Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện - Giải BT Vật Lí 11
Bài 4 (trang 20 SGK Vật Lý 11) Viết công thức tính và nêu những đặc điểm của cường độ điện trường của một điện tích điểm.
Bài giải:Độ lớn của cường độ điện trường của một điện tích điểm Q gây ra tại điểm cách nó một khoảng r:
Bài 5 (trang 20): Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm xác định như thế nào?
Bài giải:Vectơ cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm Q1, Q2, Q3, ……, Qi…, Qn gây ra tại một điểm M cách các điện tích khoảng cách lần lượt là r1M, r2M,…, riM,…, rnM được xác định bằng tổng vectơ của cường độ điện trường gây ra bởi các điện tích điểm trong hệ gây ra tại điểm đó.
Trong đó:
Bài 6 (trang 20): Phát biểu nguyên lý chồng chất điện trường?
Bài giải:Nguyên lý chồng chất điện trường: Cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm do nhiều điện tích điểm gây ra bằng tổng các vectơ điện trường gây ra tại điểm đó.
Bài 7 (trang 20): Nêu định nghĩa và các đặc điểm của đường sức điện.
Bài giải:* Định nghĩa
* Các đặc điểm của đường sức điện trường như sau:
- Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện.
- Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ điện trường tại điểm đó.
- Đường sức điện của trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm, hoặc từ một điện tích ra vô cùng.
- Ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau. Còn chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa.
Bài 8 (trang 20): Điện trường đều là gì?
Bài giải:Điện trường đều:
- Điện trường đều có cường độ tại mọi điểm như nhau.
- Vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm có cùng phương, chiều và độ lớn
- Các đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.
Bài 9 (trang 20): Đại lượng nào dưới đây không liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm?
A. Điện tích Q
B. Điện tích thử q.
C. Khoảng cách từ r đến Q và q.
D. Hằng số điện môi của môi trường.
Bài giải:Đáp án đúng là: B
Giải thích:
Đại lượng không liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm là điện tích thử q vì điện trường tại một điểm được tính bằng công thức:
Trong đó: ε là hằng số điện môi của môi trường, rM là khoảng cách từ vị trí M đến điện tích Q.
Bài 10 (trang 21) Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?
A. Niutơn
B. Cu lông
C. Vôn nhân mét.
D. Vôn trên mét.
Bài giải:Đáp án đúng là: D
Giải thích:
Đơn vị đo cường độ điện trường là vôn trên mét.
Bài 11 (trang 21) Tính cường độ điện trường và vẽ vectơ điện trường mà một điện tích điểm +4.10-8 C gây ra tại một điểm cách nó 5 cm trong chân không.
Bài giải:Cường độ điện trường tại điểm M cách điện tích Q một đoạn r = 5 cm = 0,05 m:
Phương và chiều của điện trường được biểu diễn như hình vẽ.
Đáp số: 144000 V/m
Bài 12 (trang 21): Hai điện tích điểm q1 = + 3.10-8 C và q2 = -4.10-8 C được đặt cách nhau 10cm trong chân không. Em hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không. Tại các điểm đó có điện trường hay không?
Bài giải:Điểm có cường độ điện trường bằng không, tức là:
=>
Do vậy, điểm này nằm trên đường thẳng nối hai điện tích.
Vì q1, q2 trái dấu nên điểm này nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích và ở về phía gần q1 (vì q1 < | q2 |)
Ta có:
Và r2 – r1 = 10cm (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được r1 ≈ 64,6 cm và r2 = 74,6 cm.
Tại điểm đó không có điện trường vì EM = 0.
Đáp số: r1 ≈ 64,64 cm; r2 ≈ 74,64 cm.
Bài 13 (trang 21) Tại hai điểm A, B cách nhau 5cm trong không khí có hai điện tích điểm q1=+16.10-8 C và q2 = -9.10-8 C (hình 3.3). Tính cường độ điện trường tổng hợp và vectơ điện trường tại điểm C nằm cách A 4cm, cách B 3cm.
Bài giải:Điện trường do hai điện tích q1 và q2 gây ra tại C được biểu diễn như hình vẽ.
Ta có:
Trong đó:
Vì AB = 5cm; AC = 4cm và BC = 3cm
⇒ Δ ABC vuông tại C ⇒
Suy ra:
Và EC hợp với cạnh CB một góc 45o.
Đáp số: