Bài 2. THUYẾT ELECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. Thuyết êlectron

1. Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố

- Nguyên tử cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh.

- Electron có điện tích -1,6.$10^{-19}$C và proton có điện tích +1,6.$10^{-19}$C, chúng là điện tích nguyên tố.

2. Thuyết êlectron

Nội dung cơ bản của thuyết electron như sau:

- Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.

- Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một electron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm.

- Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng và các tính chất điện của các vật gọi là thuyết êlectron.

II. Vận dụng

1. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện

Vật (chất) dẫn điện là vật (chất) có chứa các điện tích tự do.

Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do.

2. Sự nhiễm điện do tiếp xúc

Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.

3. Sự nhiễm điện do hưởng ứng

Đưa một vật A đã nhiễm điện lại gần một vật dẫn trung hòa điện B sẽ làm cho B cũng bị nhiễm điện gọi là sự nhiễm điện do hưởng ứng (hay hiện tượng cảm ứng tĩnh điện).

III. Định luật bảo toàn điện tích

Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.

Hệ vật cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ.

B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Hiểu và trình bày được nội dung chính của thuyết êlectron.

2. Từ nội dung của thuyết êlectron:

a) Trình bày được ý nghĩa các khái niệm vật mang điện, vật nhiễm điện

b) Giải thích được tính chất dẫn điện hoặc tính chất cách điện của một vật nào đó.

c) Giải thích được ba hình thức nhiễm điện đã biết.

3. Hiểu và phát biểu được định luật bảo toàn điện tích.

C. ĐỀ BÀI TẬP

Bài 1

Vật A nhiễm điện dương đưa lại gần vật dẫn B trung hòa điện được đặt cô lập thì vật B cũng nhiễm điện, là do điện tích trên vật

A. B tăng lên.

B. B giảm đi.

C. B được phân bố lại.

D. A truyền sang vật B.

Bài 2

Vật dẫn A trung hòa điện đặt tiếp xúc với vật dẫn B đang nhiễm điện dương thì vật A cũng nhiễm điện dương, là do

A. điện tích dương từ vật B di chuyển sang vật B.

B. ion âm từ vật A di chuyển sang vật B.

C. electron di chuyển từ vật A sang vật B.

D. electron di chuyển từ vật B sang vật A.

Bài 3

Một thanh nhựa và một thanh đồng (có tay cầm cách điện) có kích thước bằng nhau. Lần lượt cọ xát hai thanh vào một miếng dạ, rồi đưa lại gần một quả cầu bấc không mang điện, thì:

A. thanh kim loại hút mạnh hơn.

B. thanh nhựa hút mạnh hơn.

C. Hai thanh hút như nhau.

D. Không thể xác định được thanh nào hút mạnh hơn.

Bài 4

Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang các điện tích $q_{1}$, $q_{2}$ đặt trong không khí, cách nhau một đoạn R = 20cm. Chúng hút nhau bằng lực F = 3,6.$10^{-4}$N. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về khoảng cách cũ, chúng đẩy nhau bằng lực F' = 2,0.$10^{-4}$N.

Tính $q_{1}$, $q_{2}$.

D. HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1. C

Khi đặt vật A nhiễm điện dương lúc gần vật dẫn B trung hòa điện thì do lực hút tĩnh điện giữa vật nhiễm điện dương và electron trên vật dẫn trung hòa, nên có sự phân bố lại điện tích trên vật dẫn trung hòa điện: phần vật B gần vật A tích điện âm (trái dấu với điện tích của vật A), phần xa vật A tích điện dương (cùng dấu với điện tích của vật A).

Bài 2. C

Khi cho vật A trung hòa tiếp xúc với vật B nhiễm điện dương thì một số electron trên vật A sẽ di chuyển sang vật B làm cho vật A cũng nhiễm điện dương.

Bài 3. B

Bài 4

Ban đầu, F là lực hút, $q_{1}$ và $q_{2}$ trái dấu: $q_{1}$$q_{2}$ < 0

Ta có:

Suy ra:

Cho hai quả cầu tiếp xúc, điện tích trên các quả cầu được phân bố lại. Vì các quả cầu giống nhau nên các điện tích của chúng bằng nhau: $q'_{1}$ = $q'_{2}$. Theo định luật bảo toàn điện tích ta có:

Vì $q_{1}$, $q_{2}$ trái dấu nên ta chưa biết được dấu của tổng ($q_{1}$ + $q_{2}$).

Ta có hệ phương trình:

- Trường hợp 1: $q_{1}$ + $q_{2}$ = +6.$10^{-8}$(C).

$q_{1}$, $q_{2}$ là nghiệm của phương trình:

$x^{2}$ – 6.$10^{-8}$x + 16.$10^{-16}$ = 0

Giải phương trình, ta được:

$x_{1}$ = +8.$10^{-8}$; $x_{2}$ = -2.$10^{-8}$

- Trường hợp 2: $q_{1}$ + $q_{2}$ = -6.$10^{-8}$(C)

$q_{1}$, $q_{2}$ là nghiệm của phương trình:

$x^{2}$ + 6.$10^{-8}$x + 16.$10^{-16}$ = 0

Giải phương trình, ta được:

$x_{3}$ = -8.$10^{-8}$; $x_{4}$ = 2.$10^{-8}$

Vậy $q_{1}$, $q_{2}$ có thể có một trong bốn cặp giá trị sau: