ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG

Lực tương tác của các điện tích trong điện môi chất cách điện... Tính chất cơ bản của điện trường: Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó.. Một điện tích q=5.10 -9 C đặt trong

21

F

r

21

F

21

F

12

F

12

F

q 2 <0

q 1 >0

q 2 >0

q 1 >0

ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG

I Lý thuyết:

1 Hai loại điện tích Sự nhiễm điện của các vật.

+ Điện tích âm

- Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích trái dấu thì hút nhau

2 Định luật Cu-lông:

2

1

r

q q k

F=

Trong đó: + k = 9.109Nm2 /C2 : hệ số tỉ lệ

+ r : khoảng cách giữa hai điện tích điểm

+ q1, q2 : độ lớn của hai điện tích điểm

3 Lực tương tác của các điện tích trong điện môi (chất cách điện).

2

2 1

.

r

q q k F

ε

=

ε : hằng số điện môi, chỉ phụ thuộc vào bản chất điện môi

II Bài tập:

Bài 1:

Hai điện tích điểm q1=10-8C và q2= - 2.10-8C đặt cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện

môi là ε=2 Tính lực hút giữa chúng (10 -3 N)

Bài 2:

Hai điện tích điểm q1=10-9C và q2= - 2.10-9C hút nhau bằng lực có độ lớn 10-5N khi đặt

trong không khí Tính khoảng cách giữa chúng (3√2 cm)

Bài 3:

Hai điện tích q1,q2 đặt cách nhau 6cm trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10-5N Khi đặt chúng cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện môi ε=2 thì lực tương

tác giữa chúng là bao nhiêu? (4.10 -5 N)

Bài 4:

Hai điện tích điểm dương có độ lớn điện tích tổng cộng là 3.10-5N khi đặt chúng cách nhau 1m trong không khí thì chúng đẩy nhau bằng lực 1,8N Tính độ lớn của 2 điện tích

(10 -5 N và 2.10 -5 N)

Bài 5:

Hai điện tích q1=4.10-8C và q2= - 4.10-8C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4cm trong không khí Tính lực tác dụng lên điện tích q=2.10-7C đặt tại trung điểm O của AB

(0,36N)

Bài 6:

Hai điện tích điểm q1=2.10-9C và q2=4.10-9C đặt tại 2 điểm A và B cách nhau 5cm trong không khí Điện tích q3=10-9C đặt tại điểm C với CA=3cm và CB=4cm Tính lực tác dụng lên q3 (3.10 -5 N)

Bài 7:

Hai quả cầu kim loại mang điện tích q1=8µC và q2=4µC Cho chúng chạm nhau rồi tách

ra Xác định điện tích cuối cùng trên 2 quả cầu (6µC)

Bài 8:

Một quả cầu nhỏ mang điện tích q= - 8µC Hỏi quả cầu đó thừa hay thiếu bao nhiêu

electron? (thừa 5.10 13 e)

Bài 9:

Hai quả cầu nhỏ mang điện tích q1=2.10-9C và q2=4.10-9C khi đặt trong không khí cách nhau một khoảng d thì chúng đẩy nhau bằng lực 4.10-5N Nếu cho chúng tiếp xúc nhau rồi sau đó tách ra một khoảng d như lúc ban đầu thì chúng sẽ đẩy hay hút nhau với một

lực bằng bao nhiêu?(đẩy,4,5.10 -5 N)

Bài 10:

Cho 2 điện tích điểm q1=10-7C và q2= - 4.10-7C đặt tại 2 điểm A và B trong không khí, cách nhau 16cm Phải đặt điện tích q3= - 4.10-7C nằm ở đâu để hệ 3 điện tích nằm cân

bằng? (gần A, cách A 16cm)

ĐIỆN TRƯỜNG

I Lý thuyết:

1 Điện trường:

a. Khái niệm điện trường: Xuất hiện xung quanh các điện tích.

b. Tính chất cơ bản của điện trường: Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong

nó

2 Cường độ điện trường:

a. Định nghĩa: (sgk).

b. Biểu thức: F q E

q

F





.

=

⇒

- q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E

- q < 0 : F cùng phương, ngược chiều vớiE

3 Đường sức điện:

a. Định nghĩa: (sgk).

b. Các tính chất của đường sức điện: (sgk)

4. Điện trường đều : (sgk)

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

5. Điện trường của một điện tích điểm: 2

9

10 9

r

Q

E=

Chú ý:

- Q > 0 : E hướng ra xa điện tích

- Q < 0 : E hướng lại gần điện tích

6. Nguyên lí chồng chất điện trường: (sgk)

2

E

E=+

2 2 2 1 2

1

2 1 2

1

2 1 2

1

.

E

E E E E

E

E E E E E

E E E E

+

=

⇒

⊥

−

=

⇒

↑↓

+

=

⇒

↑↑













II Bài tập:

Bài 1:

Một điện tích q=5.10 -9 C đặt trong điện trường của một điện tích Q, chịu tác dụng của lực

đặt điện tích q (0,6.10 5 V/m)

Bài 2:

Bài 3:

Hai điện tích q 1 ,q 2 đặt tại hai điểm A và B F 1 , F 2 là lực tác dụng lên q 1 ,q 2 E 1 , E 2 là cường

độ điện trường tại A và B Biết q 1 =4q 2 ; F 1 =3F 2 ; E 1 =3000V/m Tính E 2

Bài 4:

Hai điện tích q 1 = - 10 -6 C và q 2 =10 -6 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 40cm trong không

Bài 5:

Bài 6:

Cho hai điện tích q 1 =2.10 -8 C và q 2 =8.10 -8 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 30cm Xác

định vị trí của điểm M mà tại đó cường độ điện trường bằng 0 (nằm giữa AB, cách A

10cm)

Bài 7:

Cho hai điểm A và B (trong không khí) nằm trong điện trường đều có cường độ điện

Bài 8:

Cho hai tấm kim loại song song, nằm ngang, nhiễm điện trái dấu Khoảng không gian

lửng trong không khí Xác định hướng và độ lớn của E giữa hai tấm kim loại Lấy

Bài 9:

Bài 10:

Một quả cầu nhỏ tích điện, có khối lượng m=0,1g, được treo ở đầu một sợi chỉ mảnh, trong một điện trường đều, có phương nằm ngang và có cường độ điện trường

Lấy g=10m/s 2 (±1,76.10 -7 C)

CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN - HIỆU ĐIỆN THẾ

1 Công của lực điện:

- Điện tích q di chuyển từ điểm M đến N trong điện trường đều, công của lực điện trường:

A MN =q.E.M'N' M'N' : hình chiếu của MN lên phương của điện truờng

- Công của lực điện tác dụng lên điện tích q không phụ thuộc dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi

- => Vậy điện trường tĩnh là một trường thế

2 Khái niệm hiệu điện thế.

a. Công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích: AMN = WM – WN

b. Hiệu điện thế, điện thế: U V V A q MN

N M

MN = − =

- Khái niệm hiệu điện thế: (sgk)

- Điện thế của điện trường phụ thuộc vào cách chọn mốc điện thế Điện thế ở mặt đất và ở một điểm xa vô cùng bằng không

3. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: E=M U Mn'N' =U d

d là khoảng cách giữa hai điểm M’, N’

Bài tập về công của lực điện và hiệu điện thế

Bài 1:

Muốn làm cho điện tích q=5.10 -10 C dịch chuyển trong điện trường đều, dọc theo đường sức điện một đoạn 2cm cần tốn một công A=2.10 -9 J Tính cường độ điện trường (200 V/m)

Bài 2:

A,B,C là 3 đỉnh của tam giác đều cạnh a=20cm nằm trong điện trường đều E cùng hướng với

BC và E=3000V/m Tính công của lực điện khi:

a dịch chuyển điện tích q 1 =10 -8 C từ A đến B, từ B đến C, từ C đến A.

(-3.10 -6 J,6.10 -6 J,-3.10 -6 J)

b dịch chuyển điện tích q 2 = - 2.10 -8 C từ A đến C (-6.10 -6 J)

Bài 3:

Hai bản kim loại phẳng, song song, mang điện trái dấu, cách nhau 2cm Cường độ điện trường giữa hai bản là 3.10 3 V/m Một hạt mang điện q=1,5.10 -2 C dịch chuyển từ bản dương sang bản âm với vận tốc ban đầu bằng 0 Khối lượng hạt mang điện là 4,5.10 -6 g Tính vận tốc

của hạt mang điện khi đập vào bản âm (2.10 4 m/s)

Bài 4:

Điện tích q=5.10 -6 C dịch chuyển từ M đến N Điện thế tại M, N lần lượt là 45V, 25V Tính công

của lực điện (10 -4 J)

Bài 5:

Một điện tích q dịch chuyển từ M đến N Tính q biết công của lực điện là - 1,6.10 -16 J và hiệu điện thế U NM=1000V (1.6.10 -19 C)

Bài 6:

Một electron bay với vận tốc 1,2.10 7 m/s từ điểm có điện thế V 1 =600 V theo hướng của điện trường Hãy xác định điện thế V 2 tại điểm mà electron dừng lại (190,5 V)

Bài 7:

Hai bản kim loại phẳng, song song, tích điện trái dấu, cách nhau 1cm, hiệu điện thế giữa hai bản là 200V Một electron chuyển động trong điện trường đều giữa hai bản, dọc theo chiều đường sức điện Tính công của lực điện khi electron dịch chuyển được quãng đường 0,4 cm

(-1,28.10 -17 J)

Bài 8:

Một hạt prôton chuyển động từ điểm M với vận tốc v M =0 tới điểm N cách M 10cm, chuyển động dọc theo đường sức của điện trường đều có E=50 V/m Tính vận tốc của hạt đó tại điểm

N (3,1.10 4 m/s)

Bài 9:

Xét một tam giác vuông ABC vuông tại A trong một điện trường đều có E=4.10 3 V/m, E cùng hướng với AB AB=8cm, AC=6cm

a Tính U AB , U BC (320V, -320V)

b Tính công cần thiết để dịch chuyển một electron từ C đến B (-5,2.10 -17 J )

TỤ ĐIỆN

1 Tụ điện:

a. Định nghĩa: (sgk).

b Tụ điện phẳng:

- Gồm hai bản kim loại phẳng có kích thước lớn, đặt đối diện và song song với nhau

- Khi tụ điện phẳng được tích điện, điện tích ở hai bản tụ điện trái dấu và có độ lớn bằng nhau

2 Điện dung của tụ điện:

a Định nghĩa: (sgk) C=U Q Đơn vị: fara (F)

π

ε 4 10 9

.

9

=

- S : Phần diện tích của mỗi tụ điện

- d : Khoảng cách giữa hai bản.

- ε : Hằng số điện môi

3 Ghép tụ điện:

2 1

1 1 1

C C

C = +

Bài tập về tu điện

Bài 1:

Trên vỏ một tụ điện có ghi 2µF- 120V.

a Con số đó có ý nghĩa gì? Tính điện tích tối đa mà tụ tích được.

b Tính điện tích của tụ khi mắc vào hiệu điện thế 40V.

c Tính năng lượng của tụ điện.

Bài 2:

Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 40nF và khoảng cách giữa hai bản tụ là 1mm

a Tích điện cho tụ ở hiệu điện thế 50V Tính điện tích của tụ và cường độ điện trường trong tụ.

b Tính điện tích tối đa có thể tích cho tụ, biết rằng khi cường độ điện trường trong không khí lên đến 3.10 6 V/m thì không khí sẽ trở thành dẫn điện.

