* Phát biểu: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình p[r]
(1)Chương I: ĐIỆN TÍCH.ĐIỆN TRƯỜNG Chủ đề 1: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG.
I LÝ THUYẾT. 1 Điện tích.
*Điện tích là mợt vật mang điện (nhiễm điện)
*Điện tích điểm là một điện tích có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét
*Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm Các điện tích dấu đẩy nhau, các điện tích khác dấu hút
* Đơn vị điện tích là Cu lông, kí hiệu là C
* Điện tích êlectron là điện tích âm và có độ lớn e = 1,6 10-19C
*Trong tự nhiên không có hạt nào có điện tích nhỏ e Độ lớn điện tích một hạt một số nguyên lần e
2 Định luật Cu lông.
* Phát biểu: Độ lớn lực tương tác hai điện tích điểm đứng yên chân không tỉ lệ thuận với tích các độ lớn hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Phương lực tương tác hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó
* Biểu thức:
1 2
q q F k
r
Trong đó: r là khoảng cách hai điện tích điểm
k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị đo Trong hệ SI, k = 9.109 2
N m C
* Chú ý: Lực tương tác các điện tích điện môi (chất cách điện) nhỏ chân không
lần ( gọi là số điện môi).
1 2
q q F k
r
II BÀI TẬP.
Bài 1. Tính lực tương tác điện êlectron và hạt nhân nguyên tử hiđrô Biết điện tích
chúng có độ lớn 1,6.10-19C và khoảng cách chúng là 5.10-9cm So sánh với lực vạn vật hấp dẫn giữa chúng ?
Cho biết G = 6,672.10-11( 2
Nm
kg ), me= 9,11.10-31kg và mp= 1,67.10-27kg.
ĐS: Fđ = 0,92.10-7N Fhd = 0,4.10-46N
Bài 2 Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách mợt khoảng r1= 2cm lực đẩy
giữa chúng là F1=1,6.10-4N.
a) Tìm đợ lớn các điện tích đó
b) Tìm khoảng cách r2 chúng để lực đẩy là F2 = 2,5.10-4N.
ĐS: a 2,7.10-9C; b 1,6cm.
Bài 3 Xác định lực tương tác điện hai điện tích q1= +3.10-6C và q2= -3.10-6C cách một
khoảng r =3cm hai trường hợp: a) Đặt chân không
b) Đặt dầu hỏa ( 2).
ĐS: a 90N; b 45N.
Bài 4. Hai điện tích điểm q1=q2=4.10-10C đặt hai điểm A và B cách một khoảng a=10cm
không khí Xác định lực điện mà q1 và q2 tác dụng lên q3=3.10-12C đặt C cách A và B khoảng a
(2)Bài 5 Có hai điện tích q và –q đặt hai điểm A và B cách một khoảng AB=2d Một điện tích dương q1=q đặt đường trung trực AB cách AB một khoảng x
a) Xác định lực điện tác dụng lên q1 b) Áp dụng số q =2.10-6C; d=3cm; x=4cm.
ĐS: 17,28N.
Bài 6. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống tích điện q1=4.10-7C và q2 hút một lực 0,5N chân
không với khoảng cách chúng là 3cm a) Tính điện tích q2
b) Cho hai quả cầu tiếp xúc với lại đặt xa cách 3cm Tìm lực tương tác mới
ĐS: a q2=-1,25.10-7C; b F=0,189N.
Bài Hai quả cầu nhỏ giống kim loại, có khối lượng 5g, treo vào điểm O hai
sợi dây không dãn, dài 10cm Hai quả cầu tiếp xúc với Tích điện cho một quả cầu một điện tích q thấy hai quả cầu đẩy hai dây treo hợp với một góc 600 Lấy g=10m/s2 Tính điện tích mà ta truyền cho các quả cầu?
ĐS: q3,58.107C
Bài Hai quả cầu giống tích điện q1=q2=10-6C treo vào điểm O hai sợi
dây, không dãn, dài 10cm Khi hai điện tích cân hai điện tích điểm và điểm treo tạo thành mợt tam giác Tìm lực căng dây treo
ĐS: 1,8N
Bài 9 Hai quả cầu nhỏ kim loại treo vào điểm O hai sợi dây mảnh có chiều dài
nhau l=50cm Mỗi quả cầu có khối lượng m=0,1g và tích điện dấu gấp đôi q và 2q Chúng đẩy và nằm cân cách r =14cm
a) Tính góc nghiêng hai sợi dây so với đường thẳng đứng b) Tìm điện tích quả cầu
ĐS: a 80; b q=1,23.10-8C.
