Chuyên đề: Lực tương tác tĩnh điện (VẬT LÝ 11)

Để lực tương tác giữa hai điện tích đó khi đặt trong điện môi bằng lực tương tácgiữa hai điện tích khi đặt trong không khí thì khoảng cách giữa hai điện tích là baonhi

Chuyên đề: Lực tương tác tĩnh điện (VẬT LÝ 11)

Dạng 1: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Trắc nghiệm: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Dạng 2: Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích

Trắc nghiệm: Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích

Dạng 3: Sự cân bằng của một điện tích

Trắc nghiệm: Sự cân bằng của một điện tích

Chuyên đề: Lực tương tác tĩnh điện

Dạng 1: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm

A Phương pháp & Ví dụ

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm là lực Culông: F = 9.109 (trong điệnmôi 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 bàitoán 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 AD hệ thức Vi-ét:

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 haitâm của quả cầu

Ví dụ 1: 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?

Hướng dẫn:

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1 và q2 là F→12 và F→21 có:

+ Phương là đường thẳng nối hai điện tích điểm

+ Chiều là lực hút

+ Độ lớn = 4,5.10-5 N.

Ví dụ 2: Ví dụ 2: Hai điện tích đặt cách nhau một khoảng r trong không khí thìlực tương tác giữa chúng là 2.10-3 N Nếu khoảng cách đó mà đặt trong môitrường 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 tácgiữa hai điện tích khi đặt trong không khí thì khoảng cách giữa hai điện tích là baonhiêu? Biết khoảng cách giữa hai điện tích này trong không khí là 20 cm

Ví dụ 3: Ví dụ 3: Trong nguyên tử Hidro, electron chuyển động tròn đều quanhhạt 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 là9,1.10-31 kg

Hướng dẫn:

a Lực hút tĩnh điện giữa electron và hạt nhân:

b Tần số chuyển động của electron:

Electron chuyển động tròn quanh hạt nhân, nên lực tĩnh điện đóng vai trò là lựchướng tâm

= 4,5.1016 rad/s

Vật f = 0,72.1026 Hz

Ví dụ 4: Ví dụ 4: 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 địnhdấu của điện tích q1 và q2 Vẽ các vecto lực điện tác dụng lên các điện tích Tính

q1 và q2

Hướng dẫn:

Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu, mặt khác tổng hai điện tích này là số

âm do đó có hai điện tích đều âm:

+ Kết hợp với giả thuyết q1 + q2 = -6.10-6 C, ta có hệ phương trình

vì |q1| > |q2| ⇒

Ví dụ 5: Ví dụ 5: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong khôngkhí cách nhau 12 cm Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 10 N Đặt hai điệntích đó trong dầu và đưa chúng lại cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúngvẫn là 10 N Tính độ lớn của các điện tích và hằng số điện môi của dầu

Hướng dẫn:

+ Lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong không khí

+ Khi đặt trong điện môi mà lực tương tác vẫn không đổi nên ta

có:

Ví dụ 6: Ví dụ 6: Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau bằng kim loại A và B đặt trongkhông khí, có điện tích lần lượt là q1 = -3,2.10-7 C, q2 = 2,4.10-7 C, cách nhau mộtkhoảng 12 cm

a Xác định số electron thừa và thiếu ở mỗi quả cầu và lực tương tác giữa chúng

b Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt về chỗ cũ Xác định lực tươngtác tĩnh điện giữa hai quả cầu đó

Hướng dẫn:

a Số electron thừa ở quả cầu A là: = 2.1012 electron

Số electron thiếu ở quả cầu B là = 1,5.1012 electron

Lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu là lực hút, có độ lớn =48.10-3 N

b Lực tương tác giữa chúng bây giờ là lực hút = 10-3 N

Ví dụ 7: Ví dụ 7: Cho hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, tích điện và cáchnhau 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 lựchút Tính điện tích lúc đầu của mỗi quả cầu

Hướng dẫn:

+ Hai quả cầu ban đầu hút nhau nên chúng mang điện trái dấu

+ Từ giả thuyết bài toán, ta có:

B Bài tập

Bài 1: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một đoạn r

= 4 cm Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F = 10-5 N

a) Tìm độ lớn mỗi điện tích

b) Tìm khoảng cách r’ giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện là F’ = 2,5.10-6 N

Hiển thị lời giải

a) Độ lớn mỗi điện tích:

Bài 2: Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩynhau với một lực F = 1,8 N Biết q1 + q2 = - 6.10-6 C và |q1| > |q2| Xác định loạiđiện tích của q1 và q2 Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tíchkia Tính q1 và q2.

