Hai quả cầu nhỏ có điện tích q1 = 10-7 C và q2 = 4.10-7 C tác dụng vào nhau một lực 0,9 N. Tính khoảng cách giữa chúng trong 2 trường hợp:
a/ Hai quả cầu đặt trong không khí.
b/ Hai quả cầu đặt trong môi trường có hằng số điện môi bằng 4.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
a. F = k q 1 q 2 ε r 2 → F = 9.10 9 ( − 10 − 7 ) .4.10 − 7 1.0 , 06 2 = 0 , 1 N
b. F = k q 1 q 2 ε r 2 → F = 9.10 9 2.10 − 8 .4 , 5.10 − 8 r 2 = 0 , 1 N → r = 9.10 − 3 m = 9 m m
→ F = k q 1 q 2 ε r 2 → r 2 = k q 1 q 2 ε F → r = k q 1 q 2 ε F = 9.10 9 2.10 − 7 . − 2.10 − 7 1.0 , 6 = 0 , 03
Hay r = 3 cm.
a) Số electron thừa ở quả cầu A: N1 = 3 , 2.10 − 7 1 , 6.10 − 19 = 2.1012 electron.
Số electron thiếu ở quả cầu B: N2 = 2 , 4.10 − 7 1 , 6.10 − 9 = 1,5.1012 electron.
Lực tương tác điện giữa chúng là lực hút và có độ lớn:
F = k | q 1 q 2 | r 2 = 9 . 10 9 | − 3 , 2.10 − 7 .2.4.10 − 7 | ( 12.10 − 2 ) 2 = 48 . 10 - 3 (N).
b) Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau rồi tách ra, điện tích của mỗi quả cầu là: q 1 ' = q 2 ' = q’ = q 1 + q 2 2 = − 3 , 2.10 − 7 + 2 , 4.10 − 7 2 = - 0,4.10-7 C; lực tương tác giữa chúng lúc này là lực đẩy và có độ lớn:
F’ = k | q 1 ' q 2 ' | r 2 = 9 . 10 9 | ( − 4.10 − 7 ) . ( − 4.10 − 7 ) | ( 12.10 − 2 ) 2 = 10 - 3 N.
Lực tĩnh điện F = k q 1 q 2 ε r 2 ⇒ F . r 2 . ε = k q 1 q 2 không đổi.
Khi điện môi không đồng nhất: khoảng cách mới giữa hai điện tích: r m = å d i ε i
(Khi đặt hệ điện tích vào môi trường điện môi không đồng chất, mỗi điện môi có chiều dày là di và hằng số điện môi ɛi thì coi như đặt trong chân không với khoảng cách tăng lên là ( d i ε − d i )
Ta có : Khi đặt vào khoảng cách hai điện tích tấm điện môi chiều dày d thì khoảng cách mới tương đương là r m = r 1 + r 2 = d 1 + d 2 ε = 0 , 15 + 0 , 05 4 = 0 , 25 m
Vậy : F 0 . r 0 2 = F . r 2 ⇒ F = F 0 r 0 r 2 = 5.10 − 5 0 , 2 0 , 25 2 = 5.10 − 5 . 16 25 = 3 , 2.10 − 5 N
Hoặc dùng công thức:
F = F 0 . r 1 r 1 + d ( ε − 1 ) 2 = 5.10 − 5 . 0 , 2 0 , 2 + 0 , 05 ( 4 − 1 ) 2 = 5.10 − 5 . 0 , 2 0 , 25 2 = 3 , 2.10 − 5 N
Áp dụng định luật Cu lông ta có: \(F=k\frac{\left|q_1q_2\right|}{\varepsilon.r^2}\)
\(\Rightarrow r^2=9.10^9\frac{\left|10^{-7}.4.10^{-7}\right|}{\varepsilon.F}\)
a/ Trong không khí \(\varepsilon=1\)
\(\Rightarrow r^2=9.10^9\frac{\left|10^{-7}.4.10^{-7}\right|}{0,9}\)\(\Rightarrow r=0,02m=2cm\)
b/ Trong điện môi \(\varepsilon=4\)
\(\Rightarrow r^2=9.10^9\frac{\left|10^{-7}.4.10^{-7}\right|}{4.0,9}\)
\(\Rightarrow r=0,01m=1cm\)