Bài 10 Cho hai điện tích q và 4q đặt trục xx’ cách một khoảng a
a) Phải đặt điện tích q3 đâu để nó cân Tìm điều kiện để q3 cân bền b) Muốn cả ba điện tích đó cân q3 phải đặt đâu và bao nhiêu?
ĐS: a q3 đặt cách d khoảng x=a/3 q3 dấu với q.
b q3 đặt cách d khoảng x=a/3 q3 = -4/9q
Bài 11 Hai quả cầu nhỏ nhau, mang điện tích q1 và q2 đặt khơng khí, cách 20cm hút
nhau một lực F1= 5.10-7N Nối hai quả cầu một dây dẫn, sau đó bỏ dây nối Với khoảng cách như cũ hai quả cầu đẩy một lực F2=4.10-7N Tính q1 và q2?
ĐS:
9
10
.10 ( )
q C
và
9
2
.10 ( )
q C
Bài 12 Hai quả cầu nhỏ có khối lượng m1=m2=0,01(g) treo vào hai sợi dây dài có
chiều dài l =50cm (bỏ qua khối lượng sợi dây) vào chung điểm treo O, tích điện nhau, dấu đẩy và cách 6cm
a) Tìm độ lớn điện tích quả cầu
b) Nhúng cả hệ thống vào rượu Êtylic ( 27) Tìm khoảng cách hai quả cầu (Bỏ
qua lực đẩy Ácsimét và có thể dùng công thức gần đúng)
c) Nhúng cả hệ thống vào dầu hỏa ( 2) Tìm khối lượng riêng quả cầu để góc lệch
giữa hai sợi dây dầu hỏa góc lệch hai sọi dây không khí Cho biết khối lượng riêng dầu hỏa là d 0,8.10 (3 kg m/ 3)
ĐS: a q=+1,55.10-10C; b r
2=2cm; c 1,6.103kg/m3.
Bài 13 Một quả cầu có khối 10g treo vào một sợi dây cách điện Quả cầu mang điện tích q1=10-7C.
(3)đường thẳng đứng một góc 300 Khi đó hai quả cầu nằm một mặ phẳng nằm ngang và cách 3m Lấy g=10m/s2 Xác định dấu, độ lớn q2 và lực căng sợi dây?
ĐS: q2=0,58.10-7C T=0,115N
Bài 14 Hai quả cầu nhỏ mang điện tích dấu q1 và q2 treo vào điểm O chug hai dây
mảnh, không dãn, Hai quả cầu đẩy và góc hai dây là 1 600 Cho hai quả tiếp xúc lại lập chúng chúng đẩy mạnh và góc hai dây treo là 2 900. Tìm tỉ số
1
?
q
q ĐS: x
1= 11,76 x2=0,085.
Bài 15 Hai quả cầu nhỏ nhau, mang điện tích q1 và q2 đặt chân khơng, cách r1=20cm
hút một lực F1= 5.10-7N Nếu đặt một tấm thủy tinh dày d =5cm; 4 vào hai quả cầu lực hút F2 chúng là bao nhiêu?
ĐS:
2
7
2 1
3, 2.10 ( )
( 1)
r
F F N
r d
(4)Chủ đề 2: ĐIỆN TRƯỜNG. I LÝ THUYẾT.
1 Điện trường.
- Xung quanh điện tích có điện trường Các điện tích tương tác với là điện trường điện tích này tác dụng lên điện tích
- Tính chất bản điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt nó 2 Cường độ điện trường.