Hiển thị lời giải

Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu; vì q1 + q2 < 0 nên chúng đều là điệntích âm

Véc tơ lực tương tác điện giữa hai điện tích:

q1 và q2 cùng dấu nên |q1q2| = q1q2 = 8.10-12 (1) và q1 + q2 = - 6.10-6 (2)

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2 + 6.10-6x + 8.10-12 = 0

Vì |q1| > |q2| ⇒ q1 = - 4.10-6 C; q2 = - 2.10-6 C.

Bài 3: Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 30 cm trong không khí, chúng hút nhauvới một lực F = 1,2 N Biết q1 + q2 = - 4.10-6 C và |q1| < |q2| Xác định loại điện tíchcủa q1 và q2 Tính q1 và q2

Hiển thị lời giải

Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu nhau; vì q1+q2 < 0 và |q1| < |q2| nên q1 >0; q2 < 0

q1 và q2 trái dấu nên |q1q2| = - q1q2 = 12.10-12 (1); theo bài ra thì q1 + q2 = - 4.10

-6 (2)

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2 + 4.10-6x - 12.10-12 =0

Vì |q1| < |q2| ⇒ q1 = 2.10-6 C; q2 = - 6.10-6 C.

Bài 4: Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 15 cm trong không khí, chúng hút nhauvới một lực F = 4,8 N Biết q1 + q2 = 3.10-6 C; |q1| < |q2| Xác định loại điện tíchcủa q1 và q2 Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia Tính

q1 và q2

Hiển thị lời giải

Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu nhau; vì q1+q2 > 0 và |q1| < |q2| nên q1 <0; q2 > 0

vì q1 và q2 tráidấu nên:

|q1q2| = - q1q2 = 12.10-12 (1) và q1 + q2 = - 4.10-6 (2)

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2 + 4.10-6x - 12.10-12 =0

Vì |q1| < |q2| ⇒ q1 = 2.10-6 C; q2 = - 6.10-6 C.

Bài 5: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt cách nhau 12 cm trongkhông khí Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 10 N Đặt hai điện tích đótrong dầu và đưa chúng cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10

N Tính độ lớn các điện tích và hằng số điện môi của dầu

Hiển thị lời giải

Khi đặt trong dầu:

Bài 6: Hai vật nhỏ giống nhau (có thể coi là chất điểm), mỗi vật thừa mộtelectron Tìm khối lượng của mỗi vật để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn Cho hằng

số hấp dẫn G = 6,67.10-11 N.m2/kg2

Hiển thị lời giải

Bài 7: Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại A và B đặt trong không khí, cóđiện tích lần lượt là q1 = - 3,2.10-7 C và q2 = 2,4.10-7 C, cách nhau một khoảng 12cm

a) Xác định số electron thừa, thiếu ở mỗi quả cầu và lực tương tác điện giữachúng.

b) Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt về chỗ cũ Xác định lực tươngtác điện giữa hai quả cầu sau đó

Hiển thị lời giải

Bài 8: Hai viên bi kim loại rất nhỏ (coi là chất điểm) nhiễm điện âm đặt cách nhau

6 cm thì chúng đẩy nhau với một lực F1 = 4 N Cho hai viên bi đó chạm vào nhausau đó lại đưa chúng ra xa với cùng khoảng cách như trước thì chúng đẩy nhauvới lực F2 = 4,9 N Tính điện tích của các viên bi trước khi chúng tiếp xúc vớinhau

Hiển thị lời giải

Bài 9: Hai quả cầu nhỏ hoàn toàn giống nhau, mang điện tích q1,q2 đặt trong chânkhông cách nhau 20 cm thì hút nhau bằng một bằng lực F1 = 5.10-5N Đặt vào giữahai quả cầu một tấm thủy tinh dày d = 5cm, có hằng số điện môi ε = 4 Tính lựctác dụng giữa hai quả cầu lúc này

