Giáo án điện tử Vật lí 11 chân trời Bài 11: Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện

CHÀO MỪNG CẢ LỚP ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Vào những ngày thời tiết lạnh, đặc biệt là vào mùa đông, ta thường hay gặp một số hiện tượng như: bị điện giật khi chạm tay vào tay nắm cửa kim loại hay nghe tiếng lách tách khi thay quần áo.

Vậy nguyên nhân của hiện tượng này là gì?

BÀI 11. ĐỊNH LUẬT COULOMB VỀ TƯƠNG TÁC TĨNH ĐIỆN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Sự tương tác giữa các điện tích

Định luật Coulomb

01 SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH

1. Hai loại điện tích

• Vật tích điện là gì?
• Có mấy loại điện tích? Nêu đơn vị đo điện tích.
• Các điện tích tương tác với nhau như thế nào?

>>> 

• Một vật bị nhiễm điện có khả năng hút các vật nhẹ khác thì được gọi là vật tích điện.
• Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. Đơn vị đo điện tích là culông (C).

Thảo luận 1 (SGK – tr68)

Xét quả cầu kim loại có điện tích -3,2.10^-7 C. Quả cầu này thừa hay thiếu bao nhiêu electron?

Trả lời

• Quả cầu này mang điện tích âm, nên nó đang thừa electron.
• Số electron thừa:

 electron.

• Trong mỗi vật luôn chứa cả hai loại điện tích dương và âm. Một vật nhiễm điện dương hoặc âm khi vật chứa lượng điện tích dương nhiều hơn lượng điện tích âm hoặc ngược lại. Khi tổng điện tích bằng 0 thì vật trung hòa về điện.
• Điện tích nguyên tố có giá trị bằng độ lớn điện tích của một hạt mang điện tồn tại độc lập trong tự nhiên và có giá trị:
• Tất cả các vật tích điện đều có độ lớn điện tích q luôn là một bội số của điện tích nguyên tố: q = ne (với n là số tự nhiên)

2. Sự nhiễm điện của các vật

Nhiễm điện do cọ xát: là sự nhiễm điện khi các vật khác bản chất, trung hòa về điện được cọ xát với nhau. Khi đó, hai vật sẽ nhiễm điện trái dấu.

Nhiễm điện do tiếp xúc: là sự nhiễm điện khi một vật trung hòa về điện đặt tiếp xúc với một vật nhiễm điện. Khi đó, hai vật sẽ nhiễm điện cùng dấu.

Nhiễm điện do hưởng ứng: là sự nhiễm điện khi một vật A (vật dẫn điện) trung hòa về điện đặt gần (không tiếp xúc) với một vật B nhiễm điện. Khi đó, hai đầu vật A, gần và xa vật B, lần lượt nhiễm điện trái dấu và cùng dấu với vật B. Khi đưa hai vật ra xa, vật A trở về trạng thái trung hòa như lúc đầu

Thảo luận 2 (SGK – tr69)

Sử dụng một số dụng cụ đơn giản như: vải khô, thước nhựa, mảnh lụa, miếng thủy tinh, vụn giấy nhỏ, lược nhựa, quả bóng bay, vỏ lon,… em hãy thực hiện thí nghiệm:

1. a) Làm nhiễm điện cho các vật.
2. b) Về tương tác giữa các vật nhiễm điện.

Thảo luận 2 (SGK – tr69)

Có thể thực hiện các thí nghiệm sau:

• Dùng thước nhựa (hoặc lược nhựa, miếng thủy tinh) cọ xát với vải khô hoặc mảnh lụa, sau đó để gần các vụn giấy nhỏ hoặc gần tóc, ta sẽ thấy thước nhựa hút các vụn giấy nhỏ hoặc tóc.
• Dùng quả bóng bay cọ xát với tóc rồi kéo dần quả bóng bay ra, ta thấy quả bóng bay hút các sợi tóc; hoặc để quả bóng bay gần vỏ lon, ta thấy quả bóng bay cũng hút vỏ lon.

Luyện tập (SGK – tr70)

Giải thích hiện tượng bị điện giật trong các trường hợp:

11. a) Khi chạm tay vào nắm cửa kim loại trong thời thiết hanh khô (Hình 11.1).
12. b) Khi chạm tay vào vỏ kim loại của máy tính đang hoạt động.

Trả lời luyện tập (SGK – tr70)

1. a) Khi chúng ta mặc, co kéo quần áo; chải đầu bằng lược nhựa hoặc thực hiện các hoạt động khác, cơ thể chúng ta có thể bị nhiễm điện.

Lúc đó, khi tay người chạm vào nắm cửa kim loại thì sẽ có một dòng điện tích được phóng ra giữa tay người và nắm cửa kim loại trong khoảng cách gần gây ra hiện tượng điện giật.

1. b) Khi máy tính hoạt động, trong một số điều kiện, vỏ kim loại của máy tính, sẽ có một dòng điện tích được phóng ra giữa tay người và vỏ kim loại của máy tính trong khoảng cách gần gây ra hiện tượng điện giật.

02 ĐỊNH LUẬT COULOMB

HS làm việc cá nhân, nghiên cứu SGK, tìm hiểu nội dung về định luật Coulomb và trả lời câu hỏi

Phát biểu định luật Coulomb.

Nhận xét về phương và chiều của lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm

1. ĐỊNH LUẬT COULOMB

Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó (Hình 11.5), có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của đại lượng; q₁, q₂ là các giá trị đại số của hai điện tích.

Trong hệ đơn vị SI,  với  là hằng số điện.

Thảo luận 3 (SGK – tr71)

Các cặp lực  và   trong Hình 11.5 có phải là các cặp lực cân bằng không? Vì sao?

Trả lời

Các cặp lực  và   không phải các cặp lực cân bằng vì chúng tuy cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn nhưng lại đặt vào hai vật khác nhau. Cặp lực  và   là cặp lực trực đối.

Thảo luận 4 (SGK – tr71)

Một mẩu sắt nhỏ 6 g có thể chứa khoảng 10²⁴ electron. Vậy vì sao các electron này không bay ra khỏi mẩu sắt, mặc dù giữa chúng luôn tồn tại lực đẩy?

Trả lời

Vì trong nguyên tử còn có hạt nhân mang điện tích dương, lực tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân và electron đủ lớn để giữ cho electron không bị bay ra khỏi mẩu sắt.

Ví dụ (SGK – tr71)

Tính độ lớn lực tương tác tĩnh điện giữa electron và proton. Biết khoảng cách giữa electron – proton là r = 5,3.10^-11m và môi trường giữa chúng là chân không. Electron và proton lần lượt tích điện âm và dương với cùng độ lớn của điện tích nguyên tố.