Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau

Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm Q nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm Q.

Sách bài tập Vật Lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích - Kết nối tri thức

Câu 16.10 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm Q nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm Q.

Lời giải:

Thử xét trạng thái cân bằng của điện tích dương q đặt tại một trong ba đỉnh của tam giác đều ABC (cạnh a, đỉnh C chẳng hạn). Lực đẩy của các điện tích q đặt tại hai đỉnh còn lại của tam giác lên điện tích đặt tại C có độ lớn là: $F=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}$

Hợp lực $\overrightarrow{F_{đ}}$ của hai lực này có phương nằm trên đường phân giác của góc C, chiều hướng ra ngoài tam giác (xem Hình 16.2G), độ lớn: $F_d=F\sqrt{3}=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}\sqrt{3}$(1)

Muốn điện tích đặt tại C nằm cân bằng thì phải có một lực hút cân bằng với lực đẩy $\overrightarrow{F_{đ}}$. Điện tích Q do đó phải trái dấu với các điện tích q (Q phải mang điện tích âm) và phải nằm trên đường phân giác của góc C. Tương tự, muốn cho các điện tích q đặt tại các đỉnh A và B nằm cân bằng thì điện tích Q phải nằm trên các đường phân giác của góc A và B. Nghĩa là Q phải nằm tại trọng tâm của tam giác đều ABC và khoảng cách r từ Q đến C sẽ là: $r=\frac{2}{3}a\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}$

Độ lớn của lực $\overrightarrow{F_h}$ do Q tác dụng lên các điện tích q là: (2)

Vì F_h = $F_{đ}$ nên từ (1) và (2), dễ dàng tính được độ lớn của Q theo q: Q = -$\frac{q}{\sqrt{3}}$.

Lời giải SBT Vật Lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích hay khác:

• Câu 16.1 trang 30 Sách bài tập Vật Lí 11: Dùng vải cọ xát một đầu thanh nhựa rồi đưa lại gần hai vật nhẹ thì thấy thanh nhựa hút cả hai vật này ....

• Câu 16.2 trang 30 Sách bài tập Vật Lí 11: Ba điện tích điểm chỉ có thể nằm cân bằng dưới tác dụng của các lực điện khi ....

• Câu 16.3 trang 30 Sách bài tập Vật Lí 11: Tăng khoảng cách giữa hai điện tích lên 2 lần thì lực tương tác giữa chúng ....

• Câu 16.4 trang 30 Sách bài tập Vật Lí 11: Tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi ....

• Câu 16.5 trang 30 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai quả cầu A và B có khối lượng $m_1$ và m₂ được treo vào điểm O bằng hai đoạn dây cách điện OA và AB (Hình 16.1) ....

• Câu 16.6 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Giải thích tại sao bụi bám chặt vào các cánh quạt máy bằng nhựa mặc dù các cánh quạt này thường xuyên quay rất nhanh ....

• Câu 16.7 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Hãy giải thích tại sao đưa một quả cầu Q tích điện dương lại gần đầu A ....

• Câu 16.8 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Tính lực tĩnh điện tương tác giữa hạt nhân nguyên tử helium với electron nằm trong lớp vỏ của nguyên tử này ....

• Câu 16.9 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai quả cầu kim loại nhỏ có cùng kích thước, cùng khối lượng 90 g ....