Tiết tự chọn 1: Điện tích, điện trường
Kiến thức cơ bản
Tĩnh điện học
Định luật bảo toàn điện tích
Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điệnt ích luôn luôn là một hằng
số.
Định luật Culông.
Kết quả thực nghiệm được nêu lên thành định luật sau đây gọi là định luật
Culông:
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ với
tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách
giữa chúng. Lực tương tác có phương trùng với đường thẳng nối hai điệnt
ích.
Nếu gọi q
1
, q
2
là độ lớn của hai điện tích điểm, r là khoảng cách giữa chúng
(với hai quả cầu nhỏ mang điện thì r là khoảng cách giữa hai tâm các quả
cầu), ta có biểu thức của định luật.
F=

2
21
r
qkq
Trong đó k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào cách chọn đơnv ị các đại lượng.
Trong hệ đơn vị SI (bảng đơn vị đo lường hợp pháp của Việt Nam) đơnv ị
điện tích có tên gọi là culông, kí hiệu là C.
Khi đó:
k = 9.10

(15.2)
Nếu q > 0 thì F cùng chiều với E; một điện tích dương lúc đầu đứng
yên sẽ di chuyển theo chiều vectơ cường độ điện trường. Còn lực điện tác
dụng lên điện tích âm lại có chiều ngược với chiều vectơ cường độ điện
trường.
c) Cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm Q.
Do đó cường độ điện trường E gây bởi điện tích Q tại điểm cách nó một
khoảng r có độ lớn.
E=k
2
r
Q
ε
Có phương là phương của đường thẳng nối điện tích và điểm đó chiều
hưóng ra xa Q nếu Q > 0, hướng về Q < 0 (H.15.1a)
Kết quả trên đây đúng cho cả vật hình cầu mang điện tích phân bố đều
khi ta xét cường độ điện trường tại một điểm ở bên ngoài hình cầu, khi đó r
là khoảng cách từ tâm hình cầu đến điểm đó.
d) Cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra:
Trong trường hợp có nhiều điện tích điểm Q
1
, Q
2
... (H.15.1b) thì tại điểm ta
xét, chúng gây ra các điện trường có cường độ tương ứng là E
1
, E
2
... Cường
độ điện trường tổng hợp tại điểm đó bằng tổng các vectơ cường độ điện

= F. BD + F. DH
= qEd
1
+ qEd
2
= qE(d
1
+ d
2
)
=qEd (17.2)
A
BMC
= F.BH = qEd
(17.3)
Trong đó d là hình chiếu của đường đi trên một đường sức bất kì.
Kết quả nói trên cho thấy công A
BC
không phụ thuộc vào đường đi của
điện tích q từ B đến C.
Công của lực điện là di chuyển một điện tích từ điểm này đến điểm
khác trong điện trường (tĩnh) tỉ lệ với độ lớn điện tích di chuyển, không phụ
thuộc vào hình dạng đường đi, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm
cuối.
Các bài tập:
Câu 1: Chọn câu phát biểu đúng
B
D
C
E

N. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi đưa ra vị trí cũ, chúng đẩy
nhau một lực F’ =2,025.10
-4
N. Tính q
1
,q
2
.
ĐS: q
1
, q
2
có thể là một trong 4 cặp sau đây:





−=
=
−
−
C2.10q
C8.10q
8
2
8
1
;


;





−=
=
−
−
C8.10q
C2.10q
8
2
8
1
.
Câu 5: Hai điện tích đặt trong không khí, cách nhau một khoảng R =20cm
tương tác với nhau một lực nào đó, khi hai điện tích đó đặt trong dầu có ε=4.
Hỏi khi đặt trong dầu khoảng cách phải bằng bao nhiêu để lực tương tác
giữa hai điện tích bằng lực tương tác giữa hai điện tích trong không khí?
ĐS: r’=10cm.
F
FF
F
r
r r r
a. b. c. d.
Câu 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một
đoạn R =4cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F =10

-1
.
Tiết tự chọn 2:
Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế
Cường độ điện trường và hiệu điện thế là những đại lượng đặc trưng định
lượng cho điện trường. Cường độ điện trường đặc trưng cho điện trường về
phương diện tác dụng lực, cònhiệu điện thế đặc trưng cho điện trường về
phương diện năng lượng. Do đó giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế
có mối liên hệ với nhau. Ta hãy xét mối liên hệ đó trong trường hợp điện
trường đều.
E = U/d (19.4)
Cường độ điện trường gây ra trong điện môi nhỏ hơn cường độ điện trường
trong chân không ε lần E=
ε
0
E
Điện dung của tụ điện C=
U
Q
Đơn vị điện dung là Fara (F)
Ngoài ra còn dùng: Micrôfara µF=10
-6
F
Picrôfara pF=10
-12
F
Nanôfara nF=10
-9
F
Điện dung của tụ điện phẳng C=

b
=U
1
+U
2
+…+U
n
Nếu có hai tụ ghép nối tiếp C
b
=
21
21
CC
CC
+
Công thức tính điện tích, hiệu điện thế và
điện dung của bộ tụ ghép song song:
Điện tích: Q
b
=Q
1
+Q
2
+Q
3
+…+Q
n
Điện dung: C
b
=C

QCUQU
222
22
==
Mật độ năng lượng điện trường w=
9
2
10.9.8
π
ε
E
Câu 1: Có 3 điện tích điểm có cùng độ lớn |q|=10
-8
C, đặt tại ba đỉnh của một
tam giác đều cạnh a=3cm trong chân không. Xác định cường độ điện trường
tại điểm đặt mỗi điện tích do hai điện tích kia gây ra trong hai trường hợp:
a. Ba điện tích cùng dấu
b. Có một điện tích trái dấu với hai điện tích kia.
Câu 2: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích q giữa hai
điểm có hiệu điện thế U=2kV là 0,01J. Tính độ lớn của điện tích đó?
Câu 3:Hai bản kim loại đặt nằm ngang song song và cách nhau một khoảng
là d=10cm, hiệu điện thế giữa hai bản là U=100V. Từ một điểm cách bản âm
một khoảng là 4cm, một electron có vận tốc ban đầu v
0
=3.10
6
m/s chuyển
động dọc theo hướng đường sức điện về phía bản âm. Electron chuyển động
như thế nào? Cho biết điện trường giữa hai bản kim loại là điện trường đều
và bỏ qua tác dụng của trọng trường.

, C
2
mắc nối tiếp và khi C
1
, C
2
mắc song song.
Câu 5: Đặt vào hai bản tụ điện không khí một hiệu điện thế U=3,9.10
4
V.
Khoảng cách giữa hai bản d=1,5cm.
a. Hỏi tụ điện có bị đánh thủng không? Cho biết không khí trở thành dẫn
điện khi cường độ điện trường lớn hơn giá trị giới hạn E
k
=3.10
6
V/m.
b. Nếu khi đó lại đặt vào giữa hai bản tụ một tấm thủy tinh có bề dày 3mm,
có hằng số điện môi ε=7 thì tụ điện có bị đánh thủng không? Cho biết cường
độ điện trường giới hạn của thủy tinh là E
t
=10
7
V/m.
Câu 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình. Cho biết
C
1
=1µF, C
2
=2µF, U

2
C
1
+
-
U
2
1
K
2
+
-
- Nguồn điện
Các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện
tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của
nó và được đo bằng công của lực lạ khi một đơn vị điện tích dương dịch
chuyển ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.
E=
q
A
Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.
Cấu tạo của pin điện hóa gồm các cực là các vật dẫn kim loại có bản chất
khác nhau nhúng vào dung dịch điện phân.
Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và
giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị suất điện động của pin. Khi đó
năng lượng hóa học chuyển thành năng lượng dự trử trong nguồn điện.
Acquy là nguồn điện hóa học dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch; nó
tích trử năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng lúc phát điện.
- Công, công suất của dòng điện

chạy trong một mạch điện kín đơn giản gồm một nguồn điện với mạch ngoài
là một điện trở được phát biểu như sau:
Cường độ dòng điện trong mạch điện kín tỷ lệ thuận với suất điện động
nguồn điện tỷ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch điện đó
I=
rR
E
N
+
Tích cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và điện trở của nó được gọi là
độ giảm điện thế trên đoạn mạch đó. Suất điện động của nguồn điện có giá
trị bằng tổng độ giảm điện thế mạch ngoài và mạch trong:
E=IR
N
+Ir
Hiện tượng đoản mạch xáy ra khi nối hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn
có điện trở rất nhỏ. Khi đoản mạch cường độ dòng điện chạy qua nguồn có
cường độ lớn và có hại.
Định luật Ôm cho toàn mạch phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa
năng lượng.
Đối với đoạn mạch có nguồn phát dòng điện có chiều đi ra cực dương và đi
vào cực âm. Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu AB của đoạn mạch trong đó đầu
A nối với cực dương của nguồn điện: U
AB
=E-I(r+R)
Một dụng cụ thiết bị điện là máy thu điện nếu có biến đổi một phần điện
năng tiêu thụ thành dạng năng lượng khác ngoài nhiệt năng.
Suất phản điện của máy thu là đại lượng có giá trị bằng số điện năng mà

1
+E
2
+…+E
n
.
Điện trở của bộ nguồn mắc nối tiếp bằng tổng điện trở các nguồn điện trong
bộ
r
b
=r
1
+r
2
+…+r
n
.
Hai nguồn điện có suất điện động E
1
, r
1
và E
2
, r
2
được mắc xung đối trong đó
E
1
>E
2