Công thức Vật lí 11 chương Điện trường

1. Tổng hợp công thức chương Sóng

- Điện tích nguyên tốc có giá trị bằng độ lớn điện tích của một hạt mang điện tồn tại độc lập trong tự nhiên và có giá trị: e = 1,6.10^-19 C

- 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.

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, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

$F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{r^2}$

Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng, q₁, q₂ là các giá trị đại số của hai điện tích. Trong hệ đơn vị SI, $k=\frac{1}{4{\mathrm{\pi \epsilon }}_0}=9.{19}^9\frac{N{m}^2}{C^2}$ với ${\epsilon }_0=8,85.{10}^{-12}\frac{C^2}{N{m}^2}$ là hằng số điện.

Lưu ý: khi đặt hai điện tích vào một môi trường điện môi đồng chất, lực tương tác tĩnh điện sẽ giảm e lần so với khi đặt chúng trong chân không.

Lưu ý: Xét điện tích q chịu tác dụng vởi lực tĩnh điện của n điện tích điểm, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q được xác định: $\overrightarrow{F_q}=\overrightarrow{F_{1q}}+\overrightarrow{F_{2q}}+...+\overrightarrow{F_{nq}}$

Cường độ điện trường

- Cường độ điện trường do điện tích Q sinh ra tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường về mặt tác dụng lực tại điểm đó. Đây là một đại lượng vecto và được xác định bởi biểu thức: $\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{q}$

Với $\overrightarrow{F}$ là lực do điện tích Q tác dụng lên một điện tích q đặt tại điểm đó.

Đơn vị cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m).

- Độ lớn của cường độ điện trường là: $E=\frac{F}{q}$

Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích điểm

Cường độ điện trường của một điện tích điểm: Q > 0 và Q < 0

Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách điện tích một đoạn r trong chân không có phương nằm trên đường thẳng nối điện tích và điểm M, có chiều hướng ra xa điện tích nếu Q > 0 và hướng lại gần điện tích nếu Q < 0, có độ lớn là

$E=k\frac{\left|Q\right|}{r^2}$

Lưu ý:

- Cường độ điện trường do điện tích Q gây ra tại một điểm trong môi trường điện môi sẽ giảm e lần so với điểm trong chân không: $E=k\frac{\left|Q\right|}{\epsilon r^2}$

- Xét hệ có n điện tích điểm Q1, Q2, …,Qn. Cường độ điện trường do mỗi điện tích điểm gây ra tại điểm M là $\overrightarrow{E_1};\overrightarrow{E_2};...;\overrightarrow{E_n}$. Khi đó, cường độ điện trường tổng hợp tại điểm M là: $\overrightarrow{E_m}=\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}+...+\overrightarrow{E_n}$

Công của lực điện

Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, lực điện là lực thế và điện trường là một trường thế.

$A_{AB}=qE\overline{A\text{'}B\text{'}}$

Thế năng điện

Thế năng điện của một điện tích q tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường để dịch chuyển điện tích q từ điểm đó ra xa vô cùng.

$W_A=A_{A\infty }$

Trong hệ SI, thế năng điện có đơn vị là jun (J).

Điện thế

Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho thế năng điện tại vị trí đo và được xác định bằng công mà ta cần thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó:

$V_A=\frac{A{\text{'}}_{\infty A}}{q}$

Trong hệ SI, điện thế có đơn vị là vôn (V).

Hiệu điện thế

Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường để dịch chuyển một đơn vị điện tích giữa hai điểm đó và được xác định bằng biểu thức:

$U_{AB}=V_A-V_B=\frac{A_{AB}}{q}$

Trong hệ SI, hiệu điện thế có đơn vị là vôn (V).

Mối liên hệ giữa cường độ điện trường với hiệu điện thế

$E=\frac{U}{d}$

Với d là khoảng cách giữa hai điểm đang xét trên phương của vecto cường độ điện trường.

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu song song với vecto cường độ điện trường

Tốc độ của hạt electron tại bản dương (vận tốc ban đầu bằng 0): $v=\sqrt{\frac{2q_{e}Ed}{m}}$

Điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu vuông góc với vecto cường độ điện trường

- Quỹ đạo chuyển động của electron giống với quỹ đạo của chuyển động ném ngang

- Trên phương Ox: electron chuyển động thẳng đều với tốc độ v₀.

- Trên phương Oy: lực điện $\overrightarrow{F}$ gây ra gia tốc $\overrightarrow{a}=\frac{q_e.\overrightarrow{E}}{m}$

Điện dung của tụ điện

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, kí hiệu là C và được xác định bởi công thức:

$C=\frac{Q}{U}$

Trong hệ SI, điện dung có đơn vị là fara (F).

Lưu ý: điện dung của tụ điện phẳng được xác định bằng công thức: $C=\frac{\epsilon S}{4\mathrm{\pi kd}}$ với d là khoảng các giữa hai bản tụ, S là diện tích đối diện của hai bản tụ.

Bộ tụ điện ghép nối tiếp

$\frac{1}{C_b}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+...+\frac{1}{C_n}$

$U=U_1+U_2+...+U_n$

$Q=Q_1=Q_2=...=Q_n$

Bộ tụ điện ghép song song

$U=U_1=U_2=...=U_n$

$Q=Q_1+Q_2+...+Q_n$

$C_b=C_1+C_2+...+C_n$

2. Bài tập vận dụng

Bài 1: Câu 1. Khi nói về sự tương tác điện, trong các nhận định dưới đây, nhận định nào là sai?

A. Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau.

B. Các điện tích khác loại thì hút nhau.

C. Hai thanh nhựa giống nhau, sau khi cọ xát với len dạ, nếu đưa lại gần thì chúng sẽ hút nhau.

D. Hai thanh thủy tinh sau khi cọ xát vào lụa, nếu đưa lại gần nhau thì chúng sẽ đẩy nhau.

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải: Vì 2 thanh nhựa giống nhau khi cọ như nhau sẽ tích điện cùng loại và chúng sẽ phải đẩy nhau.

Bài 2: Chọn phát biểu sai?

A. Có hai loại điện tích là điện tích dương và điện tích âm

B. Các điện tích có thể hút nhau hoặc đẩy nhau

C. Hai quả cầu nhỏ nhiễm điện đặt xa nhau thì có thể coi chúng là các điện tích điểm

D. Khi hút nhau các điện tích sẽ dịch chuyển lại gần nhau

Lời giải:

Đáp án: D

HD Giải: Lực tương tác tĩnh điện có độ lớn rất nhỏ nên không thể làm dịch chuyển các điện tích.

Bài 3: Hai chất điểm mang điện tích q₁, q₂ khi đặt gần nhau chúng đẩy nhau. Kết luận nào sau đây không đúng?

A. q₁ và q₂ đều là điện tích dương.

B. q₁ và q₂ đều là điện tích âm.

C. q₁ và q₂ trái dấu nhau.

D. q₁ và q₂ cùng dấu nhau.

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải: Hai điện tích trái dấu thì đẩy nhau

Bài 4: Có hai điện tích điểm q₁ và q₂, chúng hút nhau. Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. q₁ > 0 và q₂ > 0

B. q₁ < 0 và q₂ < 0.

C. q₁.q₂ > 0

D. q₁.q₂ < 0.

Lời giải:

Đáp án: D

HD Giải: Hai điện tích trái dấu (q₁.q₂ < 0) thì hút nhau

Bài 5: Điện tích điểm là

A. vật có kích thước rất nhỏ.

B. vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét

C. vật chứa rất ít điện tích.

D. điểm phát ra điện tích.

Lời giải:

Đáp án: B

HD Giải: Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét

Bài 6: Trong các cách sau, cách nào có thể làm nhiễm điện cho một vật?

A. Cọ chiếc vỏ bút lên tóc.

B. Đặt một nhanh nhựa gần một vật đã nhiễm điện.

C. Đặt một vật gần nguồn điện.

D. Cho một vật tiếp xúc với viên pin.

Lời giải:

Đáp án: A

HD Giải: Đây là hiện tượng nhiễm điện do co cọ xát.

Bài 7: Nhận xét nào sau đây không đúng về điện môi?

A. Điện môi là môi trường cách điện.

B. Hằng số điện môi của chân không bằng 1.

C. Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần.

D. Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1

Lời giải:

Đáp án: D

HD Giải: Hằng số điện môi của chân không bằng 1 là nhỏ nhất

Bài 8: Sẽ không có ý nghĩa khi ta nói về hằng số điện môi của

A. hắc ín ( nhựa đường).

B. nhựa trong.

C. thủy tinh.

D. nhôm.

Lời giải:

Đáp án: D

HD Giải: Điện môi là môi trường cách điện, nhôm dẫn điện không phải là điện môi

Bài 9: Hệ thức nào sau đây là công thức của định luật Cu – lông?

Lời giải:

Đáp án: A

HD Giải:

Bài 10: Có thể áp dụng định luật Cu – lông để tính lực tương tác trong trường hợp

A. tương tác giữa hai thanh thủy tinh nhiễm đặt gần nhau.

B. tương tác giữa một thanh thủy tinh và một thanh nhựa nhiễm điện đặt gần nhau.

C. tương tác giữa hai quả cầu nhỏ tích điện đặt xa nhau.

D. tương tác điện giữa một thanh thủy tinh và một quả cầu lớn.

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải: Lực cu-lông áp dụng cho các điện tích điểm.

Bài 11: Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong không khí

A. tỉ lệ với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích

B. tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 điện tích

C. tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích

D. tỉ lệ nghich với khoảng cách giữa 2 điện tích

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải: Lực điện tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Bài 12: Cách biểu diễn lực tương tác giữa hai điện tích đứng yên nào sau đây là sai?

Lời giải:

Đáp án: B

HD Giải: Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau.

Bài 13: Khẳng định nào sau đây không đúng khi nói về lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong chân không?

A. có phương là đường thẳng nối hai điện tích

B. có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích

C. có độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích

D. là lực hút khi hai điện tích trái dấu

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải: Lực điện tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Bài 14: Hai điện tích điểm đều bằng +q đặt cách xa nhau 5cm. Nếu một điện tích được thay bằng –q, để lực tương tác giữa chúng có độ lớn không đổi thì khoảng cách giữa chúng bằng

A. 2,5cm

B. 5cm

C. 10cm

D. 20cm

Lời giải:

Đáp án: B

HD Giải: Độ lớn điện tích không đổi, để lực tương tác không đổi thì khoảng cách phải không đổi.

Bài 15: Hai điện tích q₁ = q, q₂ = -3q 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

A. F

B. 3F

C. 1,5F

D. 6F

Lời giải:

Đáp án: A

HD Giải: Theo định luật III Niu-tơn thì lực tương tác giữa hai điện tích có cùng độ lớn là F

Bài 16: Khi khoảng cách giữa hai điện tích điểm trong chân không giảm xuống 3 lần thì độ lớn lực Cu – lông

A. tăng 9 lần.

B. tăng 3 lần.

C. giảm 9 lần.

D. giảm 3 lần.

Lời giải:

Đáp án: A

HD Giải: F tỉ lệ nghich với r², nên r giảm 3 thì F tăng 3² = 9 lần

Xem thêm các dạng bài tập khác:

30 bài tập về Công thức Điện tích Điện trường (2024)

70 Bài tập về Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện (2024)

1000 Bài tập Vật lí 11 Chương 1: Điện tích. Điện trường (có đáp án năm 2023)

70 Bài tập về Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt (2024)

30 bài tập về Điện trường đều (2024)