- Giả sử ta có một số điện tích thử q1, q2, q3, Đặt các điện tích này mợt điểm nhất định điện trường các lực tác dụng lên chúng là F F F1, , ,
là khác thương số
F q
thì khơng đổi Thương số
F q
đặt trưng cho điện trường điểm xét mặt tác dụng lực và gọi là cường độ điện trường
F E
q
- Trong trường hợp ta biết véc tơ cường độ điện trường E
ta suy F qE
+ Nếu q > F
cùng chiều với E
+ Nếu q > F
ngược chiều với E
- Trong hệ SI, đơn vị cường độ điện trường là vôn mét, kí hiệu V/m 3 Đường sức điện.
a) Định nghĩa: Đường sức điện là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tuyến bất kì điểm nào đường trùng với hướng véc tơ cường độ điện trường điểm đó
b) Quy tắc vẽ đường sức
- Tại điểm điện trường ta có thể vẽ một đường sức điện và một mà
- Các đường sức điện là các đường cong không kín Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận điện tích âm
- Các đường sức điện không cắt
- Nơi nào có cường đợ điện trường lớn các đường sức điện đó vẽ mau (dày hơn), nơi nào có cường đợ điện trường nhỏ các đường sức điện đó vẽ thưa
c) Điện phổ: Dùng một loại bột cách điện rắc vào dầu khuấy Sau đó đặt một quả cầu nhiễm điện vào dầu Gõ nhẹ vào khay dầu các hạt bợt xếp thành các “đường hạt bột” Ta gọi hệ các đường hạt bột đó là điện phổ quả cầu nhiễm điện Điện phổ cho phép ta hình dung dạng và phân bố các đường sức điện
4 Điện trường đều.
- Một điện trường mà véctơ cường độ điện trường điểm gọi là điện trường - Các đường sức điện trường là các đường thẳng song song và cách
5 Điện trường điện tích điểm.
Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây một điểm cách điện tích Q một khoảng r là:
2 9.10 Q
E
r
(5)Giả sử ta có hệ n điện tích điểm Q1, Q2, …, Qn Gọi E
là cường độ điện trường hệ một điểm nào đó E1
là cường độ điện trường điện tích Q1, E2
là cường độ điện trường điện tích Q2, …En
là cường độ điện trường điện tích Qn Khi đó ta có: E E 1E2 En
II BÀI TẬP.
Bài 1: Điện tích điểm q = - 3.10-6C đặt một điểm điện trường mà đó véctơ cường độ
điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ xuống dưới và có cường độ E =12000V/m Xác định phương, chiều và độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích q ?
Hướng dẫn giải Ta có: F q E
Vì q < nên F có phương thẳng đứng, có chiều từ dưới lên và có độ lớn
0,036( ) F q E N
Bài tập tương tự: Một điện tích điểm q1 = 8.10-8C đặt điểm O Trong chân không. a Xác định cường độ điện trường điểm M cách O một đoạn 30cm
b Nếu đặt điện tích q2 = - q1 M q2 chịu lực tác dụng nào?
Hướng dẫn giải:
a Cường độ điện trường M:
q
EM k 2 8000V r
b Lực điện tác dụng lên q2:
3 Fq E 0,64.102 N
Vì q2 <0 nên F
ngược chiều với E
Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = -4.10-6C và q2=10-6C đặt hai điểm A và B cách 8cm Xác định vị
trí M mà đó cường độ điện trường ?
Hướng dẫn giải * Điện trường tổng hợp M: E E 1E2
* Để E0thì E1 E2
(Hai véctơ trực đối) +Vì E1
và E2
phương nên M phải nằm đường thẳng AB + Vì q1 và q2 trái dấu và q1 q2 nên M nằm ngoài AB và gần B. * Đặt BM=x, ta có:
1
2
8( )
( )
k q k q
x cm
AB x x Vậy: M cách B 8cm và cách A 16cm.
Bài 3: Hai điện tích +q và – q (q >0) đặt hai điểm A và B với AB = 2a M là một điểm nằm
đường trung trực AB cách AB một đoạn x a Xác định vectơ cường độ điện trường M
b Xác định x để cường độ điện trường M cực đại, tính giá trị đó
Hướng dẫn giải:
E1 M E E2 x
a Cường độ điện trường M: E E E2
(6)
a a
A H B
q E1 E2 k 2 2
a x
Hình bình hành xác định E
là hình thoi:
E = 2E1cos 2kqa
3/ a x
(1) b Từ (1) Thấy để Emax x = 0:
Emax =
2kq E1a2 x2
Bài 4: Một quả cầu nhỏ khối lượng m=0,1g mang điện tích q = 10-8C treo sợi dây không giãn và đặt vào điện trường E
có đường sức nằm ngang Khi quả cầu cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 Lấy g = 10m/s2 Tính:
a Độ lớn cường độ điện trường b Tính lực căng dây
Hướng dẫn giải:
a) Ta có:
qE mg.tan 5
tan E 10 V / m
mg q
b) Lực căng dây:
mg 2
T R 2.10 N
cos
Bài 5: Cho hai điểm A và B nằm một đường sức điện trường một điện tích điểm q > gây Biết độ lớn cường độ điện trường A là 36V/m, B là 9V/m
a) Xác định cường độ điện trường trung điểm M AB
b) Nếu đặt M một điện tích điểm q0 = -10-2C đợ lớnn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều lực
q A M B EM
Hướng dẫn giải:
a) Ta có: q
EA k 2 36V / m OA
(1) q
EB k 2 9V / m OB
(2) q
EM k 2 OM
(7)Lấy (1) chia (2)
2 OB
4 OB 2OA OA
.
Lấy (3) chia (1)
2 EM OA EA OM
Với: OA OB OM 1,5OA
EM OA
EM 16V EA OM 2, 25
b) Lực từ tác dụng lên qo: F q EM
vì q0 <0 nên F
ngược hướng với EM
và có độ lớn: Fq E0 M 0,16N
Bài 6: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10-5C đặt hai điểm A B chất điện mơi có =4,
AB=9cm Xác định véc tơ cường độ điện trường điểm M nằm đường trung trực AB cách AB đoạn d =
9
2 cm. Hướng dẫn giải:
E E2 E1 M d
q1 a a q2
A H B
a Cường độ điện trường M: E E 1E2
ta có:
q E1 E2 k 2 2
a x
Hình bình hành xác định E
là hình thoi:
E = 2E1cos 2kqd 3/ 2 a d
=2,8.104V/m
Bài 7: Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt A và B không khí cho biết AB = 2a E E2 E1
M h
q1 a a q2
A H B
a) Xác định cường độ điện trường điểm M đường trung trực AB cách Ab một đoạn h b) Định h để EM cực đại Tính giá trị cực đại này
Hướng dẫn giải:
a) Cường độ điện trường M: E E 1E2
Ta có:
q E1 E2 k 2 2
a x
(8)Hình bình hành xác định E
là hình thoi: E = 2E1cos 2kqh
3/
2
a h
b) Định h để EM đạt cực đại:
2
a a a h
2 2 3
a h h
2
3 27 3/ 3 3
2 2 2
a h a h a h a h
4
Do đó:
2kqh 4kq EM 3 3 3 3a2
2 a h
EM đạt cực đại khi:
a a 4kq
2
h h EM 2
max
2 3a
Bài 8: Bốn điểm A, B, C, D khơng khí tạo thành hình chưc nhật ABCD cạnh AD = a = 3cm, AB = b = 4cm Các điện tích q1, q2, q3 đặt A, B, C Biết q2=-12,5.10-8C và cường độ điện trường tổng hợp D Tính q1, q2
Aq1 q2 B
E2
3
E
q3 D C
13
E E1
Hướng dẫn giải:
Vectơ cường độ điện trường D:
ED E1E3E2 E13E2
Vì q2 < nên q1, q3 phải là điện tích dương Ta có:
q1 q2 AD E1 E cos13 E cos2 k 2 k
2 BD
AD BD
2
AD AD
q1 2 q2 3 q2
BD 2 2
AD AB
3
a 8
q1 q2 2,7.10
2
a h
C
Tương tự:
3
b 8
E3 E13sin E sin2 q3 3q2 6, 4.10 C
2
a b
(9)BÀI TẬP LUYỆN TẬP
Bài 1. Cho hai điện tích +q và –q đặt hai điểm A và B cách một khoảng a=3cm chân
không Cho q=2.10-6C.
a) Xác định cường độ điện trường C là trung điểm AB
b) Xác định cường độ điện trường D nằm đường trung trực AB và cách A một khoảng a
c) Xác định lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích +q đặt C và D
ĐS: a.EC=16.107V/m; b ED=2.107V/m; c FC=320N, FD=40N.
