Bài 1 trong chương trình Vật lí 11 mang đến cho chúng ta những khái niệm nền tảng về điện tích và định luật Cu-lông. Hiểu rõ bài học này sẽ là bước đệm vững chắc để bạn chinh phục các kiến thức điện học phức tạp hơn.
Điện Tích – Khái Niệm Cơ Bản Nhất
Mọi vật chất xung quanh chúng ta đều được cấu tạo từ các nguyên tử. Trong mỗi nguyên tử, tồn tại hạt nhân mang điện tích dương (+) và các electron mang điện tích âm (-) chuyển động xung quanh. Điện tích chính là thuộc tính vật lí cơ bản của các hạt này.
Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích trái dấu thì hút nhau.
Đơn vị đo điện tích là Cu-lông (C).
[image-1|dien-tich-nguyen-tu|Điện tích nguyên tử|An illustration depicting the structure of an atom with protons and neutrons in the nucleus and electrons orbiting around the nucleus. The protons are positively charged, the electrons are negatively charged, and the neutrons are neutral.]
Định Luật Cu-lông – Mô Tả Lực Tương Tác Giữa Các Điện Tích
Định luật Cu-lông được phát biểu như sau:
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có chiều là lực hút nếu hai điện tích điểm trái dấu và là lực đẩy nếu hai điện tích điểm cùng dấu, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Công thức toán học biểu diễn định luật Cu-lông:
F = k.|q1.q2|/r^2
Trong đó:
- F là độ lớn của lực tương tác tĩnh điện (N)
- k là hằng số tỉ lệ, trong chân không có giá trị khoảng 9.10^9 (N.m^2/C^2)
- q1, q2 lần lượt là độ lớn của hai điện tích điểm (C)
- r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm (m)
[image-2|dinh-luat-cu-long|Minh họa định luật Cu-lông|An illustration showing the interaction between two point charges according to Coulomb’s law. The illustration depicts two scenarios: one with two positive charges repelling each other and one with a positive and a negative charge attracting each other. The force vectors and the distance between the charges are also shown.]
Ứng Dụng Của Định Luật Cu-lông Trong Đời Sống
Định luật Cu-lông có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học và đời sống, ví dụ như:
- Giải thích hiện tượng tĩnh điện: Hiểu được nguyên nhân gây ra hiện tượng tĩnh điện giúp chúng ta tìm cách ngăn chặn những tác động tiêu cực của nó.
- Thiết kế các thiết bị điện tử: Từ điện thoại, máy tính đến các thiết bị y tế hiện đại, tất cả đều hoạt động dựa trên nguyên lí cơ bản về lực tương tác giữa các điện tích.
- Nghiên cứu cấu trúc vật chất: Định luật Cu-lông giúp các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc của nguyên tử, phân tử và các loại vật liệu.
Bài Tập Vận Dụng
Bài tập 1: Hai điện tích điểm q1 = 2.10^-6 C và q2 = -4.10^-6 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau 10 cm trong chân không. Tìm độ lớn lực tương tác tĩnh điện giữa chúng.
Lời giải:
Thay các giá trị đã cho vào công thức định luật Cu-lông, ta có:
F = 9.10^9.|2.10^-6.(-4.10^-6)|/(0.1)^2 = 7.2 N
Bài tập 2: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả cầu có khối lượng m = 0.1g, được treo bằng hai sợi dây mảnh, cách điện có chiều dài bằng nhau là l = 30cm vào cùng một điểm. Truyền cho mỗi quả cầu điện tích q, thì thấy chúng đẩy nhau, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α = 60°. Lấy g = 10m/s². Xác định độ lớn điện tích q?
Lời giải:
Phân tích lực tác dụng lên một quả cầu, ta có:
- Trọng lực P = mg
- Lực căng dây T
- Lực tương tác tĩnh điện F
Áp dụng định luật II Newton, ta có:
P + T + F = 0
Chiếu phương trình lên phương ngang và phương thẳng đứng, ta được:
- F = T.sinα
- P = T.cosα
Chia hai phương trình cho nhau, ta có:
tanα = F/P = (kq^2)/(r^2.mg)
Với r = 2.l.sinα là khoảng cách giữa hai quả cầu.
Thay số vào, ta tính được q = ± 2.10^-6 C.
Kết Luận
Bài viết đã cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản nhất về điện tích và định luật Cu-lông. Hãy luyện tập thêm nhiều bài tập để nắm vững kiến thức và vận dụng vào thực tế một cách hiệu quả nhé!
Bạn có muốn tìm hiểu thêm về:
Hãy liên hệ với chúng tôi nếu bạn cần hỗ trợ:
- Số Điện Thoại: 0372999996
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: 236 Cầu Giấy, Hà Nội.