Xét hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau mang các điện tích q1 và q2 đặt trong không khí

Bài 11.12 (VD) trang 42 Sách bài tập Vật Lí 11: Xét hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau mang các điện tích q₁ và q₂ đặt trong không khí cách nhau 2 cm, đẩy nhau bằng một lực có độ lớn 2,7.10^-4 N. Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau rồi lại đưa về vị trí ban đầu thì lực đẩy giữa chúng có độ lớn 3,6.10^-4 N. Tính q₁ và q₂.

Trả lời

Ban đầu: $F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{R^2}\Rightarrow \left|q_1{q}_2\right|=\frac{F{R}^2}{k}\Rightarrow q_1{q}_2=1,2\cdot {10}^{-17}{\text{C}}^2$ .

Vì hai quả cầu như nhau và hệ cô lập về điện, nên sau khi tiếp xúc điện tích trên mỗi quả cầu là $q_1^{\text{'}}=q_2^{\text{'}}=\frac{q_1+q_2}{2}$ .

Khi đó: $F^{\text{'}}=\frac{k}{R^2}{\left(\frac{q_1+q_2}{2}\right)}^2\iff {\left(q_1+q_2\right)}^2=\frac{4F^{\text{'}}{R}^2}{k}\iff q_1+q_2=\pm \sqrt{\frac{4F^{\text{'}}{R}^2}{k}}=\pm {8.10}^{-9}\text{C. }$

Trường hợp 1: $q^2-{8.10}^{-9}q+1,{2.10}^{-17}=0$ .

Suy ra: $\left\{\begin{array}{l}{q}_1={2.10}^{-9}\text{C}\\ q_2={6.10}^{-9}\text{C}\end{array}\right.$  hoặc $\left\{\begin{array}{l}{q}_1={6.10}^{-9}\text{C}\\ q_2={2.10}^{-9}\text{C}\end{array}\right.$

Trường hợp 2: $q^2+{8.10}^{-9}q+1,{2.10}^{-17}=0$ .

Suy ra: $\left\{\begin{array}{l}{q}_1=-{2.10}^{-9}\text{C}\\ q_2=-{6.10}^{-9}\text{C}\end{array}\right.$  hoặc $\left\{\begin{array}{l}{q}_1=-{6.10}^{-9}\text{C}\\ q_2=-{2.10}^{-9}\text{C}\end{array}\right.$

Xem thêm các bài giải SBT Vật lí lớp 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 8: Giao thoa sóng

Bài 9: Sóng dừng