Định luật Cu Lông là một trong những kiến thức nền tảng của điện tích học, được học ở chương trình Vật Lý 11. Việc nắm vững định luật này không chỉ giúp học sinh đạt điểm cao trong các bài kiểm tra mà còn tạo tiền đề vững chắc để tiếp thu những kiến thức phức tạp hơn ở những bậc học cao hơn. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức chi tiết nhất về định luật Cu Lông, kèm theo đó là những bài tập vận dụng từ cơ bản đến nâng cao.
Định Luật Cu Lông Là Gì?
Định luật Cu Lông được phát biểu như sau: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Công Thức Tính Lực Tương Tác Giữa Hai Điện Tích Điểm
Công thức tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm được biểu diễn như sau:
F = k * |q1*q2| / r^2
Trong đó:
- F: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm (N)
- k: Hằng số tỉ lệ, có giá trị k = 9*10^9 (N.m^2/C^2)
- q1, q2: Độ lớn của hai điện tích điểm (C)
- r: Khoảng cách giữa hai điện tích điểm (m)
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Lực Tương Tác Giữa Hai Điện Tích Điểm Đặt Trong Điện Môi
Khi hai điện tích điểm đặt trong điện môi, lực tương tác giữa chúng sẽ bị giảm đi ε (epsilon) lần so với khi đặt trong chân không. ε được gọi là hằng số điện môi của môi trường.
F = k * |q1*q2| / (ε*r^2)
Phân Loại Lực Tương Tác Giữa Hai Điện Tích Điểm
Dựa vào dấu của hai điện tích điểm, ta có thể phân loại lực tương tác giữa chúng thành hai loại:
- Lực hút: Xảy ra khi hai điện tích điểm trái dấu (một điện tích dương và một điện tích âm).
- Lực đẩy: Xảy ra khi hai điện tích điểm cùng dấu (cùng dương hoặc cùng âm).
Bài Tập Vận Dụng Định Luật Cu Lông
Bài tập 1: Hai điện tích điểm q1 = 2*10^-6 C và q2 = -4*10^-6 C đặt cách nhau một khoảng r = 10 cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa hai điện tích này.
Bài giải:
Áp dụng công thức tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm, ta có:
F = k * |q1*q2| / r^2 = 9*10^9 * |2*10^-6 * (-4)*10^-6| / (0.1)^2 = 7.2 N
Vậy, lực tương tác giữa hai điện tích q1 và q2 là 7.2 N và là lực hút.
Bài tập 2: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả cầu có khối lượng m = 0.1 g, được treo vào cùng một điểm bằng hai sợi dây nhẹ, cách điện, có chiều dài bằng nhau và bằng l = 30 cm. Truyền cho mỗi quả cầu điện tích q như nhau, thì thấy chúng đẩy nhau và khi cân bằng, hai dây treo hợp với nhau một góc 2α = 60 độ. Tính điện tích q. Lấy g = 10 m/s^2.
Minh họa bài tập về hai quả cầu tích điện treo bằng sợi dây.
Bài giải:
Phân tích lực tác dụng lên một quả cầu, ta có:
- Trọng lực P = mg
- Lực căng dây T
- Lực điện trường F
Khi quả cầu cân bằng, ta có:
tanα = F / P = (k*q^2) / (mg*r^2)
Với r là khoảng cách giữa hai quả cầu, r = 2*l*sinα
Thay số vào, ta tính được q = ± 1.73*10^-7 C.
Kết Luận
Bài viết đã cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản và nâng cao về định luật Cu Lông, kèm theo đó là những bài tập vận dụng. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu về điện tích học.
Các Câu Hỏi Thường Gặp Về Định Luật Cu Lông:
1. Định luật Cu Lông áp dụng cho loại điện tích nào?
Định luật Cu Lông áp dụng cho điện tích điểm, tức là những vật mang điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
2. Hằng số điện môi của môi trường ảnh hưởng như thế nào đến lực tương tác giữa hai điện tích?
Hằng số điện môi của môi trường càng lớn thì lực tương tác giữa hai điện tích càng nhỏ và ngược lại.
3. Làm thế nào để xác định được dấu của hai điện tích dựa vào lực tương tác giữa chúng?
Nếu hai điện tích đẩy nhau thì chúng cùng dấu, nếu hai điện tích hút nhau thì chúng trái dấu.
Tìm Hiểu Thêm Về Các Vấn Đề Liên Quan:
Để hiểu rõ hơn về điện trường, điện thế và các hiện tượng liên quan đến điện tích, bạn có thể tham khảo thêm các bài viết sau:
Bạn Cần Hỗ Trợ?
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc cần hỗ trợ về chủ đề này, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi:
- Số Điện Thoại: 0936238633
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: 408 An Tiêm, Hà Khẩu, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7!