Bài 2. Có ba điện tích điểm, độ lớn q đặt ba đỉnh một tam giác cạnh a Xác định cường
độ điện trường điểm đặt điện tích hai điện tích gây hai trường hợp a) Ba điện tích dấu
b) Mợt điện tích trái dấu với hai điện tích cịn lại
ĐS:a
q k
a
, có phương đường trung trực tam giác.
b
q k
a
, có phương song song với cạnh tam giác.
Bài 3 Có điện tích điểm độ lớn q đặt đỉnh mợt hình vng cạnh a Xác định cường đợ
điện trường gây điện tích đó tâm O hình vng các trường hợp sau: a) Bốn điện tích dấu
b) Hai điện tích có dấu + và hai điện tích có dấu –
ĐS: a E=0; b
4
q k
a
Bài Có hai điện tích q1= 5.10-9C và q2=-5.10-9C đặt cách 10cm chân không Xác định
cường độ điện trường M các trường hợp sau: a) Cách hai điện tích
b) Cách q1 5cm và q2 15cm
ĐS: a 36000V/m, hướng phía q2; b 16000V/m, hướng xa q1
Bài 5 Có hai điện tích điểm q1 =q2=5.10-16C đặt cố định hai điểm B,C một tam giác cạnh
a=8cm Các điện tích đặt không khí
a) Xác định cường độ điện trường đỉnh A tam giác nói b) Câu trả lời thay đổi nào q1 = 5.10-16C và q2 = - 5.10-16C.
ĐS: E=1,2.10-3V/m, phương vng góc BC hướng phía xa trung điểm BC.
b E=0,7.10-3C, phương song song với BC.
Bài 6 Ba điện tích có độ lớn q đặt ba đỉnh một tam giác cạnh a Xác định cường độ
điện trường trọng tâm G tam giác các trường hợp: a) Ba điện tích dấu
b) Một điện tích trái dấu với hai điện tích lại
ĐS: a E=0, b 6k q E
a
Bài 7 Tại hai điểm A và B cách 5cm chân không có hai điện tích q1=+16.10-8C và
q2 = -910-8 C Xác định cường độ điện trường C cách A một khoảng 4cm và cách B một khoảng 3cm. ĐS: 12,7.105V/m
Bài 8. Một quả cầu sắt có bán kính R=1cm mang điện tích q nằm lơ lửng dầu, có một điện
trường đều, hướng thẳng đứng từ xuống dưới và có cường độ E=20000V/m Tính điện tích quả cầu? Cho biết khối lượng riêng sắt là 7800kg/m3, dầu là 800kg/m3 Lấy g=10m/s2.
(10)Bài 9 Trong chân không có hai điện tích điểm q1= 2.10-8C và q2= -32.10-8C đặt hai điểm A và B cách 30cm Xác định vị trí M để cường độ điện trường đó không?
ĐS:M cách A 10cm, cách B 40cm.
Bài 10 Một lắc đơn gồm quả cầu có trọng lượng P=0,5N và một sợi dây mảnh, không dãn Con lắc
đặt điện trường có đường sức điện nằm ngang Tích cho quả cầu mợt điện tích q dây treo lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 450 Tính lực điện tác dụng lên điện tích q và lực căng dây?
ĐS: F=0,5N; T=0,707N
Bài 11: Một điện tích đặt điểm có cường độ điện trường 0,16 (V/m) Lực tác dụng lên điện tích đó 2.10-4 (N) Tính độ lớn điện tích đó
ĐS: q = (C)
Bài 12: Cường độ điện trường gây điện tích Q = 5.10-9 (C), Tính cường độ điện trường một điểm chân không cách điện tích một khoảng 10 (cm)
ĐS: E = 4500 (V/m)
Bài 13: Ba điện tích q giống hệt đặt cố định ba đỉnh một tam giác có cạnh a Tính độ lớn cường độ điện trường tâm tam giác đó
ĐS: E =
Bài 14: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân không Tính độ lớn cường độ điện trường điểm nằm đường thẳng qua hai điện tích và cách hai điện tích đó
ĐS: E = 36000 (V/m)
Bài 15: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16 (C), đặt hai đỉnh B và C một tam giác ABC cạnh bằng (cm) không khí Tính cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC
ĐS: E = 1,2178.10-3 (V/m).