Hiển thị lời giải

Lực tĩnh điện F = kq1q2 / εr2 ⇒ F.r2 ε = kq1q2 = không đổi

Khi điện môi không đồng nhất: khoảng cách mới giữa hai điện tích: rm =

(Khi đặt hệ điện tích vào môi trường điện môi không đồng chất, mỗi điện môi cóchiều dày là di và hằng số điện môi εi thì coi như đặt trong chân không với khoảngcách tăng lên là (di√ε - dε - di)

Ta có : Khi đặt vào khoảng cách hai điện tích tấm điện môi chiều dày d thì khoảngcách mới tương đương là rm = r1 + r2 = d1 + d2√ε - dε = 0,15 + 0,05√ε - d4 = 0,25 m

Bài 10: Cho hai điện tích điểm q1 = 10-8 C và q2 = - 2.10-8 C đặt tại hai điểm A và

B cách nhau 10 cm trong không khí

a) Tìm lực tương tác tĩnh diện giữa hai điện tích

b) Muốn lực hút giữa chúng là 7,2.10-4 N Thì khoảng cách giữa chúng bây giờ làbao nhiêu?

c) Thay q2 bởi điện tích điểm q3 cũng đặt tại B như câu b) thì lực lực đẩy giữachúng bây giờ là 3,6.10-4 N Tìm q3?

d) Tính lực tương tác tĩnh điện giữa q1 và q3 như trong câu c (chúng đặt cách nhau

10 cm) trong chất parafin có hằng số điện môi  = 2

Trắc nghiệm: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Câu 1: Công thức của định luật Culông là

A hypebol B thẳng bậc nhất C parabol D elíp

Hiển thị lời giải

cách giữa 2 điện tích là một Hypebol Chọn A.

Câu 3: Khẳng định nào sau đây không đúng khi nói về lực tương tác giữa hai điệntích điểm trong chân không?

A có phương là đường thẳng nối hai điện tích

B có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích

C có độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích

D là lực hút khi hai điện tích trái dấu

Hiển thị lời giải

Hiển thị lời giải

Điện tích của electron là : qe = -1,6.10-19

Điện tích của proton là: qp = 1,6.10-19 Khoảng cách giữa chúng là r = 5.10-11 mLực tương tác điện giữa chúng là :

A 4,472.10-8 C B 4,472.10-9 C C 4,025.10-8 C D 4,025.10-9 C.

Hiển thị lời giải

Lực tương tác điện giữa hai điện tích đó là:

Do đó:

Chọn D.

Câu 7: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi vật thừa một electron Tìm khối lượngmỗi quả cầu để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn giữa chúng Cho G = 6,67.10-11 m3/kg.s

A 2,86.10-9 kg B 1,86.10-9 kg C 4,86.10-9 kg D 9,86.10-9 kg

Hiển thị lời giải

Độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng:

Độ lớn lực tĩnh điện giữa chúng là:

Câu 8: Tính lực tương tác điện, lực hấp dẫn giữa electron và hạt nhân trongnguyên tử Hyđrô, biết khoảng cách giữa chúng là 5.10-9 cm, khối lượng hạt nhânbằng 1836 lần khối lượng electron

A Fđ = 7,2.10-8 N, Fh = 34.10-48 N B Fđ = 9,2.10-8 N, Fh = 36.10-51 N

C Fđ = 9,2.10-8 N, Fh = 41.10-48 N D Fđ = 10,2.10-8 N, Fh = 51.10-51 N

Hiển thị lời giải

Câu 9: Hai điện tích điểm nằm yên trong chân không chúng tương tác với nhaumột lực F Người ta thay đổi yếu tố q1, q2, r thấy lực tương tác đổi chiều nhưng độlớn không đổi Hỏi các yếu tố trên thay đổi như thế nào?

