CHƢƠNG II CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ LỚP 11
1. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƢỜNG
1.1. Sự nhiễm điện do cọ xát
1.1.1. Mục đích
Khảo sát sự nhiễm điện của các vật do cọ xát.
1.1.2. Cơ sở lý thuyết
Dựa vào thuyết electron, sự cƣ trú và di chuyển của các electron để giải thích hiện tƣợng điện và tính chất điện của các vật.
1.1.3. Dụng cụ thí nghiệm
1. Một thanh thủy tinh hữu cơ (nhựa không màu) hoặc thanh PVC. 2. Một mảnh pơ-li-ê-ti-len 100 x 300 mm (vẫn dùng để gói hàng). 3. Một bộ tua tĩnh điện.
4. Một mảnh vải sợi tổng hợp hoặc mảnh len.
1.1.4. Tiến hành thí nghiệm
1.1.4.1. Dùng thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC)
Cọ xát thanh thủy tinh (hoặc thanh PVC) vào mảnh len (hoặc mảnh vải sợi tổng hợp ). Sau đó, đƣa gần lại các tua tĩnh điện. Quan sát hiện tƣợng xảy ra.
1.1.4.2. Dùng mảnh pô-li-ê-ti-len
Đặt mảnh pô-li-ê-ti-len lên mặt bàn khô phẳng. Cầm mảnh len (hoặc mảnh vải sợi tổng hợp) xát lên mảnh pô-li-ê-ti-len, nhấc mảnh pô-li-ê-ti-len lại gần các tua tĩnh điện. Quan sát hiện tƣợng xảy ra.
1.1.5. Kết quả
1.1.5.1. Dùng thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC)
Khi đƣa thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC) đã đƣợc cọ xát lại gần các tua tĩnh điện, thì các tua tĩnh điện bị hút lên các thanhThí nghiệm chứng tỏ những thanh nay đã bị nhiễm điện.
Khi đƣa mảnh pô-li-ê-ti-len đã đƣợc cọ xát lại gần tua tĩnh điện ta thấy tua tĩnh điện bị hút vào mảnh pô-li-ê-ti-len. Chứng tỏ, mảnh pô-li-ê-ti-len đã nhiễm điện.
1.2. Nhiễm điện do tiếp xúc
1.2.1. Mục đích
Giải thích hiện tƣợng nhiễm điện do tiếp xúc.
1.2.2. Cơ sở lý thuyết
Dựa thuyết electron, sự cƣ trú và di chuyển của các electron để giải thích hiện tƣợng điện và các tính chất điện của các vật.
1.2.3. Dụng cụ thí nghiệm
1. Một thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC).
2. Một mảnh pô-li-ê-ti-len (hoặc mảnh vải sợi tổng hợp). 3. Một bộ tua tĩnh điện.
1.2.4. Tiến hành thí nghiệm
Cọ xát thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC) vào mảnh pô-li-ê-ti-len (hoặc mảnh vải sợi tổng hợp).
Đƣa thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC) hoặc mảnh pô-li-ê-ti-len đã bị nhiễm điện tới tiếp xúc với quả cầu kim loại gắn ở đỉnh Của tua tĩnh điện. Quan sát hiện tƣợng xảy ra.
1.2.5. Kết quả
Các sợi dây của tua tĩnh điện bị đẩy xịe ra. Ta nói rằng: quả cầu kim loại bị nhiễm điện do tiếp xúc với các vật khác đã mang điện.
1.3. Nhiễm điện do hƣởng ứng
1.3.1. Mục đích
Giải thích hiện tƣợng nhiễm điện do hƣởng ứng.
1.3.2. Cơ sở lý thuyết
Dựa vào thuyết electron, sự cƣ trú và di chuyển của các electron để giải thích hiện tƣợng điện và các tính chất điện của các vật.
1.3.3. Dụng cụ thí nghiệm
3. Một bộ tua tĩnh điện.
1.3.4. Tiến hành thí nghiệm
Cọ xát thanh thủy tinh hữu cơ (thanh PVC) vào mảnh pơ-li-ê-ti-len. Sau đó, đƣa thanh thủy tinh hữu cơ (hoặc thanh PVC) lại gần quả cầu kim loại. Quan sát hiện tƣợng.
