DẠNG 2: CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG Phương pháp : - Khi hạt mang điện thả tự không vận tốc đầu điện trường tác dụng lực điện , hạt mang điện chuyển động theo đường thẳng song song với đưởng sức điện + Nếu điện tích dương (q >0) hạt mang điện (q) chuyển động chiều điện trường + Nếu điện tích âm (q R V kQ r + Nếu r < R V k Q R 5.3 Điện trường, điện hai cầu đồng tâm gây nên: a Cường độ điện trường - Bên cầu khơng cịn mặt cầu khơng xác định b Điện - Bên mặt cầu điện mặt: V k - Bên cầu: V k Q R Q R B BÀI TẬP -DẠNG 1: ĐIỆN DUNG, ĐIỆN TÍCH, HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ NĂNG LƯNG CỦA TỤ ĐIỆN Phương pháp : Vận dụng công thức : ❶ Điện dung tụ điện: C Q U (1) ❷ Năng lượng tụ điện: W Q2 1 Q.U C.U (2) C 2 ❸ Điện dung tụ điện phẳng: 21 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 C – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV o S S d 9.109.4. d (3) - Trong S diện tích (là phần đối diện với kia) + Đối với tụ điện biến thiên phần đối diện hai thay đổi + Công thức (3) áp dụng cho trường hợp chất điện môi lấp đầy khoảng không gian hai Nếu lớp điện môi chiếm phần khoảng không gian hai cần phải phân tích, lập luận tính điện dung C tụ điện - Lưu ý điều kiện sau: + Nối tụ điện vào nguồn: U = const + Ngắt tụ điện khỏi nguồn: Q = const Bài tập ví dụ: Bài 1: Một cầu mang điện tích Q = 10-9C có điện V = 200V tính: a CMR điện dung cầu cô lập điện tính cơng thức: C R k b Điện dung cầu c Điện trường điểm nằm gần mặt cầu HD Q C V R C a – Áp dụng công thức ( đpcm ) k V kQ R b Áp dụng cơng thức tính điện cầu cô lập điện: C Q = 5pF V c Điện trường điểm nằm gần mặt cầu coi điện trường cách tâm cầu khoảng R E kQ = 4,4.104 V/m R Bài 2: Tụ điện phẳng không khí điện dung pF tích điện hiệu điện 300V a Tính điện tích Q tụ b Ngắt tụ khỏi nguồn, đưa hai đầu tụ xa để khoảng cách tăng gấp đôi Tính C 1, Q1, U1 tụ c Vẫn nối tụ với nguồn, đưa hai tụ xa đề khoảng cách tăng gấp đôi Tính C 2, Q2, U2 tụ ( hiệu điện khơng thay đổi ) HD a Điện tích tụ là: Q = C.U = 1,2 nC b Do tụ điện loại tụ phẳng nên điện dung tỉ lệ nghịch với khoảng cách, đó: 22 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 C C1 pF – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV - Khi ngắt tụ khỏi nguồn điện tích tụ khơng thay đổi ta có Q1 = Q = 1,2 nC - Hiệu điện hai là: U1 Q1 1, 2nC 600V C1 pF c Do tụ điện loại tụ phẳng nên điện dung tỉ lệ nghịch với khoảng cách, đó: C2 C pF - Khi khơng ngắt tụ khỏi nguồn hiệu điện tụ khơng thay đổi ta có: U2 = U = 300 V - Điện tích tụ là: Q2 = C2 U2 = 0,6 nC Bài 3: Hai tụ điện phẳng có dạng hình trịn bán kính R = 0,3 m, khoảng cách hai mm, hai khơng khí a Tính điện dung tụ b Biết khơng khí cách điện có cường độ điện trường tối đa 3.10 V/m Hỏi: - Hiệu điện giới hạn tụ điện - Có thể tích cho tụ điện điện tích lớn để tụ không bị đánh thủng ? HD a Áp dụng cơng thức tính điện dung tụ điện phẳng C o S S 5.1010 F d 9.10 4. d b Hiệu điện giới hạn: Ugh = d.E = 1500V Điện tích lớn là: Qmax = Ugh.C = 7,5.10-7 C Bài 4: Một tụ điện có điện dung C = 2.10-7 F, khoảng cách hai tụ cm Tụ nạp hiệu điện U = 100 V a Tính lượng tụ điện b Ngắt tụ khỏi nguồn điện Tính độ biến thiên lượng tụ điện dịch chuyển hai gần lại cách d = cm HD a Năng lượng tụ điện là: W C.U 1mJ b Khi ngắt tụ khỏi nguồn điện điện tích tụ không đổi Năng lượng tụ dịch chuyển lại gần là: W2 Q C12U C2 2C - Độ biến thiên lượng: W W1 W2 C1U C (1 ) C2 23 (a) CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV -Mà theo đầu ta được: 5C1 = C2 (e) Từ biểu thức (a) (e) suy ra: W = 8.104 J Bài 5: Một tụ điện phẳng có điện dung C khơng khí, người ta nhúng chìm nửa vào dung dịch điện mơi có số điện mơi ε Tính điện dung tụ điện nói nhúng nếu: a Nhúng thẳng đứng b Nhúng nằm ngang, mặt song song với mặt thoáng chất lỏng HD a Khi nhúng thẳng đứng tụ vào dung dịch điện mơi ta tụ ghép song song Một tụ có điện mơi khơng khí, tụ có điện môi chất lỏng - Điện dung tụ khơng khí: C1 C - Điện dung tụ dung dịch là: C C1 - Điện dung tụ là: Cb C1 C C C (1 ) b Trong trường hợp ta tụ ghép nối tiếp Vì chất lỏng chiếm nửa nên khoảng cách tụ giảm nửa - Điện dung tụ không khí: C1 = 2C - Điện dung tụ dung dịch: C2 = 2εC 2C - Điện dung tụ là: C b 1 24 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH Th.S Nguyễn Văn Đức – 0902103775 – Facebook: Nguyễn Văn Đức GV Bài : Tụ điện phẳng gồm hai tụ có diện tích 0,05 m2 đặt cách 0,5 mm, điện dung tụ nF Tính số điện môi lớp điện môi hai tụ Đs: = 3,4 Bài : Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 3,5 pF, diện tích cm đặt hiệu điện 6,3 V Biết o = 8,85 10-12 F/m Tính: a khoảng cách hai tụ b Cường độ điện trường hai Đs: 1,26 mm ; 5000 V/m Bài 3: Một tụ điện không khí tích điện lượng 5,2 10-9 C điện trường hai tụ 20000 V/m Tính diện tích tụ Đs: 0,03 m2 Bài 4: Một tụ điện phẳng nhôm có kích thước cm x cm điện môi dung dịch axêton có số điện môi 20 khoảng cách hai tụ điện 0,3 mm Tính điện dung tụ điện Đs: 1,18 10-9 F Bài 5: Một tụ điện phẳng không khí có hai cách mm có điện dung 10-11F mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện 50V Tính diện tích tụ điện điện tích tụ điện Tính cường độ điện trường hai ? Đs: 22,6 dm2, 10-9 C, 104 V/m Bài 6: Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi không khí Khoảng cách hai tụ 0,5 cm Tích điện cho tụ điện hiệu điện 20 V Tính: a điện tích tụ điện b Cường độ điện trường tụ Đs: 24 10-11C, 4000 V/m Bài 7: Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện hiệ u điện 120V a Tính điện tích tụ b Sau tháo bỏ nguồn điện tăng khoảng cách hai tụ lên gấp đôi Tính hiệu điện hai tụ Biết điện dung tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng 25 ... dùng để tích điện phóng điện mạch điện - Tụ điện thường dùng tụ điện phằng - Kí hiệu tụ điện: ❷ Điện tích tụ điện: - Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện tụ điện bị tích điện Độ lớn điện tích. .. ta gọi điện tích tụ điện điện tích dương ❸ Điện dung tụ điện - Điện dung C tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó đo thương số điện tích Q tụ với hiệu điện U... bảo tồn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi ❽ Xung quanh điện tích tồn điện trường, điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt ❾ Cường độ điện trường