A q1’ = -q1, q2’ = 2q2, r’ = r/2 B q1’ = q1/2, q2’ = -2q2, r’ = 2r

C q1’ = -2q1, q2’ = 2q2, r’ = 2r D Các yếu tố không đổi

Hiển thị lời giải

A q1 = -6,8 μC và qC ; q2 = 3,8 μC và qC B q1 = 4 μC và qC ; q2 = -7 μC và qC

C q1 = -1,34 μC và qC ; q2 = -4,66 μC và qC D q1 = 2,3 μC và qC ; q2 = -5,3 μC và qC

Hiển thị lời giải

Câu 11: Hai điện tích đặt gần nhau, nếu giảm khoảng cách chúng đi 2 lần thì lựctương tác giữa hai vật sẽ:

A tăng lên 2 lần B giảm đi 2 lần C tăng lên 4 lần D giảm đi 4lần

Hiển thị lời giải

Công thức độ lớn lực tương tác giữa 2 điện tích điểm là :

Với r là khoảng cách giữa 2 điện tích điểm Khi giảm khoảng cách 2 lần suy ra Ftăng lên 4 lần Chọn C.

Câu 12: Hai điện tích điểm nằm yên trong chân không tương tác với nhau một lực

F Người ta giảm mỗi điện tích đi một nửa, và khoảng cách cũng giảm một nửa thìlực tương tác giữa chúng sẽ:

A không đổi B tăng gấp đôi C giảm một nửa D giảm bốn lần

Hiển thị lời giải

Câu 13: Hai điện tích điểm đặt trong không khí cách nhau 12 cm, lực tương tácgiữa chúng bằng 10 N Đặt chúng vào trong dầu cách nhau 8 cm thì lực tương tácgiữa chúng vẫn bằng 10 N Hằng số điện môi của dầu là:

A 1,51 B 2,01 C 3,41 D 2,25

Hiển thị lời giải

Ta có :

Do đó r2 = ε.(r')2 ⇒ ε = 2,25 Chọn D.

Câu 14: Cho hai quả cầu nhỏ trung hòa điện cách nhau 40 cm Giả sử bằng cáchnào đó có 4.1012 electron từ quả cầu này di chuyển sang quả cầu kia Khi đó chúnghút đầy nhau? Tính độ lớn lực tương tác đó

A Hút nhau F = 23 mN B Hút nhau F = 13 mN

C Đẩy nhau F = 13 mN D Đẩy nhau F = 23 mN

Hiển thị lời giải

Do có 4.1012 electron từ quả cầu này di chuyển sang quả cầu kia nên 2 quả cầumang điện tích trái dấu và có |q1| = |q2| = 4.1012.1,6.10-19 = 6,4.10-7

Câu 15: Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng 2m đẩy nhau một lực 1,404 N.Tổng điện tích của hai vật bằng 5.10-5 C Tính điện tích của mỗi vật:

Vì 2 điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu suy ra q1q2 = 6,24.10-10

Khi đó q1, q2 là nghiệm của PT: q2 – 5.10-5q + 6,24.10-10 → q1 = 2,6.10-5 C, q2 =2,4.10-5 C Chọn A.

Câu 16: Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r trong không khí thì hútnhau một lực F Đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi ε = 4 chúng cáchnhau một khoảng r’ = r/2 thì lực hút giữa chúng là:

A F B F/2 C 2F D F/4

Hiển thị lời giải

r/2 thì lực hút của chúng là:

Chọn A.

Câu 17: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau mộtkhoảng r1 = 2 cm Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10-4 N Để lực tương tác giữahai điện tích đó bằng F2 = 2,5.10-4 N Tính khoảng cách giữa hai điện tích khi đó

A 2,5cm B 5cm C 1,6cm D 1cm

Hiển thị lời giải

Độ lớn lực tương tác điện

.Để F2 = 2,5.10-4N

Câu 18: Hai điện tích bằng nhau, nhưng khác dấu, chúng hút nhau bằng một lực

10-5N Khi chúng rời xa nhau thêm một khoảng 4mm, lực tương tác giữa chúngbằng 2,5.10-6N Khoảng cách ban đầu của các điện tích bằng

A ε = 1,51 B ε = 2,01 C ε = 3,41 D ε = 2,25.

Hiển thị lời giải

Theo giả thiết bài toán ta có:

Chọn D.

Dạng 2: Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích

A Phương pháp & Ví dụ

- Khi một điện tích điểm q chịu tác dụng của nhiều lực tác dụng F→1, F→2, do

các điện tích điểm q1, q2, gây ra thì hợp lực tác dụng lên q

là: F→ = F→1 + F→2 + F→3 + + F→n

- Các bước tìm hợp lực F→ do các điện tích q1; q2; tác dụng lên điện tích qo:

Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt các điện tích (vẽ hình).

Bước 2: Tính độ lớn các lực F1, F2 lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo

Bước 3: Vẽ hình các vectơ lực F→1, F→2

Bước 4: Từ hình vẽ xác định phương, chiều, độ lớn của hợp lực F→.

- Các trường hợp đặc biệt:

F→ 1 và F→2 cùng chiều thì: F = F1 + F2 (α = 0, cosα = 1)

F→ 1 và F→2 ngược chiều thì: F = |F1 – F2| (α = π, cosα = –1)

F→ 1 và F→2 cùng độ lớn (F1 = F2) thì:

Tổng quát: F2 = F12 + F22 + 2F1F2cosα(α là góc hợp bởi F→1 và F→2 ).

Ví dụ 1: Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = - 8.10-8 C đặt tại A, B trong không khí(AB = 6 cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C, nếu:

a) CA = 4cm, CB = 2cm

b) CA = 4cm, CB = 10cm

c) CA = CB = 5cm

Hướng dẫn:

Điện tích q3 sẽ chịu hai lực tác dụng của q1 và q2 là F→1 và F→2.

Lực tổng hợp tác dụng lên q3 là: F→ = F→1 + F→2

a) Trường hợp 1: CA = 4cm, CB = 2cm

Vì AC + CB = AB nên C nằm trong đoạn AB

q1, q3 cùng dấu nên F→1 là lực đẩy

q2, q3 trái dấu nên F→2 là lực hút.

Trên hình vẽ, ta thấy F→1 và F→2 cùng chiều.

Vậy: F→ cùng chiều F→1, F→2 (hướng từ C đến B).

Độ lớn:

b) Trường hợp 2: CA = 4cm, CB = 10cm

Vì CB – CA = AB nên C nằm trên đường AB, ngoài khoảng AB, về phía A

Ta có:

Theo hình vẽ, ta thấy F→1 và F→2 ngược chiều, F→1 > F→2.

Vì F1 = F2 nên F→ nằm trên phân giác góc (F→1; F→2).

⇒ F→ ⊥ CH(phân giác của hai góc kề bù) ⇒ F→ // AB

Nên:

Vậy: F→ có phương song song với AB, chiều hướng từ A đến B, độ lớn F =

27,65.10-3N

Ví dụ 2: Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-8 C, q3 = 4.10-8 C lần lượt tại A,

B, C trong không khí Biết AB = 5 cm, BC = 1 cm, AC = 4 cm Tính lực tác dụnglên mỗi điện tích

Hướng dẫn:

Trong một tam giác tổng hai cạnh bất kì luôn lớn hơn cạnh còn lại nên dễ thấy A,

B, C phải thẳng hàng

Lực tác dụng lên điện tích q1

+ Gọi lần lượt là lực do điện tích q2 và q3 tác dụng lên q1

+ Ta có:

+ Lực F→2, F→3 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q2 và q3 tác dụng lên q1 Ta có: F→ = F→2 + F→3 + Vì F→2, F→3 cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F2 + F3 = 0,0405 NLực tác dụng lên điện tích q2

+ Gọi F→1, F→3 lần lượt là lực do điện tích q1 và q3 tác dụng lên q2

+ Ta có:

+ Lực F→1, F→3 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q2 và q3 tác dụng lên q1 Ta có: F→ = F→1 + F→3 + Vì F→1, F→3 cùng phương, ngược chiều nên ta có: F = F3 – F1 = 0,162 NLực tác dụng lên điện tích q3

+ Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3

+ Ta có:

+ Lực F→1, F→2 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 Ta có: F→ = F→1 + F→2 + Vì F→1, F→2 cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F1 + F2 = 0,2025 N

Ví dụ 3: Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = –4.10-8C, q3 = 5.10-8C đặt trongkhông khí tại ba đỉnh ABC của một tam giác đều, cạnh a = 2cm Xác định vectơlực tác dụng lên q3

Hướng dẫn:

Vậy: Vectơ lực tác dụng lên q3 có:

Hướng dẫn:

