Vật lí 11 Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

[Elishuchi]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Vật lí 11​

BÀI 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH​

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM​

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

+ Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện

Nguyên tử cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và proton mang điện tích dương (Hình 2.1). Êlectron có điện tích là [imath]e = - 1,6.10^{-19} C[/imath] và khối lượng là [imath]m_e = 9,1.10^{-31} kg.[/imath] Proton có điện tích là [imath]q = +1,6.10^{-19} C[/imath] và khối lượng là [imath]m_p = 1,6.10{-27} kg.[/imath] Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng của proton.

Số proton trong hạt nhân bằng số êlectron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn điện tích âm của êlectron.

+ Điện tích nguyên tố (âm hoặc dương): là điện tích nhỏ nhất mà ta có được, chính là điện tích của êlectron hoặc prôtôn. Trên thực tế, điện tích nhỏ nhất mà ta có được không phải là êlectron hay prôtôn nhưng do chương trình Vật lí phổ thông chỉ xét đến prôtôn, êlectron nên ta coi đó là điện tích nguyên tố.

2. Thuyết êlectron​

• Thuyết êlectron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các êlectron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.
• Nội dung
• Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển tử nơi này sang nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
• Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một êlectron để tạo thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.
• Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương (prôtôn). Nếu số êlectron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.
• Sự cư trú và di chuyển của các êlectron tạo nên các hiện tượng về điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.

3. Vật (chất) dẫn điện, vật (chất) cách điện​

• Điện tích tự do: là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.
• Vật dẫn điện: là vật có chứa nhiều điện tích tự do

Ví dụ: kim loại chứa êlectron tự do, các dung dịch axit, bazo, muối chứa các ion tự do…

• Vật cách điện: là vật không chứa hoặc chứa rất ít điện tích tự do.

Ví dụ: không khí khô, thủy tinh, sứ, cao su…

4. Sự nhiễm điện do tiếp xúc​

• Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện khi đó điện tích sẽ di chuyển từ vật nhiễm điện sang nó dẫn đến cả hai vật đều nhiễm điện cùng dấu. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.

5. Sự nhiễm điện do hưởng ứng​

• Đưa quả cầu A nhiễm điện dương lại gần thanh kim loại MN. Khi đó quả cầu A sẽ hút các êlectron dịch chuyển về đầu M dẫn đến đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương. Sự nhiễm điện trong thanh MN gọi là nhiễm điện do cảm ứng.

6. Định luật bảo toàn điện tích​

• Hệ cô lập: hệ không có trao đổi điện tích với các vật ngoài hệ.
• Nội dung định luật: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP​

Dạng 1. Xác định số êlectron thừa (thiếu) của vật nhiễm điện.​

• Khi một vật nhiễm điện, thì điện tích của vật bao giờ cũng là một số nguyên lần điện tích nguyên tố.
• Nếu vật bị mất đi n êlectron (còn gọi là thiếu n êlectron) thì vật đó sẽ mang điện tích dương, điện tích của vật là [imath]q = n.1,6.10^{-19}.[/imath]
• Nếu vật được nhận thêm n êlectron (còn gọi là thừa n êlectron) thì vật đó sẽ mang điện tích âm, điện tích của vật là [imath]q = - n.1,6.10^{-19}.[/imath]
• Số êlectron thừa hoặc thiếu của vật nhiễm điện: [imath]n=\dfrac{|q|}{1,6.10^{−19}}[/imath]

Dạng 2. Tính điện tích của mỗi vật sau khi tiếp xúc.​

• Trong một hệ cô lập về điện, ta áp dụng định luật bảo toàn điện tích [imath]q_1′+q_2′+...+q_n′=q_1+q_2+...+q_n[/imath] để tìm điện tích trước hay sau trao đổi.
• Khi cho hai vật tích điện [imath]q_1[/imath] và [imath]q_2[/imath] tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra thì điện tích của chúng sẽ bằng nhau: [imath]q_1′=q_2′=\dfrac{q_1+q_2}{2}[/imath]

Dạng 3. Giải thích các hiện tượng nhiễm điện.​

• Sự nhiễm điện do cọ xát: Khi hai vật cọ xát, êlectron dịch chuyển từ vật này sang vật khác, dẫn tới một vật thừa êlectron và nhiễm điện âm, còn một vật thiếu êlectron và nhiễm điện dương.
• Sự nhiễm điện do tiếp xúc: Khi vật không mang điện tiếp xúc với vật mang điện, thì êlectron có thể dịch chuyển từ vật này sang vật khác làm cho vật không mang điện khi trước cũng bị nhiễm điện theo.
• Sự nhiễm điện do hưởng ứng: Khi một vật bằng kim loại được đặt gần một vật đã nhiễm điện, các điện tích ở vật nhiễm điện sẽ hút hoặc đẩy êlectron tự do trong vật bằng kim loại làm cho một đầu của vật này thừa êlectron, một đầu thiếu êlectron. Do vậy, hai đầu của vật bị nhiễm điện trái dấu.

C.Chữa câu hỏi SGK
C1:
Thuỷ tinh nhiễm điện dương mà da trung hoà về điện nên khi tiếp xúc electron sẽ từ da truyền sang thuỷ tinh,da bị mất elctron sẽ nhiễm điện dương
C2:
Vật dẫn điện là vật cho dòng điện đi qua,vật cách điện là vật không cho dòng điện đi qua
C3:
Chân không là chất cách điện vì trong chân không không có điện tích tự do
C4:
Đây là nhiễm điện do tiếp xúc,quả cầu được tiếp xúc sẽ nhiễm điện dương do điện tích 2 quả cầu sau đó bằng tổng điện tích ban đầu 2 quả cầu cộng lại chia đôi
C5:
Ví dụ hình 2.3(Trang 13 SGK vật lí 11)
quả cầu A nhiễm điện dương khi đưa đến gần thanh sẽ hút các electron tự do về 1 đầu thanh làm đầu đó nhiễm điện âm,đầu còn lại sẽ nhiễm điện dương.Khi đưa quả cầu qua xa không còn lực tương tác không còn nữa điện tích sắp xếp mất trật tự như cũ làm vật trung hoà về điện

Xem thêm:
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN
[Chuyên đề] Dòng điện không đổi
[Chuyên đề] Điện tích điện trường

 

[Elishuchi]

C.Bài tập SGK​

Câu 1:Trình bày nội dung của thuyết êlectron.

Lời giải:

• Thuyết êlectron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các êlectron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.
• Nội dung
• Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển tử nơi này sang nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
• Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một êlectron để tạo thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.
• Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương (prôtôn). Nếu số êlectron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.

Câu 2:Giải thích hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron.

Lời giải:
Khi cho quả cầu kim loại tiếp xúc với một vật nhiễm điện âm thì một phần trong số êlectron ở kim loại truyền sang quả cầu cho đến khi điện tích hai vật cân bằng. Do đó sau khi tiếp xúc với vật nhiễm điện âm thì quả cầu kim loại cũng sẽ nhiễm điện âm vì bị thừa êlectron.

Câu 3:Trình bày hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và giải thích hiện tượng đó bằng thuyết êlectron.

Lời giải:
Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng : Đưa quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của thanh kim loại MN trung hòa về điện (hình 2.3).

Đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương. Nếu đưa quả cầu A ra xa thì thanh kim loại MN trở lại trạng thái trung hòa về điện .

Giải thích: Điện tích dương ở quả cầu A sẽ hút các êlectron tự do trong thanh kim loại MN về phía nó. Vì vậy, ở đầu M gần quả cầu A sẽ thừa êlectron nên nhiễm điện âm, còn đầu N thiếu êlectron nên nhiễm điện dương.

Khi đưa quả cầu A ra xa thì không có lực tương tác tĩnh điện nên các điện tích sắp xếp một cách mất trật tự và thanh MN trở về trạng thái trung hòa về điện.

​

Câu 4: Phát biểu định luật bảo toàn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tượng xảy ra khi cho một quả cầu nhiễm điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm.

Lời giải:

• Nội dung định luật: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
• Khi cho quả cầu nhiễm điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm thì sau khi tiếp xúc hai quả cầu sẽ có thể cùng nhiễm điện dương hoặc cùng nhiễm điện âm, hoặc sẽ trung hòa về điện.
• Giải thích: Có thể xem hai quả cầu là hệ cô lập về điện và sau khi tiếp xúc các quả cầu sẽ nhiễm điện giống nhau, nên nếu tổng đại số của hai quả cầu
• là một số dương thì sau khi tiếp xúc hai quả cầu sẽ nhiễm điện dương
• là một số âm thì sau khi tiếp xúc hai quả cầu sẽ nhiễm điện âm
• bằng 0 thì sau khi tiếp xúc hai quả cầu sẽ trung hòa về điện

Bài 5 ​

Câu 5:Chọn câu đúng.
Đưa một quả cầu tích điện Q lại gần một quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đầu một sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì...

A. M tiếp tục bị hút vào Q.
B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q.
C. M rời Q về vị trí thẳng đứng.
D. M bị đẩy lệch về phía bên kia.

Lời giải: Chọn D.
Đầu tiên M bị hút dính vào Q do hiện tượng nhiễm điện hưởng ứng. Khi dính vào Q nó lại bị nhiễm điện tiếp xúc với Q nên M và Q bị nhiễm điện giống nhau và bị đẩy ra xa.

Câu 6:Đưa một quả cầu Q tích điện dương lại gần đầu M của một khối trụ kim loại MN (hình 2.4) .

Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I trung điểm của MN?
A. Điện tích ở M và N không thay đổi
B. Điện tích ở M và N mất hết
C. Điện tích ở M còn, ở N mất
D. Điện tích ở M mất, ở N còn

Lời giải: Chọn A.
Vì các điện tích tập trung ở hai đầu M và N, ở I hầu như không có điện tích

Câu 7:Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.

Lời giải:
Khi cánh quạt quay, chúng cọ sát với không khí, khi đó chúng bị mất êlectron và trở thành vật nhiễm điện. Vật nhiễm điện có khả năng hút những vật nhẹ như bụi.

Xem thêm:
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN
[Chuyên đề] Dòng điện không đổi
[Chuyên đề] Điện tích điện trường

 

[Elishuchi]

D.Bài tập sách bài tập​

Bài 2.1: Môi trường nào dưới đây không chứa điện tích tự do ?

[imath]A.[/imath] Nước biển.
[imath]B.[/imath] Nước sông.
[imath]C.[/imath] Nước mưa.
[imath]D.[/imath] Nựớc cất.

Lời giải:

Nước cất không dẫn điện (là chất điện môi) nên không chứa các điện tích tự do.
Đáp án [imath]D[/imath]

Bài 2.2: Trong trường hợp nào dưới đây sẽ không xảy ra hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng ?
Đặt một quả cầu mang điện ở gần đầu của một

[imath]A.[/imath] thanh kim loại không mang điện.
[imath]B.[/imath] thanh kim loại mang điện dương.
[imath]C.[/imath] thanh kim loại mang điện âm.
[imath]D.[/imath] thanh nhựa mang điện âm.

Lời giải:

Thanh nhựa là một vật cách điện nên không xảy ra hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng.
Đáp án [imath]D[/imath]

Bài 2.3: Vào mùa hanh khô, nhiều khi kéo áo len qua đầu, ta thấy có tiếng nổ lách tách. Đó là do

[imath]A[/imath]. hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc.
[imath]B.[/imath] hiện tượng nhiễm điện do cọ xát.
[imath]C.[/imath] hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng.
[imath]D.[/imath] cả ba hiện tượng nhiễm điện nêu trên.

Lời giải:

[imath]A[/imath] sai vì ban đầu 2 vật đều trung hoà về điện nên không thể gọi là nhiễm điện do tiếp xúc
[imath]C[/imath] sai vì 2 vật tiếp xúc nhau
[imath]D[/imath] sai vì [imath]A,C[/imath] sai
Do áo len cọ xát vào cơ thể và bị nhiễm điện.
Đáp án [imath]B[/imath]

Bài 2.6:

Hai quả cầu kim loại nhỏ [imath]A[/imath] và [imath]B[/imath] giống hệt nhau, được treo vào một điểm [imath]O[/imath] bằng hai sợi chỉ dài bằng nhau. Khi cân bằng, ta thấy hai sợi chỉ làm với đường thẳng đứng những góc [imath]\alpha[/imath] bằng nhau (Hình 2.1). Trạng thái nhiễm điện của hai quả cầu sẽ là trạng thái nào dưới đây ?

View attachment 214710

[imath]A.[/imath] Hai quả cầu nhiễm điện cùng dấu.
[imath]B.[/imath] Hai quả cầu nhiễm điện trái dấu.
[imath]C.[/imath] Hai quả cầu không nhiễm điện.
[imath]D.[/imath] Một quả cầu nhiễm điện, một quả cầu không nhiễm điện.

Lời giải:
Từ hình vẽ ta nhận thấy 2 quả cầu đang đẩy nhau nên 2 vật nhiễm điện cùng dấu
Đáp án [imath]A[/imath]

Bài 2.7: Hãy giải thích tại sao ở các xe xitec chở dầu người ta phải lắp một chiếc xích sắt chạm xuống đất.

Lời giải:
Khi xe chạy, dầu sóng sánh, cọ xát vào vỏ thùng và ma sát giữa không khí với vỏ thùng làm vỏ thùng bị nhiễm điện. Khi điện tích đạt đến 1 mức nào đó có thể gây cháy nổ nên người ta làm 1 sợi xích tiếp đất để trung hoà điện tích của xe

Bạn có thể xem thêm Bài 1 Vật lí 11