Bài 16: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân không Tính độ lớn cường độ điện trường điểm nằm đường thẳng qua hai điện tích và cách q1 (cm), cách q2 15 (cm)
ĐS: E = 16000 (V/m)
Bài 17: Hai điện tích q1 = 5.10-16 (C), q2 = - 5.10-16 (C), đặt hai đỉnh B và C một tam giác đều ABC cạnh (cm) không khí Xác định cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC
ĐS: E = 0,7031.10-3 (V/m).
(11)-Chủ đề 3: ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ. I LÝ THUYẾT.
1 Công lực điện trường.
Công lực điện tác dụng lên điện tích q chuyển động từ M đến N điện trường là: ' '
MN
A qEM N
Trong đó M’, N’ là hình chiếu M và N lên Ox (Ox có chiều trùng với chiều đường sức)
Nhận xét: Công lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường điện trường Do đó, người ta nói điện trường tĩnh là một trường (tương tự trường hấp dẫn)
2 Hiệu điện thế.
- Hiệu điện hai điểm điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả thực hiện công điện trường điện trường hai điểm đó
- Công thức:
MN
MN M N
A
U V V
q
(V)
- Hiệu điện không phụ thuộc vào cách chọn mốc để tính điện 3 Liên hệ điện trường hiệu điện thế.
- Liên hệ điện trường và hiệu điện thế: ' '
MN U E
M N
- Trong trường hợp không ý đến dấu các đại lượng ta có thể viết:
U E
d
(d là khoảng cách hai điểm M’ và N’) II BÀI TẬP.
Bài Hãy tính công lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q =10-8C theo các cạnh tam giác
đều ABC cạnh a=20cm một điện trường đều, có véc tơ cường độ điện trường E BC// và có cường độ E= 3000V/m ĐS: AAB= -3.10-6J, ABC= 6.10-6J ACA= -3.10-6J.
Bài Trong vật lý người ta thường dùng đơn vị lượng là electron vôn, kí hiệu là eV Electron vôn
là lượng mà một electron thu nó qua một đoạn đường có một hiệu điện 1V a) Tính lượng eV J
b) Tính vận tốc electron có lượng 0,01MeV (1MeV=106eV)
(12)Bài 3 Một Electron bay điện trường Khi qua M có điện VM=240V có vận tốc vM=107(m/s) Khi qua điểm N nó có vận tốc vN=6.106(m/s) Tính điện điểm N.
ĐS: VM=422V
Bài 4 Một electron bay với vận tốc v =8.106m/s từ một điểm có điện V1=600V theo hướng
đường sức điện Hãy xác định điện V2 điểm mà đó electron dừng lại
ĐS: V2=418V
Bài 5 Một hạt bụi có khối lượng m=1mg tích điện dương q =5.10-8C lơ lửng chình hai tấm
kim loại phẳng nằm ngang, tích điện trái dấu và cách một khoảng d = 20cm Cho g=10m/s2. a) Xác định hiệu điện U hai tấm kim loại phẳng
b) Hạt bụi chuyển động nào ta đổi dấu hai bản kim loại Tìm thời gian để hạt bụi chạm vào một bản kim loại
ĐS: U=40V, t =0,1s
Bài Hai bản kim loại phẳng nằm ngang, song song và cách d=10cm Hiệu điện giãu hai bản
là U=910V Một electron có vận tốc ban đầu v0= 64.105m/s chuyển động dọc theo đường sức phía bản tích điện âm
a) Tính gia tốc electron
b) Electron chuyển động nào Biết điện trường hai bản là và bỏ qua tác dụng trọng lực
ĐS: a a=16.1014m/s2; b Chuyển động chậm dần, 1,28cm dừng lại, dổi chiều và
chuyển động NDĐ với gia tốc
Bài 7 Hai bản kin loại phẳng cách d=5cm tích điện trái dấu hiệu điện
hai bản là U=157V Ở bản tụ tích điện dương có một lỗ nhỏ, ta bắn qua lỗ nhỏ đó một electron theo chiều đường sức điện trường vào hai bản
a) Tìm điều kiện vận tốc ban đầu v0 electron bắn vào để nó có thể tới bản âm Bỏ qua tác dụng trọng lực
b) Giả sử có một electron bắn và vừa dừng lại đến sát bản âm quay trở lại Tìm đợng electron lúc khỏi hai bản kim loại và thời gian chuyển động electron hai bản kim loại
ĐS:a v07,43.106m/s; b.Wđ=2,512.10-17J, t=2,7.10-8s
Bài 8 Cho hai bản kim loại phẳng có độ dài l=5cm đặt nằm ngang, song song, cách một khoảng
d =2cm Giữa hai bản kim loại có một hiệu điện U=910V Một electron bay theo phương nằm ngang vào hai bản với vận tốc ban đầu v0= 5.104km/s Tính độ lệch electron khỏi phương ban đầu nó vừa khỏi hai bản kim loại Coi điện trường hai bản kim loại là và bỏ qua tác dụng trọng lực
ĐS: h = 0,4cm
Bài 9 Hai bản kim loại phẳng có chiều dài l =16cm, đặt song song cách một khoảng d=10cm,
tích điện hiệu điện chúng là U=9kV Một electron bay vào điểm cách hai tấm kim loại và theo phương vuông góc với đường sức điện trường với động là W0đ = 18keV Khối lượng êlectron là m = 9.1.10-31kg Bỏ qua tác dụng trọng lực.
a) Viết phương trình quỹ đạo electron theo m, d, U và v0 b) Tìm đợ lệch ngang h êlectron khỏi hai tấm kim loại
c) Xác định véctơ vận tốc êlectron khỏi hai tấm kim loại (đợ lớn và góc lệch) d) Tìm điều kiện hiệu điện U để êlectron thoát khỏi tụ
ĐS: a
2 2
eU
y x
mdv
; b h=0,032m, t=2.10-9s; c 85,67.106m/s, 21 46 '0 ; d U<14kV.
Bài 10 Một êlectron bắn vào điện trường lòng hai bản kim loại phẳng với vận tốc
(13)bản kim loại là 50cm, đặt cách 30cm Tìm hiệu điện U hai bản kim loại để êlectron bay khỏi hai bản kim loại theo phương song song với các bản Bỏ qua tác dụng trọng lực
ĐS: U=23,7V
-CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN I LÝ THUYẾT.
1 Định nghĩa.
- Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần Mỗi vật dẫn là một bản tụ
- Tụ điện phẳng: Hai bản tụ là hai tấm kim loại phẳng có kích thước rất lớn, đặt đối diện và song song với
- Độ lớn điện tích bản tụ gọi là điện tích tụ điện 2 Điện dung tụ điện.
- Điện dung tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện cho tụ điện - Công thức tính điện dung tụ điện:
Q C
U
- Đơn vị điện dung : Fara, kí hiệu F
Người ta cịn dùng các đơn vị khác: milifara (mF), micrơfara(F ), nanôfara (nF) picôfara (pF)
3 12
1F 10 mF 10 F 10 nF10 pF
- Điện dung tụ điện phẳng: 9.10 49
S C
d
Trong đó S là phần diện tích đối diện hai bản, d là khoảng cách hai bản và là hẳng số
điện môi chất điện môi chiếm đầy hai bản 3 Ghép tụ điện.
- Ghép song song:
1 n
U U U U
1 n
Q Q Q Q
1 n
C C C C
- Ghép nối tiếp:
1 n
Q Q Q Q
1 n
U U U U
1
1 1
n
C C C C
II BÀI TẬP.
Bài 1. Hai bản tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R = 60cm, khoảng cách hai bản là d=2mm Giữa hai bản là không khí
a) Tính điện dung tụ điện
b) Có thể tích điện cho tụ điện một điện tích lớn nhất để tụ điện không bị đánh thủng Cho biết điện trường đánh thủng đối với không khí là 106V/m Hiệu điện lớn nhất hai bản là bao nhiêu?
ĐS: a 5.10-9F; b 2000V, 10-5C Bài Một tụ điện không khí có điện dung C=2000pF mắc vào hai cực một nguồn điện có hiệu điện U=5000V
(14)b) Người ta ngắt tụ khỏi nguồn nhúng nó chìm hẳn vào mợt điện mơi lỏng có số điện mơi 2 Tìm điện dung tụ điện và hiệu điện tụ điện đó.