Ở chuyên mục Vật lý hôm nay, Hyundai Smart Phone tiếp tục chia sẻ lý thuyết định luật Cu-lông và công thức tính định luật Cu-lông bởi đây là một trong những định luật được áp dụng rất nhiều trong quá trình làm bài tập. Do đó, các học sinh cần phải nắm chắc định nghĩa và công thức thì mới làm được bài tập
Định luật Cu-lông là gì?
Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong 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 định luật Cu-lông
F = k.|q1.q2|/εr2
Trong đó:
- q1, q2 là điện tích (C);
- r: là khoảng cách giữa hai điện tích (m).
- ε: hằng số điện môi của môi trường(ε ≥ 1)
- k là hằng số Cu-lông: k = 9.109 (N.m2/c2
Lưu ý: Trong chân không ε = 1 hoặc không khí ε ≈ 1
Biểu diễn lực tương tác giữa 2 điện tích điểm đứng yên
– Điểm đặt: Tại điện tích đang xét.
– Phương: Nằm trên đường thẳng nối hai điện tích điểm.
– Chiều: Hai điện tích cùng dầu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.
– Độ lớn:
Tỉ lệ thuận với tích độ lớn q1, q2
Tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách
F12 = F21 = F = |q1.q2|/r2
Tham khảo thêm:
- Công là gì? Công thức tính công và bài tập có lời giải chi tiết nhất
- Lực đẩy Ác-si-mét là gì? Công thức tính lực đẩy Ác-si-mét kèm VD
- Lý thuyết chuyển động tròn đều và bài tập có đáp án chuẩn 100%
Bài tập áp dụng định luật Cu-lông có lời giải
Ví dụ 1: Hai điện tích q1 = -q; q2 = 4q đặt cách nhau một khoảng r. Nếu điện tích q1 tác dụng lực điện lên điện tích q2 có độ lớn là F thì lực tác dụng của điện tích q2 lên q1 có độ lớn là bao nhiêu?
Lời giải
Theo định luật Cu-lông ta có: Lực tác dụng của điện tích q1 lên q2 và lực tác dụng của điện tích q2 lên q1 bằng nhau:
F12 = F21 = F = |q1.q2|/r2
Ví dụ 2: Cho hai điện tích q1 = 6.10−8C và q2 = 3.10−7C đặt cách nhau 3 cm trong chân không.
a) Tính lực tương tác giữa chúng.
b) Để lực này tăng lên 4 lần thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu?
c) Đưa hệ này vào nước có ε = 81 thì lực tương tác giống câu a. Tìm khoảng cách giữa hai điện tích lúc này.
Lời giải
a) Lực tương tác giữa hai điện tích được biểu diễn như hình vẽ:
b) Khi lực tương tác giữa hai điện tích tăng lên 4 lần, ta có:
F’ =k.|q1.q2|/εr2 = 4F
⇒ F/F’ = F/4F = r’2/r2 ⇔ r’2 = 32 : 4 ⇔ r’ = 1,5 cm
c) Đưa hệ này vào nước, lực tương tác không đổi:
Ví dụ 3: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên đặt cách nhau một khoảng 4cm là F. Nếu để chúng cách nhau 1cm thì lực tương tác giữa chúng là bao nhiêu?
Lời giải
Ta có:
Khi r1 = 4cm : Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích:
F = k.|q1.q2|/εr12
Khi r2 = 4cm : Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích:
F = k.|q1.q2|/εr22
Ví dụ 4:Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau với một lực F = 1,8 N.
Biết q1 + q2 = − 6.10−6C và |q1| > |q2|. Hỏi
a. Xác định loại điện tích của q1 và q2.
b. Tính q1 và q2.
Lời giải
a. Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu; vì q1 + q2 < 0 nên chúng đều là điện tích âm
Do |q1| > |q2| ⇒ q1 = −4.10−6 C và q2 = −2.10−6 C
Ví dụ 5: Trong chân không, cho hai điện tích q1 = −q2 = 10−7 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 8 cm. Xác định lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 10−7 C trong các trường hợp sau:
a) Điện tích q0 đặt tại H là trung điểm của AB.
b) Điện tích q0 đặt tại M cách A đoạn 4 cm, cách B đoạn 12 cm.
c) Điện tích q0 đặt tại N sao cho N cách đều A, B đoạn 8 cm.
d) Điện tích q0 đặt tại C trên đường trung trực AB sao cho C cách AB 3 cm.
Hướng dẫn
a) Gọi F1→, F2→ lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Lực tác dụng F1→, F2→ được biểu diễn như hình
+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 ta có: F→ = F1→ + F2→
+ Vì F1→↑↑F2→ nên: F = F1 + F2 = 0,1125N có phương và chiều như hình vẽ
b) Gọi F1→, F2→ lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Lực tác dụng F1→, F2→ được biểu diễn như hình
+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 ta có: F→ = F1→ + F2→
+ Vì F1→↑↓F2→ nên: F = F1 − F2 = 0,05 (N)
c) Gọi F1→, F2→ lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Vì tam giác ANB đều nên α = 120o
+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0
+ Ta có: F→ = F1→ + F2→
+ Vì F1NF2F là hình thoi nên NF song song với AB nên F→ có phương // AB.
d) Lực do q1 tác dụng lên q0:
+ Định lý hàm cos: 82 = 52 + 52 − 2.5.5cos(180 − α) ⇒ cosα = 7⁄25
Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết về định luật Cu-lông và công thức tính định luật Cu-lông mà chúng tôi đã phân tích phía trên có thể giúp các bạn nhớ lại kiến thức để áp dụng vào làm bài tập. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của chúng tôi