1.3.5. Kết quả
Các sợi dây của tua tĩnh điện cũng bị đẩy xịe ra. Ta nói rằng: quả cầu kim loại đã bị nhiễm điện do hƣởng ứng với các vật khác mang điện.
1.4. Sự tƣơng tác giữa các điện tích . Hai loại điện tích
1.4.1. Mục đích
Chứng tỏ có lực tƣơng hỗ giữa các điện tích.
1.4.2. Cơ sở lý thuyết
- Trong tự nhiên chỉ có 2 loại điện tích: dƣơng (+) và âm (-).
- Các vật nhiễm điện cùng dấu thì đẩy nhau, các vật nhiễm điện trái dấu thì hút nhau.
- Các điện tích càng lớn nếu lực đẩy hoặc lực hút giữa chúng càng mạnh.
1.4.3. Dụng cụ thí nghiệm (hình 1)
1. Một máy phát điện uyn - sớt. 2. Hai bộ tua tĩnh điện.
3. Hai dây dẫn có 2 đầu mỏ kẹp.
1.4.4. Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Đặt 2 tua tĩnh điện cách
nhau khoảng 10 cm. Dùng 2 dây dẫn (có 2 đầu mỏ kẹp) nối mỗi tua tĩnh điện với 1 thanh điện cực 1 và 2 của máy phát tĩnh điện. Quay máy phát tĩnh điện, quan sát hiện tƣợng xảy ra với các sợi dây của 2 tua tĩnh điện.
- Ngừng quay các sợi dây của 2 tua tĩnh điện vẫn hút nhau. Khi đó, nếu cầm cán nhựa của que tiếp điện và đặt 2 đầu thành đồng của nó hoặc chạm vào 2
3
2 1
quả cầu gắn đỉnh 2 tua tĩnh điện hoặc chạm vào 2 thanh điện cực của máy phát tĩnh điện ,hiện tƣợnggì xảy ra với các sợi dây của 2 tua tĩnh điện.
Thí nghiệm 2: Đặt 2 tua tĩnh điện cách nhau khoảng 5 cm, rồi nối chúng
với cùng 1 thanh điện cực 1 hoặc 2. Quan máy phát tĩnh điện, quan sát hiện tƣợng xảy ra.
- Ngừng quay các sợi dây của 2 tua tĩnh điện vẫn đẩy nhau. Khi đó, nếu đặt 2 đầu thanh đồng của que tiếp điện:
- Chạm vào 2 quả cầu của 2 tua tĩnh điện thì hiện tƣợng gì xảy ra với các sợi dây của 2 cột tua tĩnh điện.
- Chạm vào 2 thanh điện cực của máy phát tĩnh điện thì hiện tƣợng gì xảy ra với các dây của 2 tua tĩnh điện.
1.4.5. Kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Khi nối 2 tua tĩnh điện vào 2 điện cực, quay máy phát tĩnh
điện thì các sợi dây của tua tĩnh điện hút nhau. Chứng tỏ 2 tua tĩnh điện nhiễm điện trái dấu.
- Ngừng quay, các sợi dây của 2 tua tĩnh điện vẫn hút nhau. Khi đó, nếu cầm cán nhựa của que tiếp điện và đặt vào 2 đầu thanh đồng của nó hoặc chạm vào 2 quả cầu gắn ở đỉnh 2 tua tĩnh điện hoặc chạm vào 2 thanh điện cực của máy phát tĩnh điện thì thấy các sợi dây của 2 tua tĩnh điện không hút nhau nữa.
Thí nghiệm 2: Khi nối 2 tua tĩnh điện vào cùng 1 điện cực, quay máy phát
tĩnh điện thì các sợi dây của tua tĩnh điện đẩy xa nhau. Chứng tỏ, 2 tua tĩnh điện nhiễm điện cùng dấu.
