skkn giáo trình tĩnh điện đành cho học sinh trường chuyên

Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài Dựa trên nền kiến thức tích lũy và kinh nghiệm giảng dạy, chúng tôi thống nhấtthực hiện đề tài gồm 3 nội dung chính: cơ bản 12 tiết

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh

Mã số:

(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

ĐỀ TÀI KHOA HỌC SƯ PHẠM ỨNG DỤNG

GIÁO TRÌNH TĨNH ĐIỆN DÀNH CHO LỚP CHUYÊN

Người thực hiện: NGUYỄN VĂN CƯ

NGUYỄN THỊ MỸ HƯƠNG TRẦN NGUYỄN NAM BÌNH NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

Lĩnh vực nghiên cứu:

- Quản lý giáo dục:……… 

- Phương pháp dạy học bộ môn: VẬT LÍ

- Lĩnh vực khác: 

MỤC LỤC

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài 5

2 Thuyết electron Định luật bảo toàn điện tích 15

3 Điện trường và cường độ điện trường Đường sức điện 19 4 Công của lực điện 24 5 Điện thế Hiệu điện thế 26 6 Tụ điện 31 Thêm: Câu hỏi trắc nghiệm 36

II PHẦN 2: TĨNH ĐIỆN NÂNG CAO 41 1 Định lí Gauss 42

2 Điện thế điện tích điểm Thế năng tĩnh điện 63 3 Tụ điện – Ghép tụ điện 83 4 Năng lượng tụ điện - Lực tương tác giữa hai bản cực 105

5 Chuyển động của điện tích điểm trong điện trường 138

PHẦN 3: TĨNH ĐIỆN CHUYÊN SÂU 163

6 Xác định cường độ điện trường bằng phương pháp tích phân 164

KẾT LUẬN 191

2

THÔNG TIN ĐỀ TÀI

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Tĩnh điện là chương mở đầu cho phần Điện học thuộc chương trình vật lí 11 Ở lớpchuyên, Tĩnh điện được giảng dạy vào cuối học kỳ II lớp 10, và được xem là một trongnhững phần kiến thức khó không chỉ đối với học sinh ở khả năng tiếp nhận lý thuyết và giải

quyết các bài toán liên quan mà ngay cả giáo viên, việc tìm hiểu các vấn đề chuyên sâuthuộc lĩnh vực này và quan trọng nhất là truyền tải nó đến với người học không phải là đơngiản Ngoài khó khăn về cảm nhận hiện tượng vật lí, người dạy còn phải liên hệ đến cácphép toán đạo hàm, vi phân khi đề cập đến việc xác định điện trường, điện thế hay lựctương tác đối với vật dẫn mang điện …, trong khi đây lại là những phép toán chủ yếu chỉdành cho học sinh ở cuối năm lớp 11 và đầu năm lớp 12 Đề tài Khoa học sư phạm ứng

dụng TĨNH ĐIỆN được viết nhằm mục đích tạo thuận lợi hơn cho công tác dạy và học đối

với giáo viên và cả học sinh, đặc biệt là ở trường chuyên, được trình bày dưới dạng chuyên

đề nhằm hệ thống lại kiến thức của chương thông qua cách sắp xếp dưới dạng bậc thang từ

cơ bản, nâng cao đến chuyên sâu dành cho nhiều đối tượng học sinh khác nhau:

• Chương trình cơ bản: dành cho tất cả các lớp, cụ thể, theo phân phối 2 tiết/ tuần vàđối với lớp 3 tiết/ tuần có bổ sung phần Đọc thêm thuộc và các bài toán đánh dấu(*) trong phần Bài tập

• Chương trình nâng cao và chuyên sâu: chỉ dành cho lớp chuyên Vật lí

Để thực hiện đề tài này, chúng tôi - nhóm tác giả gồm thầy Nguyễn Văn Cư, côNguyễn Thị Mỹ Hương, thầy Trần Nguyễn Nam Bình và cô Nguyễn Thị Thúy Hằng - sauthời gian nghiên cứu, tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau, qua hình thức thảo luận

và thống nhất, cùng với sự hỗ trợ và phản biện từ thầy cô thuộc tổ chuyên môn, trườngTHPT chuyên Lương Thế Vinh, tài liệu đã được viết theo trình tự các bước lên lớp, lí thuyếtđược tóm tắt ngắn gọn theo trọng tâm, bài tập được sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp, đặcbiệt, chương trình dành cho lớp chuyên sẽ có hình thức trình bày khác hơn so với phần cơbản, chủ yếu là chứng minh các mục công thức và thêm mục bài tập giải trên lớp đi kèm vớilàm thêm ở nhà Vấn đề nằm ở việc lựa chọn các bài toán theo hình thức bậc thang từ thấplên cao để phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh, nhưng vẫn đảm bảo về nội dung vàthời lượng số tiết cho phép Thời gian thực hiện đề tài kép dài từ tháng 8/2013 đến tháng4/2014 nhưng chưa đủ để chúng tôi có thể truyền tải hết nguyện vọng của người viết đối vớingười đọc, nhất là không chỉ dừng lại ở khía cạnh ghi nhận kiến thức thể hiện trong giáotrình, chúng tôi còn mong muốn kiểm định chất lượng nội dung này trên cơ sở thực tế thôngqua tương tác trực tiếp với học sinh và rút kinh nghiệm để chỉnh sửa kịp thời, hai nữa là đềtài còn bỏ ngõ rất nhiều vấn đề đã được đề cập nhưng chưa giải quyết hay còn nhiều bàitoán lớn thuộc phần chuyên sâu vẫn chưa được khai thác, những thiếu sót này chúng tôi sẽlại tiếp tục tìm hiểu và cố gắng hoàn thiện trong thời gian tới Hi vọng giáo trình này sẽ góp

4

phần hỗ trợ hiệu quả cho quá trình học tập và nghiên cứu của bạn đọc về chuyên đề Tĩnhđiện

II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận

Dạy và học muốn đạt kết quả tốt cần có sự hợp tác chủ động từ cả thầy và trò, vìvậy việc chuẩn bị giáo án phù hợp với khả năng tư duy cho từng đối tượng học sinh cụthể là trách nhiệm của giáo viên Để nâng cao tính hiệu quả trong công tác giảng dạy,

cụ thể là những vấn đề thuộc chuyên đề Tĩnh điện, chúng tôi mong muốn viết một giáotrình có tính hệ thống dưới dạng tóm tắt bao gồm đầy đủ các nội dung lý thuyết trọngtâm để học sinh có thể hiểu và vận dụng nó vào việc giải quyết một số bài toán điểnhình từ cơ bản, nâng cao đến chuyên sâu theo trình tự tư duy từ đơn giản đến phức tạp,đặc biệt dành cho lớp chuyên, tạo nền kiến thức cơ bản, giúp giáo viên thuận lợi hơntrong quá trình lên lớp và học sinh dễ dàng tiếp cận các yếu tố trọng tâm trong bàigiảng và vận dụng linh hoạt từng bước vào các bài tập từ dễ đến khó

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài

Dựa trên nền kiến thức tích lũy và kinh nghiệm giảng dạy, chúng tôi thống nhấtthực hiện đề tài gồm 3 nội dung chính: cơ bản (12 tiết), nâng cao (16 tiết) và chuyênsâu (35 tiết) theo một kế hoạch dự kiến cụ thể như sau:

Điện trường và cường độ điện

Năng lượng tụ điện - Lực tương

Chuyển động của điện tích điểm

Chuyên Xác định cường độ điện trường

bằng phương pháp tích phân

Xác định điện thế bằng phương

Lực tương tác giữa các vật dẫn 19-20 16/02/2014 – 01/03/2014

Bài tập thực hành phần điện 6 tiết

Như đã nói ở mục Lí do chọn đề tài, hiện tại, chúng tôi chủ yếu gửi đến quí bạnđọc hai phần gồm cơ bản và nâng cao, kèm theo bài mở đầu thuộc phần chuyên sâu làXác định cường độ điện trường bằng phương pháp tích phân Nguyên nhân xét đếnhạn chế của đề tài do ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khách quan, như tính phức tạp của bàitoán ngày càng cao, thời gian thực hiện đề tài gắn liền với nhiều công tác chuyên môncủa mỗi thành viên như dạy chuyên, tham gia các cuộc thi Sáng tạo khoa học cấpTHPT, Giáo viên dạy giỏi cấp tỉnh…nên công việc biên soạn không thực hiện theođúng kế hoạch được đề cập như trên

III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

Tính hiệu quả của đề tài được đánh giá dựa trên thực tế giảng dạy của giáo viên và khảnăng tiếp thu và vận dụng ở học sinh, đây là một trong những vấn đề trọng tâm khi thựchiện đề tài Tuy nhiên, thời gian này chúng tôi hiện chỉ bước đầu đầu gắn liền với thựcnghiệm sư phạm với phần cơ bản, dành cho tất cả các lớp trong chương trình giảng dạy Vật

lí 11 thuộc về chương Tĩnh điện theo Sách giáo khoa Vật lí 11 cơ bản Kết quả thực nghiệmqua đánh giá từ một số giáo viên cho thấy nội dung kiến thức của đề tài đảm bảo tính đủ vàchính xác theo sách giáo khoa, bài tập sắp xếp hợp lí phù hợp với thời lượng tiết theo phânphối chương trình tạo thuận lợi cho người dạy trong khâu chuẩn bị giáo án và cả người học

vì các em có thể tiết kiệm thời gian ghi chép, tập trung nhiều hơn vào bài giảng, nắm đượcnội dung trọng tâm và đặc biệt, không cần phải làm bài tập tràn lan từ nhiều nguồn sáchkhác nhau nhưng vẫn vận dụng tốt kiến thức trong các bài kiểm tra và có thể liên hệ giảithích được một số hiện tượng thực tế đơn giản Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa có bảng

