Giải bài tập vật lí lớp 11 kết nối tri thức Bài 17 Khái niệm điện trường

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Hai quả cầu tích điện cùng dấu được treo bằng hai sợi dây mảnh không dẫn điện như hình bên. Tại sao chúng không tiếp xúc nhưng vẫn tương tác được với nhau?

I. KHÁI NIỆM ĐIỆN TRƯỜNG

Hoạt động

Đặt điện tích q cách điện tích Q một khoảng r (Hình 17.1)

1. Có phải không khí đã truyền tương tác điện từ điện tích Q tới điện tích q hay không?
2. Vùng không gian bao quanh một nam châm có từ trường. Tương tự như vậy, vùng không gian bao quanh một điện tích có điện trường. Ta có thể phát hiện sự tồn tại của điện trưởng bằng cách nào ?

II. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

Hoạt động 1:

Hãy chứng tỏ rằng vectơ cường độ điện trường $\vec{E}$ có:
+ Phương trùng với phương của lực điện tác dụng lên điện tích.
+ Chiều cùng với chiều của lực điện khi q > 0 ngược chiều với chiều của lực điện khi q < 0
+ Độ lớn của vectơ cường độ điện trưởng $\vec{E}$ bằng độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1C đặt tại điểm ta xét.

Hoạt động 2: Xét điện trường của điện tích Q=$6.10^{-14} $C sử dụng đoạn thẳng dài 1 cm để biểu diễn cho độ lớn vectơ cường độ điện $E=\frac{10^{-10}}{6\pi \varepsilon _{0}}$(V / m). Hãy tính và vẽ vectơ cường độ điện trường tại một điểm cách Q một khoảng 2 cm và 3 cm.

Câu hỏi 1: Hãy chứng tỏ rằng: Độ lớn cường độ điện trường tại một điểm trong công thức (17.1) bằng độ lớn của lực điện tác dụng lên một đơn vị điện tích đặt tại điểm đó.

Câu hỏi 1: Một điện tích điểm Q = $6.10 ^ {- 13}$ C đặt trong chân không.

a) Xác định phương, chiều, độ lớn của cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại một điểm cách nó một khoảng 1 cm, 2 cm, 3 cm.
b) Nhận xét về cường độ điện trường ở những điểm gần điện tích Q và ở những điểm cách xa điện tích Q.
c) Từ các nhận xét trên, em hãy mô tả cường độ điện trường do một điện tích điểm dương Q đặt trong chân không gây ra tại một điểm cách nó một khoảng r. Vẽ hình minh hoạ.

Hoạt động 3: Nếu trong không gian có hai điện tích điểm dương $Q_{1} = Q_{2}$ được đặt ở hai điểm B và C, một điện tích thử q được đặt tại một điểm A như Hình 17.4. Hãy mô tả bằng hình vẽ lực điện tổng hợp do $Q_{1}$ và $Q_{2}$ tác dụng lên điện tích thử q.

Câu hỏi 2: Đặt điện tích điểm $Q_{1} = 6.10 ^ {- 8}$ C tại điểm A và điện tích điểm $Q_{2} = - 2.10 ^ {- 8 } C$ tại điểm B cách A một khoảng bằng 3 cm (Hình 17.5). Hãy xác định những điểm mà cường độ điện trường tại đó bằng 0.

Câu hỏi 3: Cho tam giác ABC vuông tại A có AB = 3 cm và AC = 4 cm. Tại điểm B ta đặt điện tích $Q_{1} = 4,5.10 ^ {- 8} $ C tại điểm C ta đặt điện tích $Q_{2} = 2,1 ^{ - 8} $C
a) Tính độ lớn của cường độ điện trường do mỗi điện tích trên gây ra tại A.
b) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A.

Câu hỏi 4: Một hạt bụi mịn loại pm2.5 có điện tích bằng $1,6.10^{-19}$ C lơ lửng trong không khí ở nơi có điện trường của Trái Đất bằng 120 V/m. Bỏ qua trọng lực, tính lực điện của Trái Đất tác dụng lên hạt bụi mịn và từ đó giải thích lí do hạt bụi loại này thường lơ lửng trong không khí.

III. ĐIỆN PHỔ

Hoạt động 1

Em hãy quan sát Hình 17.6 và đưa ra nhận xét về đặc điểm của điện phổ:

a) Ở những vùng có điện trưởng mạnh hơn tức là ở gần điện tích hơn.
b) Ở những vùng có điện trường yếu hơn tức là ở xa điện tích hơn.
c) Ở điện trường có một điện tích và điện trường có nhiều diện tích.

Hoạt động 2: Quan sát Hình 17.7 và các nhận xét trên, em hãy vẽ các đường sức điện của một điện tích âm; các đường sức điện của hai điện tích âm Q₁ = Q₂ < 0 đặt gần nhau.