- Ngừng quay, các sợi dây của 2 tua tĩnh điện vẫn đẩy nhau. Khi đó, nếu đặt 2 đầu thanh đồng của que tiếp điện:
- Chạm vào 2 quả cầu của 2 tua tĩnh điện thì các sợi dây của 2 cột tua tĩnh điện tiếp tục đẩy nhau.
- Chạm vào 2 thanh điện cực của máy phát tĩnh điện thì sợi dây của 2 tua tĩnh điện không đẩy nhau nữa.
1.5. Xác định hiệu điện thế giữa hai vật mang điện và điện thế của một vật mang điện so với đất mang điện so với đất
1.5.1. Mục đích
Xác định hiệu điện thế giữa hai vật mang điện và hiệu điện thế của một vật mang điện so với mặt đất.
1.5.2. Cơ sở lý thuyết
Điện thế tại 1 điểm M đặc trƣng cho khả năng sinh công của điện trƣờng. Khi đặt tại đó 1 điện tích q.
m
V AM WM
q q
Hiệu điện thế giữa 2 điểm đặc trƣng cho khả năng sinh công của điện trƣờng trong sự di chuyển của điện tích q từ điểm nọ đến điểm kia.
MN MN M N A U V V q 1.5.3. Dụng cụ thí nghiệm (hình 2)
1. Một máy phát tĩnh điện uyn-sớt. 2. Các dây dẫn có 2 đầu mỏ kẹp. 3. Một tĩnh điện kế.
1.5.4. Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Dùng 2 dây dẫn (có 2 đầu mỏ
kẹp) nối thanh điện cực 1 với thanh điện cực với quả cầu của tĩnh điện kế và nối thanh điện cực 2 với vỏ hộp của tĩnh điện kế. Quay máy
phát điện quan sát hiện tƣợng xảy ra với Hình 2 kim điện kế.
Thí nghiệm 2: Muốn xác định điện thế của thanh điện cực 1 so với đất, ta
làm tƣơng tự nhƣ trên, nhƣng nối quả cầu của tĩnh điện kế với thanh điện cực 1 và nối vỏ hộp của tĩnh điện kế với đất. Quay máy phát tĩnh vừa đủ để quan sát hiện tƣợng xảy ra với kim của tĩnh điện kế.
2
3 1
I.5.5. Kết quả
Thí nghiệm 1: Kim của tĩnh điện kế bị lệch 1 góc nào đó. Nếu hiệu điện
thế giữa 2 điện cực 1 và 2 càng lớn thì góc lệch càng lớn.
Thí nghiệm 2: Kim của tĩnh điện kế bị lệch 1 góc .
Điện thế của thanh điện cực 1 càng lớn so với đất thì góc lệch càng lớn.
1.6. Khảo sát sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn mang điện
1.6.1. Mục đích
Khảo sát sự phân bố điện tích trên bề mặt vật dẫn mang điện.
1.6.2.Cở sở lý thuyết
Trên mặt vật dẫn cân bằng điện, điện tích phân bố khơng đều và tập trung nhiều nhất tại chỗ nhọn của mặt vật dẫn đó.
1.6.3. Dụng cụ thí nghiệm (hình 3)
1. dây dẫn 2 đầu mỏ kẹp. 2. máy phát tĩnh điện uyn – sơt.
3. vật trụ rỗng A bằng thép inoc 1đầu chóp nhọn 1 đầu hở.
1.6.4. Tiến hành thí nghiệm
Dùng 1 dây dẫn có 2 đầu mỏ kẹp để nối thanh điện cực 1 của máy phát tĩnh điện với
vật dẫn hình trụ rỗng A bằng thép inoc, một đầu chóp nhọn, một đầu hở. Trên thân của vật dẫn A có gắn các cặp dây tua bằng sợi tổng hợp. Quay máy phát tĩnh điện với tốc độ vừa đủ để quan sát hiện tƣợng xảy ra với các tua tĩnh điện.
1.6.5. Kết quả thí nghiệm
Ở đầu nhọn của vật A cặp tua tĩnh dây xòe ra mạnh nhất.
1.7. Khảo sát sự phân bố điện trƣờng trên vật dẫn mang điện