6

thống kê cụ thể về việc đánh giá chất lượng học tập của học sinh trong quá trình áp dụng đềtài vào giảng dạy thực tế ở đề tài lần này

IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG

Việc viết một giáo trình đòi hỏi người thực hiện phải có kiến thức, do đó việc thảoluận, tìm tòi, tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau là thường xuyên, và may mắn khinhóm được tiếp nhận nhiều ý kiến đóng góp bổ ích từ thầy cô có kinh nghiệm trong tổ bộmôn nhằm đảm bảo tính chất lượng và chuẩn xác của giáo trình, điều này cần được kiểmnghiệm dựa trên thực tế sư phạm trước khi trở thành giáo trình chính thức lưu hành nội bộtrong nhà trường Tùy vào từng đối tượng học sinh mà lựa chọn phần giảng dạy thích hợp,rất hi vọng đề tài Tĩnh điện thể hiện được tính hữu dụng đối với bạn đọc

V TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giải bài tập và bài toán cơ sở vật lí, Tập 3, Lương Duyên Bình – Nguyễn QuangHậu, NXBGD 2009

2. Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông, Tập 2, Vũ ThanhKhiết – Vũ Đình Túy, NXBGD 2005

3. Bài tập Vật lí chọn lọc, Nguyễn Quang Học, NXB Khoa học và kĩ thuật 2002

4. Giải toán vật lí 11, Tập 1, Điện và Điện Từ, Bùi Quang Hân và các cộng sự,NXBGD 2000

8. Bài tập vật lí chọn lọc – Nguyễn Quang Học

10 Vật Lý Đại Cương - Điện học , Lương Duyên Bình, NXBGD 2012

11 Bài tập vật lí đại cương – Nguyễn Quang Hậu

12 Bài tập cơ sở vật lí – Tập 3

13 Trường Điện Từ, Ngô Nhật Ảnh, NXB ĐHQG TPHCM 2006

14 Điện Học Đại Cương, Nguyễn Hữu Thọ, NXB ĐHQG TPHCM 2009

15 Bài tập Vật Lý, tập 2 Điện dùng cho khối KHTN và kĩ thuật, NXB ĐHQG

TPHCM 2007

16 Báo vật lí và tuổi trẻ

17 Ứng dụng tích phân để giải bài tập tĩnh điện, Phạm Hồng Quang, THPT chuyên

Hoàng Văn Thụ, Hòa Bình

18 Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông – L.Tarasov & A.Tarasova (Trần

Nghiêm dịch)

19 Nguồn http://d.violet.vn/uploads/resources/329/1688831/preview.swf

NGƯỜI THỰC HIỆN

Chữ kí của các thành viên trong nhóm:

Nguyễn Văn Cư Nguyễn Thị Mỹ Hương

Trần Nguyễn Nam Bình Nguyễn Thị Thúy Hằng

NỘI DUNG

8

I PHẦN 1: TĨNH ĐIỆN CƠ BẢN

Nội dung cơ bản có 6 bài sắp xếp theo phân phối chương trình chuẩn thuộc chương 1,Điện tích – Điện trường, SGKVL11 CƠ BẢN, BGDVN:

Hình thức trình bày gồm các phần cụ thể với mục tiêu tương ứng:

C Câu hỏi chuẩn bị bài Câu hỏi gợi ý giúp HS ôn lại kiến thức sau bài giảng

D Bài tập định tính Bài tập liên hệ các hiện tượng thực tế đơn giản

lớp 3 tiết/ tuần)

BÀI 1 ĐIỆN TÍCH – ĐỊNH LUẬT COULOMB (Tiết 1)

A Tóm tắt

1 Điện tích − Điện tích điểm

• Có thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cách: cọ xát với vật khác, tiếp xúc vớivật đã nhiễm điện

• Điện tích: là số đo độ lớn thuộc tính điện của vật mang điện Có hai loại điệntích: dương và âm

• Điện tích điểm: vật mang điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm taxét

• Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau Các điện tích trái dấu thì hút nhau

• Đơn vị của điện tích trong hệ SI là Culông Kí hiệu: C

2 Định luật Cu-lông

• Hai điện tích điểm q1, q2 đứng yên trong chân không, cách nhau một đoạn r, thìtương tác với nhau một lực có độ lớn F0 tỉ lệ với tích độ lớn các điện tích và tỉ lệnghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

3 Tương tác của các điện tích điểm đứng yên trong điện môi đồng chất

• Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong điện môi đồng chất sẽgiảm so với tương tác trong chân không ε lần, ε gọi là hằng số điện môi

• Biểu thức:

1 2 2

q q

F k

r

=ε

4 Véctơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Chú ý: Điện tích điểm q chịu tác dụng của nhiều lực điện f ,f , ,fr r1 2 rn

thì hợp lực tácdụng là Fr =∑fri

B Đọc và làm thêm

1 Đọc thêm: Giới thiệu về cân xoắn Cu-lông; in, phun sơn tĩnh điện ; máy photocopy

2 Làm thêm: Một thanh tích điện hút các mẩu giấy vụn khô Các mẩu này sau khi

chạm vào thanh thường bật ra khỏi thanh rất nhanh Giải thích?

- Có thể tiến hành thí nghiệm với nút bấc và máy Wimshurt (có trong phòng thínghiệm), cấu tạo và hoạt động của Wimshurt có thể tham khảo đoạn phim :

http://www.youtube.com/watch?v=Zilvl9tS0Og

- Giải thích:

+ Ban đầu, mẩu giấy vụn trung hòa về điện, mẫu giấy vụn là vật nhẹ, nên đặt gầnthanh tích điện bị hút về phía thanh tích điện (Thực tế, các vật nhẹ bị hút khi đặtgần các vật nhiễm điện được giải thích do hiện tượng nhiễm điện hưởng ứng- đốivới các vật dẫn, hoặc hiện tượng phân cực điện môi- đối với các vật cách điện)+ Khi chạm vào vật nhiễm điện, có sự nhiễm điện do tiếp xúc, khi đó, mẩu giấyvụn có cùng điện tích với thanh nhiễm điện nên bị đẩy bật ra khỏi thanh nhiễmđiện rất nhanh

+ Điện tích của mẩu giấy nhanh chóng bị trung hoà (bởi các hạt mang điện trongkhông khí) nên sau đó, quá trình lặp lại làm giảm điện tích của thanh tích điện, chođến khi thanh tích điện không tạo ra lực hút đủ lớn làm các mẩu giấy chuyển độngnữa

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về điện tích?

2 Trình bày hiểu biết về lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích?

D Bài tập định tính

Mô tả hiện tượng xảy ra đối với quả cầu kim loại nhẹ, không mang điện sau khi đưamột chất điểm mang điện dương lại gần nó?

Dùng để giới thiệu cho bài sau

HS có thể dự đoán: Trong quả cầu kim loại chứa nhiều electron tự do, nên sẽ bị điệntích điểm dương hút lại, như vậy đối với một electron sẽ có hai lực điện tác dụng, lựcđiện do điện tích dương bên ngoài hút và lực điện do các e kế bên đẩy, electron sẽnằm cân bằng dưới tác dụng của các lực điện này, kết quả là có sự phân bố lạielectron trong quả cầu, làm cho một phía dư electron và một phía thiếu electron Đâychính là hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng mà ta sẽ khảo sát trong bài học sau

E Bài tập (Tăng tiết 1)

1.1. Lực tác dụng giữa một điện tích điểm q1 = 4.10-5 C và một điện tích khác q2 =5.10-5 C đặt cách nhau một đoạn r = 2 m trong không khí bằng bao nhiêu?

HD: Hai lực hướng vào nhau => hai điện tích trái dấu  q1q2 = -Fr2/k = -0,8.0,032/(9.109) = -8.10-14

q1 và q2 là nghiệm của phương trình bậc 2: X2 - 6.10-7X - 8.10-14 = 0

Suy ra: q1≈ 7,12.10-7 C, q2≈ -1,12.10-7 C hoặc q2≈ 7,12.10-7 C, q1≈ -1,12.10-7 C

Mở rộng: Có thể thay đổi câu hỏi:

• Cho q1 - q2 = 6.10-7 C

• hoặc F hướng ra xa nhau

1.5. Cho ba điện tích điểm q1 = 4 µC; q2 = 16 µC và q3 = –64 µC lần lượt đặt cố địnhtại ba điểm A, B, C thẳng hàng (trong chân không) với B nằm giữa A và C, AB =

20 cm, BC = 60 cm

a) Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q1

b) Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q2

HD: Tính được: F12 = 14,4 N, F13 = 3,6 N, F23 = 25,6 N

a) Do F 21 ngược hướng F 31 và F12 > F13 nên F1 = F12 - F13 = 10,8 N

b) Do F 12 cùng hướng F 32 nên F1 = F12 + F32 = 40 N

1.6. *Trong chân không có ba điện tích điểm q1 = 6 µC; q2 = 12

µC và q3 < 0 lần lượt đặt cố định tại ba điểm A, B, C thẳng

hàng với AB = 20 cm, BC = 40 cm Lực điện tổng hợp tác

dụng lên điện tích q1 bằng F = 14,2 N Xác định điện tích q3

= AC = 3 cm Tính lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q1.

ĐS: Tính được lực hút F21 = 40 N, lực đẩy F31 = 30 N Góc hợp bởi hai véc-tơ lực là

900 nên F1 = 50 N

Có thể giải bằng cách xác định cường độ điện trường tại các điểm rồi dùng công thức

F qEr = r

Mở rộng: tính lực điện tổng hợp lên q2, q3

1.8. *Có ba điện tích q1 = q2 = q3 = 1,0.10-6 C đặt trong chân không ở 3 đỉnh tam giácđều cạnh a = 20 cm Tính lực điện tác dụng lên mỗi điện tích

HD: Điều kiện cân bằng của q3:

+ Nếu q1, q2 cùng dấu, kết quả bài toán thay đổi như thế nào?

+ Nếu q1, q2 được thả tự do thì q3 phải có dấu và độ lớn như thế nào để q1, q2

cũng cân bằng

Kết luận: Có 2 điện tích q1, q2 đặt cố định tại A, B, vị trí q3 để q3 cân bằng:

+ Nếu q1 q2 > 0: q3 đặt tại điểm M thuộc đoạn AB, vị trí q3 xác định bởi biểu thức

13 1

23 2

r = q → nằm gần điện tích có độ lớn nhỏ hơn

này được treo bằng sợi tơ vào giá đỡ ở phía trên một quả cầu khác mang điện tích

q2 = +1,5 µC sao cho tâm của hai quả cầu ở trên cùng một đường thẳng đứng vàcách nhau một đoạn r = 25 cm Lấy g = 10 m/s2 Tính lực căng của sợi dây HD:

Đặt vấn đề: Lực căng dây thay đổi như thế nào trước và sau khi có điện tích q2?

- Khi chưa có q2, để q1 cân bằng T = P;

- Khi có q2 với q2 q1 > 0, để q1 cân bằng T = P - Fđ < P;

Mở rộng: Hiện tượng xảy ra khi thay đổi điện tích của q2?

- Nếu tăng độ lớn của điện tích q2, lực căng dây giảm dần, khi P = Fđ, lực căngdây bằng 0

- Nếu tiếp tục tăng độ lớn của q2; q1 sẽ di chuyển lên, khi đó khoảng cách giữa 2điện tích tăng, lực điện giảm, đến khi P = Fđ thì quả cầu q1 lại cân bằng

- Khi có q2 với q2q1 < 0, để q1 cân bằng T = P + Fđ > P;

Bài 2 THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH (Tiết 2)

A Tóm tắt

1 Nội dung thuyết electron (thuyết điện tử)

a) Điện tích nguyên tố: Điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên, có trị số e = 1,6.10

-19C

b) Electron: Hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố âm q = -e = -1,6.10-19 C Khối lượng

m = 9,1.10-31 kg

14

c) Nguyên tử: Mỗi nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện dương và những electron

quay quanh hạt nhân Bình thường nguyên tử trung hòa về điện, khi đó điện tíchdương của hạt nhân có trị số bằng giá trị tuyệt đối tổng điện tích âm của các điện tửchuyển động quanh hạt nhân

d) Ion: Khi nguyên tử mất đi electron gọi là ion dương Khi nguyên tử nhận thêm

electron gọi là ion âm

e) Học thuyết căn cứ vào sự chuyển động của các êlectrôn để giải thích tính chất điện

của các vật và các hiện tượng điện gọi là thuyết điện tử

2 Chất dẫn điện và chất cách điện

a) Chất dẫn điện: điện tích có thể di chuyển đến khắp mọi điểm trong chất đó.

b) Chất cách điện: điện tích không thể di chuyển tự do.

3 Định luật bảo toàn điện tích:

Trong một hệ cô lập (hệ kín) về điện, tổng đại số các điện tích là một hằng số

→ Hiện tượng xảy ra như thế nào nếu dùng cưa để cưa gỗ?

→ Thực ra là có nhưng rất ít, do bản chất của gỗ và nhựa khác nhau nên tính chấtnhiễm điện cũng khác nhau

2 Cọ xát 1 chiếc lược rồi đưa nó lại gần dòng nước nhỏ chảy ra từ vòi Quan sát hiện

tượng và giải thích

- Khi cọ xát chiếc lược, chiếc lược bị nhiễm điện

- Khi đặt gần dòng nước nhỏ chảy ra từ vòi, do hiện tượng phân cực điện môi trongđiện trường sẽ bị hút về phía chiếc lược

→ Có hiện tượng nhiễm điện do co xát giữa nước và vòi không?

→ Chỉ một số chất lỏng như gas, xăng, dầu, ete mới có thể bị nhiễm điện do cọ xátvới thành bình

3 Một que tăm nhỏ được đặt trên thành của một đồng xu dựng đứng, hệ đặt trong một

chiếc ly lật úp để ngăn cách với bên ngoài Tìm cách làm que tăm rớt khỏi đồng xu màkhông được chạm vào ly?

+ Phương án đề nghị: Dùng một vật nhiễm điện (quả bóng hoặc thanh nhựa đã cọxát với vật khác), để gần thành ly, khi đó, do tương tác điện, cây tăm sẽ bị lệch ra vàrơi khỏi đồng xu

Thực tế: Đã dùng thử thanh nhựa nhưng không có hiện tượng gì xảy ra, có thể do

điện tích của thanh nhựa quá nhỏ

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về thuyết electron?

2 Phân biệt chất dẫn điện và chất cách điện?

3 Trình bày các phương án có thể có để làm nhiễm điện cho một vật?

4 Khi vật A nhiễm điện dương tiếp xúc với vật B chưa nhiễm điện Dự đoán kết quả

của hiện tượng và giải thích tại sao lại thu được kết quả như vậy?

D Bài tập định tính

1 Hãy giải thích một vài hiện tượng nhiễm điện mà em biết?

2 Một thanh thủy tinh tích điện dương hút một vật nhẹ treo trên một sợi dây không

dẫn điện Kết luận gì về tính chất điện của vật nhẹ?

Đây là kiến thức mở rộng:

Theo suy luận của HS, thì vật nhẹ bị hút chắc chắn nhiễm điện âm, do hưởng ứng.Tuy nhiên, vật nhẹ ở đây là điện môi, nên không thể có e tự do để gây nên hiệntượng nhiễm điện do hưởng ứng → Bổ sung kiến thức về sự phân cực của điện môitrong điện trường

3 Các ô tô chở xăng dầu có nguy cơ cháy nổ rất cao Nguy cơ này xuất phát từ cơ sở

vật lí nào? Người ta đã làm gì để phòng chống cháy nổ cho các xe này?

Xuất phát từ 2 nguyên nhân:

1 Do thành xe ma sát với không khí → Hạn chế được khi dùng sơn phủ bênngoài thành xe

2 Do xăng dầu sóng sánh (ma sát) trong thùng xe khi di chuyển, gây ra sựnhiễm điện trái dấu giữa thành xe và xăng dầu → nguy cơ cháy nổ cao

Cần thêm một sợi dây xích sắt để dẫn truyền điện tích xuống đất, vì đất chính làvật dẫn điện cực mạnh

4 Nếu có một vật dẫn cô lập được tích điện dương thì bằng cách nào ta có thể tích

điện cho hai quả cầu cô lập ban đầu chưa tích điện (phải làm cho một quả cầu đượctích điện dương và quả kia tích điện âm), bằng vật dẫn đó mà không làm giảm điệntích của nó?

Cho hai quả cầu A, B tiếp xúc nhau Quả cầu C đặt sao cho tâm của nó nằm trênđường thẳng nối tâm hai quả cầu A và B Do hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng,các quả cầu A và B sẽ nhiễm điện trái dấu và có độ lớn bằng nhau Vẫn giữ nguyên

vị trí quả cầu C ở gần A và B, Tách đột ngột các quả cầu A và B, ta được hai quả cầutích điện trái dấu và có độ lớn bằng nhau

E Bài tập (Tiết 3)

2.1. Một quả cầu nhỏ mang điện tích q = –8 µC Hỏi quả cầu đó thừa hay thiếu baonhiêu electron?

16

HD: q < 0 => quả cầu thừa N = q/(-e) = 5625.1010 electron.

* Mở rộng: Xét bài toán ngược

Biết điện tích nguyên tố dương có giá trị 1,6.10-19 C, nếu có 107 electron rời khỏi quảcầu kim loại ban đầu mang điện tích q0 = 3.10-12 C thì điện tích của quả cầu sau đóbằng bao nhiêu? ĐS: 4,6.10-12 C

2.2. Hai quả cầu kim loại A và B giống nhau đặt trên giá cách điện Quả cầu A có

điện tích 8 µC và quả cầu B có điện tích 4 µC Cho hai quả cầu chạm nhau rồi táchchúng ra Điện tích cuối cùng trên quả cầu A bằng bao nhiêu?

HD: Khi cho hai quả cầu tiếp xúc, chúng sẽ trao đổi điện tích cho nhau đến khi haiquả có cùng điện tích q’1 = q’2 = (8 + 4)/2 = 6 µC (do hai quả có cùng kích thước vàchất liệu nên khả năng tích điện như nhau)

* Mở rộng: Nếu hai quả cầu có kích thước khác nhau thì sao?

→ Do sự phân bố điện tích trên bề mặt vật dẫn nên quả cầu nào có kích thước lớnthì chứa nhiều điện tích hơn

2.3. Có ba quả cầu kim loại, kích thước giống nhau Quả cầu A mang điện tích +27

µC, quả cầu B mang điện tích –3 µC, quả cầu C không mang điện Cho hai quả cầu A

và B chạm nhau rồi tách chúng ra Sau đó cho hai quả cầu B và C chạm nhau Tínhđiện tích trên mỗi quả cầu

HD: Sau khi cho A và B tiếp xúc rồi tách ra thì mỗi quả mang điện tích 12 µC

Sau khi cho B và C tiếp xúc rồi tách ra thì mỗi quả mang điện tích 6 µC

2.4. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, cách nhau một khoảng lớn hơn nhiều lần đườngkính của chúng Ban đầu chúng được tích điện –2.10-6 C và 4.10-6 C, lực tương tác giữachúng là 1 N Không thay đổi vị trí hai quả cầu trên, người ta nối giữa hai quả cầubằng một sợi dây dẫn điện và sau đó tháo sợi dây ra thì lực tương tác giữa chúng khi

đó bằng bao nhiêu?

HD: Việc nối dây cũng tương đương với việc cho hai quả cầu tiếp xúc => Điện tíchlúc sau của hai quả là 10-6 C Khoảng cách không đổi, nhưng tích độ lớn hai điện tíchgiảm 8 lần nên lực tương tác giảm 8 lần

Câu hỏi: tháo sợi dây ra có làm cho điện tích của hệ mất đi?

2.5. *Hai quả cầu kim loại giống nhau, mang điện tích q1, q2 đặt cách nhau r = 50

cm trong chân không thì hút nhau một lực F1 = 0,108 N Nối hai quả cầu bằng một dâydẫn, xong bỏ dây dẫn đi thì thấy hai quả cầu đẩy nhau với một lực F2 = 36.10-3 N Tính

q1, q2

HD: Sau khi nối dây, điện tích của mỗi quả bằng (q1 + q2)/2

HD: Chạm vật nhiễm điện vào 1 quả cầu thì do quả này tiếp xúc với quả còn lại nêntoàn bộ điện tích mà quả nhận được sẽ chia đều cho chúng và bằng q

Khi các quả cân bằng, hợp lực của 3 lực P, T, F tác dụng lên từng quả bằng 0 Từ

hình bình hành lực, ta suy ra tan F

P

α = với α là góc hợp bởi phương dây treo từng

quả với phương thẳng đứng Về mặt hình học, ta cũng có sin r/ 2

Mở rộng: Giữ một quả cầu cố định theo phương thẳng đứng

BÀI 3 ĐIỆN TRƯỜNG (Tiết 4 + 5)

A Tóm tắt

1 Định nghĩa điện trường

Điện trường là dạng vật chất gắn liền với điện tích, tồn tại quanh vật mang điện và tácdụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó

2 Cường độ điện trường

a) Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện

trường về phương diện tác dụng lực Độ lớn của nó được đo bằng thương của độ lớnlựcF tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm đó với độ lớn của điện tích đó: E

- Cường độ điện trường là đại lượng vectơ: E F

q

=

rr

b) Cường độ điện trường của điện tích điểm Q trong môi trường có hằng số điện môi

Chiều : - Hướng ra xa Q nếu Q > 0

- Hướng về phía Q nếu Q < 0

c) Nguyên lý chồng chất điện trường

Các điện tích điểm Q1, Q2, , Qn gây ra các điện trường có cường độ tương ứng là E1,

2

E , ,Entại điểm đang xét Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm đang xét: E=

n n

i

i E E E

E =  +  + + 

3 Đường sức của điện trường

a) Định nghĩa: Đường sức của điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm

là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó

b) Tính chất của đường sức điện trường

Quy ước độ mau hay thưa của đường sức sẽ biểu thị cường độ của điện trường:

nơi nào điện trường mạnh thì đường sức mau, nơi nào điện trường yếu thì đườngsức thưa

c) Điện trường đều: có đường sức song song và cách đều nhau (E const r =uuuuur)

B Đọc thêm

1 Lực do điện trường có cường độEr tác dụng lên điện tích q: F = q.Er r

• Nếu q > 0: F→ cùng chiều →E.

• Nếu q < 0:F→ ngược chiều →E.

2 Cường độ điện trường của vật hình cầu có điện tích Q phân bố đều khi xét bên ngoài

hình cầu:E = k Q2

εr với r là khoảng cách từ tâm quả cầu tới điểm khảo sát nằm ngoài

quả cầu

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về điện trường gây ra bởi một điện tích điểm?

2 Trình bày hiểu biết về đường sức điện?

D Bài tập định tính

1 Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng trong không khí có điện trường tại

một điểm trong khoảng giữa hai điện tích có giá trị bằng 0 Kết luận gì về hai điện tích

2 Ở tâm một vòng dây dẫn có dạng đường tròn được tích điện đều thì cường độ điện

trường bằng bao nhiêu? Ở tâm của mặt cầu được tích điện đều là bao nhiêu?

Chia nhỏ vòng dây thành những đoạn rất nhỏ so với khoảng cách đến tâm vòng trònđể có thể coi như điện tích điểm, xác định cường độ điện trường do từng điện tíchđiểm đó gây ra tại tâm O → Cường độ điện trường tổng hợp bằng 0

3 Có thể hiểu đường sức điện là quỹ đạo chuyển động của một điện tích điểm dương

trong điện trường được không?

Không, vì điện tích điểm dương luôn chuyển động theo hướng của lực, mà lực lạicùng hướng với E, nên tại thời điểm ngay sau thời điểm ban đầu, điện tích đã bị kéosang một đường sức khác

20

E Bài tập (Tiết 6: 3.1 − 3.5, Tăng tiết 2: 3.6 − 3.10)

3.1.Một điện tích q = 5.10-9 C đặt trong điện trường, chịu tác dụng của lực F = 3.10-4 N.Tính độ lớn cường độ điện trường E tại điểm đặt điện tích q

ĐS: E = F/|q| = 60000 V/m

Đây là cách tính E gián tiếp thông qua lực điện tác dụng lên điện tích thử q

3.2.Điện tích điểm q = 8.10-8 C đặt tại O trong chân không Xác định cường độ điệntrường của q tại M cách O một khoảng 30 cm

a) Xác định cường độ điện trường tại trung điểm I của AB

b) Xác định cường độ điện trường tại M thẳng hàng với A, B và MA = 3 cm, MB = 9cm

HD: a) ErI =Er1I +E Do Er2I r1I Z Z E v Er2I à 1I =E2I =E n n E0 ê I = 2E0 với E0 = 2.105 V/mb) ErM =Er1M +Er2M Do Er1M Z [ Er2M v Eà 2M =E1M / 9 ên n E M =E1M −E2M =8E1M / 9 với

HD: Cường độ điện trường do A gây ra tại B: EAB = 9000 V/m

Do ErABZ [ E vr à EAB =E n n Eê B=0

Mở rộng: (uuur urAB E, ) 180= o (uuur urAB E, ) 90= o → (uuur urAB E, )=α

3.6. Cường độ điện trường tại một điểm cách tâm quả cầu nhỏ bằng kim loại (đặt trongkhông khí) một đoạn r = 5 m là E = 10 V/m, vectơ cường độ điện trường hướng vềphía quả cầu Điện tích phân bố đều trên quả cầu bằng bao nhiêu?

M M

M M

M M

Giải hệ 2 phương trình ta được: r1M = 20 cm

Mở rộng: - Hai điện tích cùng âm.

- Hai điện tích trái dấu

- Hai điện tích cùng dấu, cùng độ lớn

- Hai điện tích trái dấu, cùng độ lớn → Không có nghiệm

3.9.Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điệntích điểm q gây ra Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36 V/m, tại B là 9V/m Độ lớn của cường độ điện trường tại trung điểm M của AB

HD: Gọi O là điểm nằm trên đường sức với thứ tự theo chiều đường sức là O, A, M,B

Ta có: OM = (OA + OB) /2 => EM = (EA + EB)/2 = 22,5 V/m

Mở rộng: Trường hợp A, B nằm trên hai đường sức đối xứng do điện tích điểm gây

ra

cm Một điện tích điểm dương q1 = q đặt tại M trên đường trung trực của AB, cách ABmột khoảng 8 cm Lực điện tác dụng lên q1 là F1 = 27 N Tính q1 và cường độ điệntrường tổng hợp tại M

HD: Tính được AM = BM = 10 cm, vẽ hình suy ra F1 = 2.(kq2/AM2).cosα với cosα =

22

(AB/2)/BM = 0,6

Suy ra q = ± 5.10-6 C, EM = F1/|q1| = 5,4.106 V/m

BÀI 4 CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG (Tiết 7)

A Tóm tắt

1 Công của lực điện trường trong điện trường đều

a) Xét một điện tích điểm dương q > 0, chuyển động trong

một điện trường đều có véctơ cường độ điện trường E

Công của lực điện trườngF=q.E khi điện tích chuyển động

từ điểm B đến điểm C: A BC = qE.BH = qEd, với d là độ dài

đại số của đoạn hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối của đường đi theohướng của một đường sức

b) Kết luận: Công của lực điện thực hiện khi điện tích chuyển động từ điểm này đến

điểm khác tỉ lệ với độ lớn điện tích, tỉ lệ với cường độ điện trường, không phụ thuộcvào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối

2 Thế năng của một điện tích trong điện trường

a) Công của lực điện bằng độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường:

AMN = WM − WN

b) Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh côngcủa điện trường khi đặt điện tích q tại điểm đó Thế năng của q tại M chỉ được xácđịnh khi có gốc thế năng

c) Thế năng của một điện tích điểm q đặt tại điểm M trong điện trường thì tỉ lệ vớigiá trị của q: WM = AM ∞ = VM.q

B Đọc thêm

1 Công thức A = qEd đúng cho cả điện tích âm.

2 Công của lực điện trường trong điện trường bất kì không phụ thuộc vào hình dạng

đường đi, chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về công của lực điện?

2 Trình bày hiểu biết về thế năng của một điện tích trong điện trường?

d

E 

Công của lực điện trong khi dịch chuyển q có phụ thuộc vào cách dịch chuyển nótrong điện trường của Q không?

Trả lời:

- Công lực điện khi điện tích di chuyển từ M đến N không phụ thuộc dạng đường đi,

do điện trường là trường thế

- Đối với điện tích điểm, khi M, N có cùng khoảng cách tới O (trường hợp này đốixứng với nhau qua O), công lực điện thực hiện bằng 0

E Bài tập (Tăng tiết 3)

4.1. Một hạt mang điện tích q = 5.10–6 C bay từ M đến N (MN = 4 cm) theo hướngđường sức trong điện trường đều có cường độ điện trường E = 1000 V/m Tính cônglực điện trường đã thực hiện

ĐS: A = 2.10 -4 J

4.2.Thả một điện tích q = 6 mC trong điện trường đều thì nó di chuyển từ M đến N (MN = 2 cm), khi đó lực điện trường thực hiện công A = 3 J Xác định cường độ điện trường.

ĐS: E = 25000 V/m

4.3. Một hạt mang điện tích q đi từ M đến N (MN = 2 cm) theo phương của một đường sức trong điện trường đều có cường độ điện trường E = 4000 V/m Khi đó lực điện trường thực hiện công −1 mJ Xác định q.

HD: Có 2 trường hợp:

* d MN > 0 (điện tích dịch chuyển cùng chiều đường sức): q = - 1,25.10 -5 C

* d MN < 0 (điện tích dịch chuyển ngược chiều đường sức): q = 1,25.10 -5 C

4.4.Xét ba điểm A, B, C là ba đỉnh của một tam giác vuông tại A trong điện trường đều

có cường độ E = 6000V/m, E cùng hướng uuurAC

Biết AC = 6 cm, CB = 10 cm Tínhcông dịch chuyển một electron từ A đến C; từ A đến B

HD: AAC = qE.AC = 5,76.10-17 J, AAB = qE.0 = 0

Mở rộng: Tính công khi diện tích di chuyển từ B đến C.

Nhận xét: Công của lực điện thực hiện khi điện tích di chuyển trong mặt phẳng vuônggóc với các đường sức điện bằng 0 → Mặt phẳng vuông góc với các đường sức điệntrường đều gọi là mặt đẳng thế

4.5.Một điện tích điểm có độ lớn 10 µC chuyển động từ đỉnh B đến đỉnh C của tamgiác đều ABC chiều dài mỗi cạnh bằng 10 cm Tam giác ABC nằm trong điện trườngđều có cường độ 5000 V/m Đường sức của điện trường này song song với cạnh BC và

24

có chiều từ C đến B Tính công của lực điện trường khi điện tích q di chuyển từ A đếnC; từ A đến B và từ C đến B.

HD: Bài toán có 2 trường hợp q > 0 và q < 0

AAC = qE.(-ACcos600) ; AAB = qE.(+ABcos600) ; ACB = qE.CB

Mở rộng:

+ Tính công khi điện tích dịch chuyển trên đường ABCA, ACH, CAHB

+ Bài toán ngược: Một điện tích điểm q > 0 chuyển động dọc theo các cạnh của tamgiác đều ABC Tam giác ABC nằm trong điện trường đều Đường sức của điện trườngnày song song với một cạnh của tam giác Xác định hướng điện trường biết khi điệntích di chuyển từ A đến B; từ A đến C và từ C đến B thì công lực điện tương ứng là

A1, A2, A3 với A1 = - A2= A3/2 > 0

4.6.Khi một điện tích q di chuyển trong điện trường từ điểm A đến điểm B thì lực điệnsinh công 2,5 J Nếu thế năng của q tại A là 2,5 J thì thế năng của nó tại B là baonhiêu?

ĐS: WB = 0 J

4.7.*Một electron bay trong một điện trường đều theo hướng của đường sức, trên đoạnđường dài 2,0 cm Vận tốc của nó giảm từ 2.106 m/s đến 0 Xác định cường độ điệntrường

ĐS: Giải bằng hai cách

Cách 1: Định lí động năng: Wđ s – Wđ đ = AF => 0 – ½.me.vo = qEd => E = 568,75V/m

a) Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là đại lượng đặc trưng chokhả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến

N Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích qtrong sự di chuyển của q từ M đến N và độ lớn của q

Biểu thức: UMN = VM − VN =

q

A MN

b) Hiệu điện thế có thể được đo bằng tĩnh điện kế

c) Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường đều: E =

d

U

, với d làkhoảng cách đại số từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối đường đi trênmột đường sức điện

B Đọc thêm

Đặc điểm của điện thế:

• VM là đại lượng đại số, có giá trị phụ thuộc gốc điện thế

• Thường chọn gốc điện thế tại mặt đất hoặc tại một điểm ở vô cực

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về điện thế và hiệu điện thế?

2 Trong điện trường đều, vectơ cường độ điện trường luôn hướng theo chiều giảm

điện thế?

D Bài tập định tính

1 Tại sao chim đậu trên dây cao thế lại không bị giật?

• Thông thường khi mắc dây điện, người ta mắc hai dây,

một dây không tiếp đất gọi là dây dương, dây còn lại

tiếp đất gọi là dây âm, mục đích tạo ra sự chênh lệch

điện thế Chỉ khi nào hai dây này tạo thành mạch kín thì

thiết bị điện mới có thể hoạt động Hãy để ý xem chim thường đậu trên một dâyđiện Lúc này cơ thể của chúng chỉ tiếp xúc với một dây nên không thể cấuthành mạch điện được và cũng không có dòng điện truyền qua cơ thể chúngnên chúng không bị điện giật Nếu chim đậu trên cùng lúc hai dây thì chắc chắn

sẽ bị điện giật

• Nếu chúng ta đứng dưới đất còn cơ thể tiếp xúc với dây điện dương của dây điệnthì sẽ cấu thành mạch điện thì dòng điện sẽ truyền từ cơ thể ta xuống đất vàchúng ta bị điện giật Nếu chúng ta đi giầy dép đế cao su có tính cách điện tốthay đứng trên ghế gỗ cách điện thì dù ta sờ tay vào dây điện dương cũng sẽkhông bị điện giật Trạng thái của bạn lúc đó cũng tương tự như con chim đậutrên dây điện Một số thợ điện nắm chắc nguyên lí này có thể tiến hành thao tác

26

này khi mắc điện.

• Không có dòng điện truyền qua thì điện cao áp bao nhiêu cũng không bị điện giật Vậy tại sao khi ở gần dây điện cao áp thì nguy hiểm đến tính mạng? Đó là

vì khi con người bước gần đến dòng điện cao thế, cơ thể của người đứng trênmặt đất sẽ bị cảm ứng cao thế, nếu đứng quá gần, tầng không khí giữa người vàdây điện cao thế sẽ có khả năng bị xuyên qua Không khí vốn là chất cách điệnrất tốt, nhưng sau khi bị xuyên qua chúng sẽ trở thành chất dẫn điện, nên dòngđiện cực lớn sẽ truyền qua cơ thể con người và làm cho cơ thể chúng ta bị điệngiật Vì vậy không nên đứng gần dòng điện cao thế

• Ngoài ra cũng không được dùng tay ướt hoặc khi một phần cơ thể ở dưới nướcđể chạm vào công tắc điện hoặc các đồ điện Vì trong điều kiện điện thế khôngđổi điện trở mà càng nhỏ thì dòng điện càng lớn

• Khi không may gặp phải trường hợp sau: một dây điện cao thế có điện bất ngờrơi xuống chiếc ô tô của bạn đang chạy, lúc này ô tô sẽ mang điện Bởi vì bánh

xe là chất cách điện rất tốt tuy điện áp trên cơ thể bạn và ô tô đều rất cao nhưnglại không có dòng điện truyền qua cơ thể bạn Vì vậy ngồi im trong xe là tuyệtđối an toàn và không bị giật Nên nhớ rằng nếu chân bạn chạm đất, điện trênoto sẽ truyền xuống đất qua cơ thể bạn và bạn sẽ tạo ra dòng điện cực lớn trong

cơ thể bạn, như vậy sẽ rất nguy hiểm

• Để ngăn khỏi bị điện giật, không nên thả diều gần các dây dẫn điện, dòng điệncao thế có thể truyền vào tay bạn dọc theo dây điều; không được trèo lên cộtđiện cao thế, không được thò tay vào ổ cắm điện; không được đến gần dây điện

bị rơi Nếu có người bị điện “hút” chặt lại thì không được chạm trực tiếp vào

mà nhanh chóng tìm một mẫu gỗ khô hoặc mảnh nứa khô gạt dây điện ra

→ Điện cũng giống như lửa là một bộ phận thiết yếu của cuộc sống, chỉ cần nắm chắcđược quy luật của nó thì nó sẽ phục vụ hữu ích cho cuộc sống của bạn và bạn sẽkhông gặp những nguy hiểm khi sử dụng

2 Tại sao người ta thường khuyên rằng khi phải đến những vùng có nguồn cao thế

thì cần đi những bước chân ngắn sẽ an toàn hơn?

