Bài 12. Điện trường trang 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Khi một vật nhiễm điện được đặt gần một vật nhiễm điện khác, ta thấy hai vật có thể hút hoặc đẩy nhau, nghĩa là giữa chúng có sự tương tác mặc dù không có sự tiếp xúc. Vậy, hai vật này tương tác với nhau bằng cách nào?

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Vì hai vật này được đặt trong điện trường nên dù chúng không tiếp xúc với nhau nhưng chúng vẫn tương tác với nhau.

CH 1

Làm thế nào để biết trong một vùng không gian nào đó có sự xuất hiện của điện trường?

Lời giải chi tiết:

Ta có thể phát hiện điện trường bằng cách đặt một điện tích thử q vào khu vực ta nghĩ có điện tích nếu điện tích bị lệch ra khỏi vị trí ban đầu thì trong khu vực đó có từ trường.

CH 2

Làm thế nào để xác định được độ mạnh yếu của điện trường tại một điểm?

Lời giải chi tiết:

Độ mạnh yếu của điện trường tại một điểm được xác định bởi cường độ điện trường.

LT

Trong một vùng không gian có điện trường mà các đường sức điện trường có phương nằm ngang, song song với nhau và chiều như Hình 12.3. Hãy xác định hưởng của lực điện trường tác dụng lên điện tích q trong các trường hợp:

a) q > 0.
b) q < 0.

Lời giải chi tiết:

a) q > 0 thì \(\overrightarrow F \) cùng phương cùng chiều với \(\overrightarrow E \) 
b) q < 0 thì \(\overrightarrow F \)  cùng phương ngược chiều với \(\overrightarrow E \) 

CH

Tại hai điểm A và B trong chân không, người ta đặt hai điện tích trái dấu q₁ và q₂ Tìm những điểm sao cho hai vectơ cường độ điện trường do hai điện tích q1 và q2 gây ra tại đó có đặc điểm:

a) Cùng phương, cùng chiều.
b) Cùng phương, ngược chiều.

Lời giải chi tiết:

a) Những điểm cùng phương, cùng chiều nằm ở giữa đường thẳng nối hai điểm A và B.

b) Những điểm cùng phương, ngược chiều nằm về hai phía của đường thẳng nối hai điểm A và B.

CH

1. Dựa vào hình ảnh điện phổ quan sát được ở Hình 12.6, ta có thể kết luận được dấu của mỗi điện tích không? Vì sao?

2. Thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để quan sát hình ảnh điện phổ của một vật tích điện.

Lời giải chi tiết:

1. Ta không thể kết luận được dấu của điện tích vì từ hình ảnh ta không thể xác định được hướng của các đường sức điện từ đó ta không thể kết luận được dấu của điện tích.

2. Phương án thí nghiệm:

Sử dụng 1 quả cầu kim loại nhỏ tích điện đặt vào trong hộp chứa dầu và bột mịn cách điện. Sau đó ta gõ nhẹ vào hộp, ta sẽ thấy các hạt bột sắp xếp thành những hình dạng đặc biệt, những đường đó là điện phổ của quả cầu.

CH 1

Quan sát Hình 12.7, em hãy mô tả hình dạng, điểm xuất phát, điểm kết thúc của đường sức điện và so sánh độ mạnh yếu của điện trường tại hai vị trí A và B cho mỗi trường hợp.

Lời giải chi tiết:

Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.

Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Nếu chỉ có một điện tích thì các đường sức đi từ điện tích dương ra vô cực hoặc đi từ vô cực đến điện tích âm.

Tuy các đường sức điện là dày đặc, nhưng ta chỉ vẽ một số ít đường theo quy ước: Số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.

Những điểm gần điện tích hơn thì có đường sức điện mau hơn và điện trường mạnh hơn, nơi có đường sức điện thưa thì điện trường yếu.

CH 2

Quan sát Hình 12.9, vẽ đường sức điện trường trong vùng không gian giữa hai tấm kim loại phẳng.