Bài 3:

Tụ phẳng không khí có điện dung 500pF được tích điện ở hiệu điện thế 300V.

a Tính điện tích của tụ điện.

b Ngắt tụ điện khỏi nguồn Nhúng tụ vào chất điện môi lỏng có ε=2 Tính điện dung, điện tích và hiệu điện thế của tụ lúc đó.

c Ngắt tụ điện khỏi nguồn Đưa hai bản tụ ra xa để khoảng cách tăng gấp 2 Tính điện dung, điện tích và hiệu điện thế của tụ lúc đó.

d Vẫn nối tụ với nguồn Nhúng tụ vào chất điện môi lỏng có ε=2 Tính điện dung, điện tích

và hiệu điện thế của tụ lúc đó.

Bài 4:

Một tụ điện phẳng không khí, hai bản tụ hình vuông cạnh a=20cm, khoảng cách giữa hai bản

là d=5mm Nối hai bản với hiệu điện thế 50V Tính điện dung, điện tích của tụ điện.

Bài 5:

Tụ phẳng không khí có diện tích mỗi bản là 100cm 2 , hai bản cách nhau 1mm Điện trường giới hạn của không khí là 3.10 6 V/m Tính điện tích cực đại có thể tích cho tụ.

Bài 6:

Hai tụ điện có điện dung C 1 =12µF, C 2 =24µF được mắc vào hiệu điện thế 100V Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi tụ khi:

a hai tụ mắc nối tiếp

b hai tụ mắc song song.

Bài 7:

Ba tụ điện có điện dung C 1 =12µF, C 2 =2µF, C 3 =4µF được mắc như hình vẽ Tính điện dung tương đương của bộ tụ C 2

C 1

C 3

DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIÊN.

1 Dòng điện – Các tác dụng của dòng điện.

a Dòng điện là dòng các điện tích chuyển động có hướng

- Các hạt tải điện: electron tự do, ion dương và ion âm

- Quy ước: dòng điện có chiều dịch chuyển của điện tích dương

b Tác dụng của dòng điện: tác dụng từ, nhiệt, hoá học, sinh lí … Tác dụng từ là tác dụng đặc trưng của dòng điện

2 Cường độ dòng điện - Định luật Ôm.

a. Định nghĩa: (sgk) I q t

∆

∆

* Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ dòng điện không đổi theo thơi gian

I=q t 1µA = 10-6A hoặc 1mA = 10-3A

b Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R.

- Định luật: (sgk) I=U R hay UAB = VA – VB = I.R

* I.R là độ giảm điện thế trên điện trở R

c Đặc tuyến vôn – Ampe: (sgk)

3 Nguồn điện.

a Nguồn điện có hai cực: cực (+) và cực (-)

d

l F

F

F=+

Fl : lực lạ để tách e ra khỏi nguyên tử trung hoà về điện để tạo các hạt tải điện

b Nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn → dòng điện

- Bên ngoài nguồn điện, chiều dòng điện: cực dương → vật dẫn → cực âm

- Bên trong nguồn điện, chiều dòng điện: cực âm → cực dương

4 Suất điện động của nguồn điện.

- Định nghĩa: (sgk) ξ=q A

* Nguồn điện: ξ r (r: điện trở trong)

ξ = U khi mạch hở

Bài tập về dòng điện không đổi và nguồn điện

Bài 1:

Trong thời gian 4 giây có một điện lượng 1,5mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của một dây

tóc bóng đèn Tính cường độ dòng điện qua đèn ( 0,375mA)

Bài 2:

Dòng điện chạy qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 2 giây có cường độ 2A

a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây (4C)

b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian trên.

(2,5.10 19 )

Bài 3:

Trong 10 giây có 6,25.10 18 electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn Tính cường

độ dòng điện qua dây dẫn khi đó (0,1A)

Bài 4:

Tính số electron đi qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 giây Biết trong 30 giây

có điện lượng 30C dịch chuyển qua tiết diện đó (56,25.10 20 )

Bài 5:

Công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích 4C từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn là

24J Tính suất điện động của nguồn (6V)

Bài 6:

Suất điện động của một acquy là 3V Lực lạ dịch chuyển điện tích đã thực hiện một công là

6mJ Tính lượng điện tích dịch chuyển (2mC)

Bài 7:

Đặt vào hai đầu điện trở 10Ω một hiệu điện thế 12V trong 10 giây Tính lượng điện tích

chuyển qua điện trở trong thời gian đó (12C)

Bài 8:

Một bộ acquy có dung lượng 2Ah Tính cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp

nếu nó được sử dụng trong 24h thì phải nạp lại (0,0833A)

Bài 9:

Một bộ acquy có dung lượng 5Ah Acquy này có thể sử dụng trong thời gian bao lâu cho tới

khi phải nạp lại nếu nó cung cấp dòng điện có cường độ 0,25 A (20h)

Bài 10:

Dòng điện không đổi có cường độ 0,25A chạy qua một dây dẫn có điện trở 12Ω.

a Tính hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn (3V)

b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 10 giây (0,156.10 20 )

ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ

1 Công và công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch

a Công của dòng điện A=qU =UIt

b Công suất của dòng điện P = A t = UI

c Định luật Jun-lenxơ Q =RI2t

2 Công và công suất của nguồn điện

a Công của nguồn điện

Công của nguồn điện = Công của lực điện + Công của lực lạ

Trong mach kín, công lực điện bằng 0

Suy ra: A=q E= EIt

b Công suất của nguồn điện EI

t

A

P= =

3 Công suất của các dụng cụ tiêu thụ điện : dụng cụ tỏa nhiệt và máy thu điện

a Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt

R

U RI UI

t

A

P

2

2 =

=

=

=

ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH.

1 Định luật ôm đối với toàn mạch:

Cho mạch điện kín:

Công của nguồn điện: A = ξ.I.t

Nhiệt lượng mạch tiêu thụ: Q = R.I2.t + r.I2.t

+

= ξ (1)

* Định luật Ôm: (sgk)

U = I.R ⇒U =E−I.r

- Khi r = 0 hay I = 0 (mạch hở) thì U = ξ

2 Hiện tượng đoản mạch:

R ≈ 0 thì (1) ⇒I=ξr

: đoản mạch

3 Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện.

)

p =I R+r+r

− ξ

p

p

r r R

I

+ +

−

= ξ ξ

4.Hiêu suất của nguồn điện:H = A coich A =Uξ

ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN.

MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ.

1 Định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện.

a Thí nghiệm khảo sát:

b. Nhận xét: Đồ thị có dạng hàm số: UAB = a – b.I

c Kết luận:

- Khi mạch hở: UAB = ξ và b = r

- Công thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện

UAB = VA – VB = ξ – Ir (VA > VB) hay I=ξ −r U AB =ξ +r U BA

- Nếu đoạn mạch AB có R thì I R U r AB

+

−

= ξ

2 Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện.

- Công của nguồn điện sinh ra là: A = UIt

- Điện năng tiêu thụ của máy thu: Ap = ξp.It + rp.I2t

Ta có: A = Ap → UAB = ξp + rpI hay

p p AB

r

U

=

p p AB

+

−

= ξ

3 Công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch.

a Xét đoạn mạch:

UBA = VB – VA = ξ – (R + r).IAB A B Hay UAB = VA – VB = (R + r) IAB – ξ (1) I ξ, r R

b Xét đoạn mạch:

UAB = VA – VB = (R + r) IAB + ξ (2) A I ξ, r R B

c Định luật Ôm tổng quát cho các loại đoạn mạch:

Từ (1) và (2), có UAB = (R + r)IAB – ξ hay I U R AB r

+

+

= ξ

+ Nguồn điện: ξ > 0 : chiều dòng điện từ cực âm đến cực dương

+ Máy thu: ξ < 0: chiều dòng điện từ cực dương đến cực âm

4 Mắc nguồn điện thành bộ:

a Mắc nối tiếp: ξ1, r1 ξ2, r2 ξn, rn

ξb = ξ1 + ξ2 + + ξn

rb = r1 + r2 + …… + rn

Nếu ξ1 = ξ2 = = ξn = ξ ; r1 = r2 = …… = rn = r

ξ

ξb =n.