Khi bước những bước ngắn thì hiệu điện thế giữa hai bàn chân nhỏ, dòng qua cơ thể

có cường độ nhỏ, ít nguy hiểm hơn

E Bài tập (Tăng tiết 4)

5.1. Một hạt mang điện tích q = 5.10–6 C bay từ M đến N có hiệu điện thế là UMN = 1 V.Tính công lực điện trường đã thực hiện trong sự dịch chuyển trên

ĐS: A = qU = 0,25.10–6 J

5.2. Một hạt mang điện tích q bay từ M tới N Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là

UMN = 1 V Công do lực điện trường thực hiện khi đó là –1,6.10-19 J Xác định q

ĐS: q = –1,6.10-19 C

* N/x: Bài 1 và 2 đều sử dụng chung công thức A = qU → Bài toán khác: Có thể cho

A, q và tìm U Hoặc thay vì cho công A thì cho năng lượng thu được dưới dạng độngnăng như bài 3

5.3. Giữa hai điểm M, N có hiệu điện thế bằng bao nhiêu nếu một điện tích điểm q = –0,2 µC thu được năng lượng W = 2.10-6 J khi đi từ M đến N?

ĐS: năng lượng thu được chính là công mà lực điện trường đã thực hiện: W = A =

qUMN => UMN = - 10 V

5.4. Giả thiết rằng một tia sét được phóng từ đám mây tích điện q = 23 C xuống mặtđất và khi đó hiệu điện thế giữa đám mây và mặt đất là U = 2,0.108 V Tính năng lượngcủa tia sét đó

ĐS: Năng lượng của tia sét = công lực điện trường đã thực hiện để chuyển toàn bộđiện tích q xuống đất

W = A = qU = 46.108 J

5.5. Mặt trong của màng tế bào trong cơ thể sống mang điện tích âm, mặt ngoài mangđiện tích dương Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0,070 V Màng tế bào dày8,0.10-9 m Hỏi cường độ điện trường trong màng tế bào là bao nhiêu?

ĐS: Điện trường trong màng tế bào là đều, có cường độ E = U/d = 8,75.106 V/m

5.6. Xét một tam giác đều ABC cạnh a = 20 cm đặt trong điện trường đều E cùnghướng với BC và E = 3000V/m Hiệu điện thế giữa B và A bằng bao nhiêu?

ĐS: Gọi H là chân đường cao kẻ từ A thì UBA = E.BH = E BC/2 = 300 V

5.7.Một electron chuyển động ngược chiều đường sức điện trường đều của một tụ điệnphẳng, hai bản cách nhau một khoảng d = 1 cm và giữa chúng có hiệu điện thế U =

200 V Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A và B khi electron dịch chuyển được mộtquãng đường s = AB = 0,5 cm

ĐS: E = U/d = 2.104 V/m; UAB = E.(-s) = 100 V

5.8.*Một electron bay với vận tốc v = 1,2.107 m/s từ một điểm có điện thế V1 = 600 V,theo hướng của các đường sức Xác định điện thế V2 của điểm mà ở đó electron dừnglại

ĐS: công lực điện = độ giảm thế năng tĩnh điện = độ biến thiên động năng, tương

28

đương: q (V1 – V2) = 0 - ½.mv2 → V2 = 190,5 V

* Mở rộng:

- Bài toán tương tự nhưng thay electron bằng proton

→ Có thể dựa vào đặc điểm: điện tích q > 0 đi từ điện thế cao đến thấp để suy ra điểm

mà q dừng lại phải có V cao hơn ; Ngược lại cho điện tích q < 0

- Bài toán đơn giản hơn là cho thế năng của một điện tích q tại một điểm, yêu cầu xácđịnh điện thế tại điểm đó

→ Thế năng của một electron tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là32.10-19 J Xác định điện thế tại M

5.9. Trong một máy gia tốc, một hạt nhân nguyên tử hêli (hạt α) khi được gia tốc từtrạng thái nghỉ bởi hiệu điện thế 1200 V thì đạt đến tốc độ v sau thời gian t Muốn hạt

α có tốc độ 2v sau thời gian t tính từ thời điểm được gia tốc từ trạng thái nghỉ thì cầnmột hiệu điện thế bao nhiêu?

ĐS: v tăng 2 lần, dẫn đến các kết quả kéo theo lần lượt là độ biến thiên động năngtăng 4 lần, A tăng 4 lần, U tăng 4 lần Vì vậy U’ = 4U = 4800 V

theo chiều đường sức của điện trường đều nằm giữa hai bản kim loại đặt song song,tích điện bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu, hai bản cách nhau một khoảng d = 2,0

cm và giữa chúng có hiệu điện thế U = 120 V Proton sẽ có tốc độ là bao nhiêu sau khidịch chuyển được một quãng đường s = 0,30 cm?

ĐS: Động năng của hạt sau khi đi đoạn s là Wd = A = qEs = q.(U/d).s = 2,88.10-18 Jsuy ra |v| = 5,87.104 m/s

* Mở rộng: Xét bài toán cân bằng của điện tích

Một hạt bụi m = 1 g, q = - 1 µC nằm cân bằng trong điện trường của tụ điện phẳng cócác bản tụ nằm ngang, khoảng cách giữa hai bản là 2 cm Lấy g = 10 m/s2

a) Tính U của tụ

b) Điện tích của hạt bụi giảm 20% Phải thay đổi U thế nào để hạt bụi vẫn cân bằng.c) Nếu U giảm còn 80 V thì tốc độ ngay trước khi chạm vào một bản của hạt bụi làbao nhiêu?

BÀI 6 TỤ ĐIỆN (Tiết 9)

A Tóm tắt

1 Tụ điện

a) Định nghĩa: Hệ gồm hai vật dẫn đặt rất gần nhau và cách điện với nhau.

- Hai vật dẫn gọi là hai bản cực của tụ điện

- Ký hiệu tụ điện:

b) Điện tích của tụ điện:

- Điện tích của hai bản: bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu

- Quy ước: điện tích trên bản tích điện dương là điện tích của tụ điện.

2 Điện dung của tụ điện

a) Định nghĩa: Đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện và được đo

bằng thương số giữa điện tích q của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện

Biểu thức: C = q/U

b) Đơn vị của điện dung (hệ SI)

- Fara là điện dung của một tụ điện có điện tích 1 culông khi hiệu điện thế giữa haibản là 1 vôn

- Các uớc thông dụng của Fara: 1 µF = 10-6 F; 1 nF = 10-9 F; 1 pF = 10-12 F

3 Năng lượng điện trường

Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng Đó lànăng lượng điện trường

B Đọc thêm

1 Tích điện cho tụ điện

- Nối 2 bản tụ điện với 2 cực của 1 nguồn điện 1 chiều => Tụ điện được tích điện(nạp điện)

• Bản nối với cực (+) sẽ tích điện (+)

• Bản nối với cực (-) sẽ tích điện (-)

- Nếu nối 2 bản tụ điện đã tích điện bằng một dây dẫn thì có sự phóng điện tích

2 Các loại tụ điện: tụ điện giấy, tụ điện hóa, tụ điện xoay

3 Năng lượng của một tụ điện đã tích điện: W=Q.U C.U= 2=Q2

4 Ghép tụ điện

- Ghép song song: C = C + C + + C1 2 n

- Ghép nối tiếp:

= + + +

C Câu hỏi chuẩn bị bài

1 Trình bày hiểu biết về tụ điện?

2 Có 2 tụ điện nhưng chưa biết điện dung của tụ nào có giá trị lớn hơn Tìm cách giải

quyết vấn đề này?

D Bài tập định tính

30

1 Trong tắc-te (starter) của bóng đèn huỳnh quang có tụ điện, mô tả cấu tạo của tụ

điện đó?

Đèn huỳnh quang hoạt động như thế nào?

Đèn huỳnh quang là dạng đèn phóng điện trong môi trường khí Sự phóng điệntrong môi trường khí không giống như trong dây dẫn, vì để có được sự phóng điệntrong ống đòi hỏi phải có một hiệu điện thế hay điện áp ban đầu đủ lớn giữa haiđiện cực để tạo ra hồ quang điện kích thích sự phát sáng Do vậy, bóng đèn cầnphải mồi phóng điện nhờ hai bộ phận là chấn lưu hay còn gọi là tăng phô và tắc te(starter)

- Chấn lưu: Chấn lưu được mắc nối tiếp với hai đầu điện cực, có tác dụng điềuchỉnh và ổn định tần số của dòng điện Nó là một

cuộn dây cảm kháng có tác dụng duy trì độ tự cảm

tức là điện áp rơi trên nó để điện áp trên bóng luôn

khoảng từ 80 -140V

- Tắc te: Tắc te được mắc song song với hai đầu điện

cực Bản chất của nó là một tụ điện dùng rơle nhiệt lưỡng kim, bên trong chứa khíneon Khi có dòng điện đi qua, hai cực của nó tích điện đến một mức nào đó thìphóng điện Nó có tác dụng khởi động đèn ban đầu

Khi bật công tắc, lúc này điện áp giữa hai đầu cực là 220V chưa đủ lớn để phóngđiện Khi đó, vì tắc te mắc song song với bóng đèn nên nó cũng có điện áp là 220V

và đóng vai trò như con mồi sẽ phóng điện khiến hai mạch của nó nóng lên chạmvào nhau khép kín mạch điện

Tuy nhiên, sau một lúc nó sẽ bị nguội đi và co lại gây hở mạch đột ngột Khi đócuộn chấn lưu sẽ bị mất điện áp và sẽ sinh ra một suất điện động chống lại sự mấtcủa dòng điện ban đầu Lúc này trên hai điện cực của đèn có điện áp bằng tổngđiện áp trên chấn lưu cộng với điện áp đầu vào là 220V gây ra một tổng điện ápkhoảng 350V đến 400V giữa hai điện cực bóng đèn (tùy vào đèn bị lão hóa, đenđầu nhiều hay ít) Khi đó, nó sẽ tạo thành một nguồn điện cao nung nóng dây tócbóng đèn, hiện tượng hồ quang điện như đã giải thích ở trên sẽ xảy ra và đèn phátsáng Nếu đèn chưa cháy thì tắc te sẽ phải khởi động vài lần gây nên hiện tượng

“chớp tắt” mà chúng ta thường thấy

Đồng thời, khi đèn đã sáng lên, chấn lưu lại có nhiệm vụ giảm điện áp lên bóngđèn, duy trì ở mức 80 - 140V tùy theo từng loại đèn Tắc te lúc này không còn tác

dụng vì điện áp đặt lên hai đầu tắc te nhỏ hơn điện áp hoạt động của nó và đèn sángliên tục.

Sử dụng chấn lưu điện từ có ưu điểm là rẻ tiền, dễ lắp ráp sửa chữa, tuy nhiên nócũng có nhược điểm là khởi động chậm, hay khó khởi động khi giảm áp lưới điện

Do vậy, người ta có thể thay thế bằng loại chấn lưu điện tử không cần tắc te có thểkhởi động ngay lập tức do đó tiết kiệm hơn nhưng cũng đắt hơn

Ngày nay, với chủ trương tiết kiệm điện và sử dụng năng lượng hiệu quả của Nhànước thì việc sử dụng các loại đèn huỳnh quang, compact huỳnh quang khôngnhững gọn nhẹ lại tiết kiệm chi phí với hiệu suất cao hơn bóng đèn sợi đốt nhiềulần

2 *Tìm cách tạo ra một tụ điện đơn giản, hãy tích điện cho tụ và giải phóng lượng

điện tích sau đó

* Cách chế tạo một số loại tụ thông dụng:

1.Tụ hóa (nhôm): Cực dương bằng nhôm bị ô xi hóa bề mặt tạo một lớp cách điệncực mỏng Al2O3 bằng phương pháp điện hóa, rồi đem quấn cùng với giấy đượctẩm dung môi như quấn pháo, rồi nhét vào vỏ, bịt kín Tụ hóa nếu cho điện áp âmvào sẽ phá hủy lớp ôxit trên bề mặt cực dương, biến nó thành điện trở → nổ, cháy.Dung lượng của tụ nhôm từ 0.1uF-0.33F, điện áp 4-450V (điện áp càng cao thìdung lượng càng nhỏ, không có cái nào 0.33F 450V)

2 Tụ hóa khô tantalum: gần giống như tụ hóa, tantalum được phủ một lớp muốitantalum bằng phương pháp điện hóa,sau đó MnO2 (cực âm) được phủ lên trên.Trên MnO2 là than (graphit)+ bạc + điện cực âm Vì không xài dung dịch điện phânnên nó "khô" Dung lượng tụ khô tantalum từ 0.1uF-50uF (vì không quấn vòng vèonhư nhôm nên đành ngậm ngùi với 50u), điện áp 4-50V

3 Tụ hóa tantalum cao phân tử: giống như trên nhưng thay tantalum bằng hợp chấthữu cơ cao phân tử của tantalum Vì xài đồ hữu cơ nên chỉ có điện áp tới 6.3Vnhưng dung lượng từ 150uF-220uF (tăng được 4 lần)

4 Tụ gốm: Dùng điện cực bạc hoặc niken phủ lên gốm (Vd: BaO3Ti) Dung lượng

6.1. Một tụ điện khi mắc vào hiệu điện thế U = 20 V thì tích điện tích q = 5.10–6 C.Tínhđiện dung của tụ điện?

HD: Khi mắc tụ điện vào nguồn điện, tụ điện sẽ tích điện đến khi hiệu điện thế giữahai bản tụ bằng hiệu điện thế của nguồn Điện tích của tụ sau khi tích điện bằngnguồn 100 V là: q = 4.10-4 C

Hiệu điện thế của tụ sau khi cân bằng điện với nguồn mới là U = 200 V => điệntích mới của tụ là q’ = 8.10-4 C, vì vậy có một lượng điện tích ∆q = 4.10-4 C đãchuyển dịch qua dây dẫn

Mở rộng: Tính công cần thiết để thay đổi điện dung của tụ điện.

6.4.Trên vỏ tụ điện có ghi 20 µF – 200 V

a) Tính điện tích cực đại của tụ điện

b) Nối hai bản tụ với hiệu điện thế 120 V Tính điện tích tối đa mà tụ tích được

ĐS: a qmax = 4.10-3 C b q’max = 2,4.10-3 C

6.5.Một tụ điện xoay có điện dung thay đổi được Mắc tụ vào nguồn điện, khi tụ điện

có điện dung 20 µF thì điện tích của tụ là 4.10-4 C Ngắt tụ khỏi nguồn và thay đổi điệndụng của tụ đến giá trị 50 µF thì tụ tích được lượng điện tích là bao nhiêu? Khi đó hiệuđiện thế giữa hai bản tụ thay đổi thế nào?

HD: Điện tích của tụ được bảo toàn, vẫn là 4.10-4 C; U = 8 V

6.6.*Trên một tụ điện có ghi 1000 µF – 160 V Nối 2 bản tụ với một nguồn 12 V a) Tìm điện tích của tụ, năng lượng điện trường trong tụ

b) Tính điện tích cực đại và năng lượng điện trường cực đại của tụ điện trên

HD: a) Q = 12 mC, W = 72 mJ

b) Do Umax = 40U/3 V nên Qmax = 40Q/3 = 160 mC, Wmax = 12800 J

6.7.*Một tụ điện có điện dung 20 µF, khi tích điện có năng lượng điện trường trong tụ

là 4.10-8 mJ Tính điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện

ĐS: Q = 4.10-8 C và U = 2 mV

6.8. *Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ Điện trở R1 = 100

Ω, R2 = 200 Ω Khi K đóng, tụ điện được tích điện đầy,

tính điện tích của tụ khi đó?

HD: Khi đóng K, hiệu điện thế giữa hai bản tụ bằng hiệu điện thế hai đầu R2: U =200.6/300 = 4 V

Điện tích mà tụ tích được là Q = 40 µC Do đề nói tụ tích đầy nên đây chính là điệntích cực đại của tụ!

Chú ý: Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM (Trích dẫn đề thi LTV) Câu 1: (GKI 2009) Nếu đổi dấu một trong hai điện tích điểm nhưng vẫn giữ nguyên độ lớn

và vị trí của chúng thì yếu tố nào của lực sẽ thay đổi:

Câu 2: (GKI 2009) Điện tích điểm là vật:

A chứa rất ít điện tích

B tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách đang xét

C tích điện có khối lượng rất nhỏ

D có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách đang xét

Câu 3: (GKI 2010) Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong điện môi đồng

chất, có hằng số điện môi ε thì

A tăng ε lần so với trong chân không B giảm ε lần so với trong chân không

C giảm ε2 lần so với trong chân không D tăng ε2 lần so với trong chân không

Câu 4: (GKI 2009) Một vật không nhiễm điện là:

Câu 5: (GKI 2009) Hai quả cầu đồng chất làm bằng kim loại giống nhau nhưng có kích

thước khác nhau Ban đầu chúng hút nhau Sau khi cho chúng chạm nhau người ta thấychúng đẩy nhau Có thể kết luận gì về điện tích hai quả cầu lúc này:

A quả nào lớn hơn thì tích điện nhiều hơn

B quả nào nhỏ hơn thì tích điện nhiều hơn

C hai quả cầu tích điện bằng nhau

D hai quả cầu tích điện trái dấu nhưng có độ lớn bằng nhau

34

R1

R2

10µF A

B

Câu 6: (GKI 2009) Chọn phát biểu đúng Theo thuyết electron :

A nguyên tử có cấu tạo gồm hạt nhân mang điện âm nằm ở tâm và các electron chuyểnđộng xung quanh

B nguyên tử ở trạng thái trung hòa khi số nơtron trong hạt nhân bằng số electron quayquanh nhân của nó

C nguyên tử trung hòa có thể nhường proton để trở thành ion âm

D giống với electron, điện tích của proton cũng là điện tích nguyên tố

Câu 7: (GKI 2010) Chọn phát biểu sai.

A Vật dẫn điện là vật có chứa nhiều điện tích tự do

B Vật cách điện là vật có chứa rất ít điện tích tự do

C Vật dẫn điện là vật có chứa rất ít điện tích tự do

D Chất điện môi là chất có chứa rất ít điện tích tự do

Câu 8: (GKI 2011) Có 4 vật a, b, c, d kích thước nhỏ, nhiễm điện Biết rằng vật a đẩy vật b

nhưng hút vật c Vật c đẩy vật d Chọn khẳng định không đúng:

A c và d cùng dấu B a và d cùng dấu C b và d trái dấu D a và c trái dấu

Câu 9: (GKI 2011) Chọn phát biểu không đúng: Theo thuyết electron:

A một vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron

B một vật nhiễm điện âm là vật thừa electron

C một vật nhiễm điện dương là vật đã nhận thêm các ion dương

D một vật nhiễm điện âm là vật đã nhận thêm electron

Câu 10: (GKI 2009) Vectơ cường độ điện trường E ur

tại một điểm trong điện trường có:

A Độ lớn tỉ lệ nghịch với trị số của điện tích đặt tại điểm đó

B Cùng phương với lực điện F r

tác dụng lên điện tích đặt tại điểm đó

C Cùng hướng với lực điện F r

tác dụng lên điện tích đặt tại điểm đó

D Độ lớn tỉ lệ với trị số của điện tích đặt tại điểm đó

Câu 11: (GKI 2009) Chọn phát biểu đúng.

A Điện trường có mang năng lượng

B Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường về mặt nănglượng tại điểm đó

C Điện trường gây ra bởi một điện tích điểm tỉ lệ với độ lớn của điện tích thử tại điểm đó

D Các phát biểu A, B và C đều đúng

Câu 12: (GKI 2009) Chọn phát biểu đúng Vectơ cường độ điện trường tại một điểm M

trong điện trường sinh ra bởi một điện tích điểm Q > 0 có

C độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ Q đến M D các phát biểu A và C đúng

Câu 13: (GKI 2010) Đặt một điện tích điểm dương vào một điện trường đều rồi thả nhẹ.

Nếu bỏ qua tác dụng của trọng lực thì điện tích sẽ chuyển động:

A dọc theo chiều của đường sức điện trường

B ngược chiều đường sức điện trường.

C vuông góc với đường sức điện trường

D theo một quỹ đạo bất kỳ

Câu 14: (GKI 2011) Chọn phát biểu không đúng:

A Cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường vềphương diện tác dụng lực

B Tính chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó

C Vectơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lựcđiện tác dụng lên 1điện tích đặt tại điểm đó

D Đường sức của điện trường luôn hướng theo chiều giảm điện thế

Câu 15: (GKI 2011) Chọn phát biểu sai:

A Tại mỗi điểm trong điện trường chỉ có duy nhất một đường sức đi qua

B Đường sức của điện trường tĩnh là những đường cong khép kín

C Đường sức của điện trường luôn hướng theo chiều giảm điện thế

D Đường sức của điện trường đều là những đường thẳng song song và cách đều nhau

Câu 16: (GKI 2009) Công của lực điện trường không phụ thuộc vào:

A vị trí điểm đầu và điểm cuối đường đi B cường độ của điện trường

Câu 17: (GKI 2009) Trong một điện trường đều, di chuyển một điện tích điểm q từ M đến

N theo đường cong bất kì MN vuông góc với vectơ cường độ điện trường Gọi AMN là côngcủa lực điện trong dịch chuyển này thìgiá trị của AMN là:

Câu 18: (GKI 2010) Công của lực điện tác dụng lên một điện tích điểm q khi nó di chuyển

từ điểm M đến điểm N trong điện trường, thì không phụ thuộc vào:

Câu 19: (GKI 2011) Công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển điện tích q từ điểm M

đến điểm N trong điện trường:

A không phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N của điện tích

B có giá trị bằng độ biến thiên thế năng của q khi q dịch chuyển từ M đến N

C là công phát động nếu q > 0 và MN uuuur

cùng chiều đường sức

D là công cản nếu q < 0 và MN uuuur

ngược chiều đường sức

Câu 20: (GKI 2009) Thế năng của điện tích trong điện trường đặc trưng cho:

36

A khả năng tác dụng lực của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đó.

B phương chiều của cường độ điện trường tại điểm đó

C khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đó

D độ lớn nhỏ của vùng không gian có điện trường

Câu 21: (GKI 2009) Tại M cách điện tích điểm q khoảng r có đặt điện tích điểm q1> 0 Nếuthay q1 bằng điện tích điểm q2< 0, |q1| = |q2| thì điện thế tại M lúc này sẽ so với khi đặt q1

A tăng

B giảm

C không đổi

D chưa thể xác định, phụ thuộc vào dấu của q

Câu 22: (GKI 2010) Mối liên hệ giữa hiệu điện thế UMN và hiệu điện thế UNM giữa hai điểm

M và N trong điện trường là:

A Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B được tính bằng biểu thức UAB = VA- VB

B Điện thế tại A lớn hơn điện thế tại B nếu A gần bản dương hơn

C Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B có giá trị phụ thuộc vào việc chọn gốc điện thế

D Điện thế tại A, B có thể dương, âm hoặc bằng 0 tuỳ vào việc chọn gốc điện thế

Câu 25: (GKI 2009) Phát biểu nào dưới đây về tụ điện là không đúng?

A Điện dung đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện

B Điện dung của tụ điện càng lớn thì điện tích càng lớn

C Trong hệ SI đơn vị của điện dung là Fara

D Điện dung đặc trưng cho khả năng tạo ra điện tích của tụ điện

Câu 26: (GKI 2009) Điện tích của tụ điện là:

A tổng đại số của điện tích trên hai bản

B điện tích của bản dương

C điện tích của bản âm

D lượng điện tích nằm trong khoảng không gian giữa hai bản tụ

Câu 27: (GKI 2009) Trường hợp nào sau đây tạo thành một tụ điện?

A Hai tấm gỗ khô đặt cách nhau một khoảng trong không khí

B Hai tấm nhôm tiếp xúc nhau đặt trong nước nguyên chất.

C Hai tấm kẽm ngâm trong dung dịch axit

D Một chai hình trụ bằng gốm mặt ngoài và mặt trong được mạ bạc

Câu 28: (GKI 2009) Hai tụ điện được nạp đến cùng một trị số điện tích Chọn kết luận đúng:

A Hai tụ điện có cùng điện dung

B Hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ là bằng nhau

C Tụ điện nào có điện dung lớn hơn thì hiệu điện thế lớn hơn

D Tụ điện nào có điện dung lớn hơn thì hiệu điện thế nhỏ hơn

Câu 29: (GKI 2009) Chọn phát biểu đúng khi nói về một tụ điện:

A Điện dung của tụ điện tỉ lệ với điện tích của nó

B Điện tích của tụ điện tỉ lệ với hiệu điện thế giữa hai bản của nó

C Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện tỉ lệ với điện dung của nó

D Điện tích của tụ điện tỉ lệ nghịch với điện dung của nó

Câu 30: (GKI 2010) Chọn phát biểu đúng.

A Điện dung của tụ điện phụ thuộc điện tích của nó

B Điện dung của tụ điện phụ thuộc hiệu điện thế giữa hai bản của nó

C Điện dung của tụ điện phụ thuộc cả vào điện tích lẫn hiệu điện thế giữa hai bản của tụ

D Điện dung của tụ điện không phụ thuộc điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ

Câu 31: (GKI 2010) Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó:

A tồn tại dưới dạng hoá năng B tồn tại dưới dạng cơ năng

C tồn tại dưới dạng nhiệt năng D là năng lượng của điện trường trong tụ điện

Câu 32: (GKI 2011) Chọn câu đúng:

A Điện tích của tụ điện theo qui ước là tổng điện tích trên hai bản tụ điện

B Hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và tích điện trái dấu nhúng chìm trong nước muối sẽ tạothành tụ điện

C Hệ gồm mặt đất và tầng điện li của khí quyển có thể xem như một tụ điện

D Nối hai bản tụ điện với hai cực của một cục pin thì có dòng điện không đổi chạy qua tụ

Câu 33: (GKI 2011) Phát biểu nào dưới đây về tụ điện là không đúng?

A Điện dung của tụ điện không phụ thuộc điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản tụ

B Sau khi nạp điện, tụ điện có năng lượng, năng lượng đó là năng lượng của điện trườngtrong tụ điện

C Trong hệ đo lường quốc tế SI, đơn vị của điện dung là Fara

D Điện dung đặc trưng cho khả năng tạo ra điện tích của tụ điện

II PHẦN 2: TĨNH ĐIỆN NÂNG CAO

38

Nội dung nâng cao có 6 bài sắp xếp dựa trên cơ sở các bài tập thường gặp trong cáccuộc thi Học sinh giỏi Tỉnh, Quốc gia, Olympic 30/4…

Hình thức trình bày gồm các phần cụ thể với mục tiêu tương ứng (một vài bài phầnchứng minh không được trình bày):

dưới dạng công thức

xếp theo thứ tự tương ứng với các bàì tập thuộc C

Trong các bài tập tự luận, chủ yếu là bài tập tại lớp, chúng tôi cố gắng đưa ra một sốnhận xét hoặc câu hỏi mở rộng nhằm mục đích nâng cao mức độ hiểu và tính liên hệ vớikiến thức khác của học sinh sau khi giải toán, có thể là tổng quát hóa để suy ngược lạinhững trường hợp riêng, cụ thể hơn Ngược lại, cũng còn một ít bài tập khác, hiện tại, chúngtôi vẫn chưa tìm hiểu rõ nên phần đáp án có thể chưa đúng, hoặc lời giải chưa được viết,mong bạn đọc thông cảm

BÀI 1 ĐỊNH LÍ GAUSS

A Tóm tắt (Tiết 1 + 2)

1 Điện thông: Điện thông dΦE qua diện tích dS là đại

lượng vô hướng đặc trưng cho số lượng đường sức từ đi

qua diện tích đó, có giá trị bằng tích vô hướng của vector

cường độ điện trường Eur

và vector diện tích dSuur

πε εr

• Nếu thay dây bằng ống trụ mỏng dẫn điện, bán kính R và điện tích phân bố đều vớimật độ mặt σ (λ = σ.2πR) thì điện trường tại vị trí cách trục ống trụ đoạn r:

2 0

σR r E

ε εr

= (σ có thể dương hoặc âm) (1.3b)

b) Một thanh hình trụ rỗng cách điện, được giới hạn bởi hai mặt trụ đồng tâm có bánkính trong là R1 và bán kính ngoài là R2 (R2 > R1), dài vô hạn được tích điện đều vớimật độ điện khối ρ Cường độ điện trường cách trục của thanh đoạn x:

2 2 1 2 0

2

Rρ r E

ε ε r

−

=

rur

Giá trị đại số:

2 2 1 0

2

Rρ E

40