Lời giải chi tiết:

Đường sức điện trường trong vùng không gian giữa hai tấm kim loại phẳng là những đường thẳng song song cách đều.

LT

Xét đường sức điện của hai điện tích điểm q₁ và q₂ như Hình 12.10. Em hãy xác định dầu của hai điện tích q₁, q₂ và so sánh độ lớn điện tích của chúng.

Phương pháp giải:

q₁ có điện tích âm vì hướng của các đường sức điện đều hướng vào và kết thúc ở điện tích q₁

q₂ có điện tích dương vì hướng của các đường sức điện đều bắt đầu và hướng ra ngoài từ điện tích q₂

điện tích q₁ có giá trị lớn hơn.

VD

Từ các dụng cụ: pin, dây nổi, 2 thanh kim loại, dầu cách điện (như dầu máy), thuốc tím (KMnO₄), em hãy thiết kế và thực hiện thí nghiệm để quan sát đường sức điện trường giữa hai thanh kim loại.

Lời giải chi tiết:

Ta nối 2 thanh kim loại bằng dây nối với mỗi cực của pin, ta pha thuốc tím vào bình trong suốt dựn dầu cách điện sau đó gõ nhẹ vào bình ta sẽ thu được hình ảnh của đường sức điện của điện trường đều.

Bài 1

Trong điều kiện thời tiết bình thường, bên ngoài bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi một điện trường. Biết rằng điện trường này có các đường sức điện luôn hướng vào tâm Trái Đất. Hãy xác định dấu của điện tích trên bề mặt Trái Đất trong tình huống này.

Lời giải chi tiết:

Vì các đường sức điện hướng vào tâm Trái Đất nên dấu của điện tích trên bề mặt Trái Đất là điện tích âm.

Bài 2

Đặt lần lượt một electron và một proton vào cùng một điện trường đều. Hạt nào sẽ chịu tác dụng của lực tĩnh điện có độ lớn lớn hơn? Giả sử chỉ xét tương tác tĩnh điện, các tương tác khác được bỏ qua. So sánh gia tốc hai hạt thu được.

Lời giải chi tiết:

Proton và electron có độ lớn điện tích bằng nhau nên chịu tác dụng của lực tĩnh điện là như nhau.

Proton và electron có độ lớn điện tích bằng nhau nhưng khối lượng của proton lớn hơn của electron nên proton có vận tốc nhỏ hơn do đó proton có gia tốc nhỏ hơn.

Bài 3

Đặt hai quả cầu nhỏ có điện tích lần lượt là 3,0 μC và –3,5 μC tại 2 điểm A và B cách nhau một khoảng 0,6 m. Xác định vị trí điểm C sao cho vectơ cường độ điện trường tại đó bằng không.

Lời giải chi tiết:

Cường độ điện trường bằng 0 khi:

\(\begin{array}{l}\overrightarrow {{E_1}}  + \overrightarrow {{E_2}}  = \overrightarrow E  = \overrightarrow 0  \Rightarrow \overrightarrow {{E_1}}  =  - \overrightarrow {{E_2}} \\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{E_1}}  \uparrow  \downarrow \overrightarrow {{E_2}} \\{E_1} = {E_2}\end{array} \right.\end{array}\)

Vì \(\left| {{q_1}} \right| < \left| {{q_2}} \right| \Rightarrow \)Điểm đó thuộc đường thẳng AB và ngoài đoạn AB, gần A hơn (r₂>r₁)

\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}{r_2} - {r_1} = AB\\\frac{{r_1^2}}{{r_2^2}} = \frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}} = \frac{{\left| {{{3.10}^{ - 6}}} \right|}}{{\left| { - 3,{{5.10}^{ - 6}}} \right|}}\end{array} \right.\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{r_1} = 3,6m\\{r_2} = 4,2m\end{array} \right.\end{array}\)

Vậy điểm cần tìm cách A 3,6 m và cách  B 4,2 m

Lí thuyết