Gọi F→1, F→2, F→3 lần lượt là lực do điện tích q1, q2 và q3 tác dụng lên q0

+ Khoảng cách từ các điện tích đến tâm O:

+ Lực tác dụng F→1, F→2, F→3 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0:

Suy ra:

+ Vì tam giác ABC đều nên F→23 ↑ ↑ F→1, nên: F = F1 + F23 = 7,2.10-4 N

+ Vậy lực tổng hợp F→ có phương AO có chiều từ A đến O, độ lớn 7,2.10-4

Ví dụ 5: Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8 C, q2 = 2.10-8 C đặt tại hai điểm A và Btrong chân không, AB = 5 cm Điện tích q0 = -2.10-8 C đặt tại M, MA = 4 cm, MB

= 3 cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên q0

Hướng dẫn:

+ Nhận thấy AB2 = AM2 + MB2 → tam giác AMB vuông tại M

+ Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0

+ Ta có:

+ Vậy lực tổng hợp F→ tác dụng lên q0 có điểm đặt tại C, phương tạo

với F→2 một góc φ ≈ 40° và độ lớn F = 5,234.10-3 N

B Bài tập

Bài 1: Đặt hai điện tích điểm q1 = -q2 = 8.10-8 C tại A,B trong không khí cáchnhau 6 cm Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 C đặt tại C trong hai trườnghợp:

a) CA = 4 cm, CB = 2 cm

b) CA = 4 cm, CB = 10 cm

Hiển thị lời giải

a Trường hợp C trong AB

Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3

+ Ta có:

+ Lực tác dụng F→1, F→2 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q3, ta có: F→ = F→1 + F→2 + Vì F→1 ↑↑ F→2 nên: F = F1 + F2 = 0,18 N

b Trường hợp C ngoài AB về phía A

Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3

+ Ta có:

+ Lực tác dụng F→1, F→2 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q3, ta có: F→ = F→1 + F→2 + Vì F→1 ↓↑ F→2 và F1 > F2 nên: F = F1 – F2 = 0,03 N

Bài 2: Trong chân không, cho hai điện tích q1 = -q2 = 10-7 C đặt tại hai điểm A và

B cách nhau 8 cm Xác định lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 10-7 C trongcác trường hợp sau:

a) Điện tích q0 đặt tại H là trung điểm của AB

b) Điện tích q0 đặt tại M cách A đoạn 4 cm, cách B đoạn 12 cm

Hiển thị lời giải

a) Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0

+ Ta có:

+ Lực tác dụng F→1, F→2 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0, ta có: F→ = F→1 + F→2

+ Vì F→1 ↑↑ F→2 nên: F = F1 + F2 = 0,1125 N

b) Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0

+ Ta có:

+ Lực tác dụng F→1, F→2 được biểu diễn như hình

+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0, ta có: F→ = F→1 + F→2 + Vì F→1 ↓↑ F→2 nên: F = F1 - F2 = 0,05 N

Bài 3: Cho năm điện tích Q được đặt trên cùng một đường thẳng sao cho hai điệntích liền nhau cách nhau một đoạn a Xác định lực tác dụng vào mỗi điện tích Vẽhình ký hiệu các điện tích bằng các chỉ số 1,2,3,4,5

Hiển thị lời giải

+ Lực tác dụng vào điện tích q1 là :

+ Lực tác dụng vào điện tích 2 là :

+ Lực tác dụng vào điện tích 3 là : F3 = 0

+ Lực tác dụng vào điện tích 4 là :

+ Lực tác dụng vào điện tích 5 là :

Bài 4: Đặt hai điện tích điểm q1 = -q2 = 2.10-8 C tại A, B trong không khí cáchnhau 12 cm Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 4.10-8 C tại C mà CA = CB = 10cm

Hiển thị lời giải

Các lực điện được biểu diễn như hình bên :

F1 = F2 ⇒ F→ // AB→

Hay F2 = 2F1.cosα = 2F1cosA = 0,432.10-3 N

Bài 5: Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích

q1 = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 =2.10-6C đặt tại C Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm

Hiển thị lời giải

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F→1 và F→2 có phương

chiều như hình vẽ, có độ lớn:

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: F→ = F→1 + F→2

có phương chiều như hình vẽ,

có độ lớn: