Bài toán kinh điển về điện tích điểm thường gặp trong chương trình Vật lý lớp 11 là xác định cường độ điện trường gây ra bởi một hoặc nhiều điện tích. Dưới đây, chúng ta sẽ xét một trường hợp cụ thể: Hai điện Tích Q1=5.10^-9 C và q2=-5.10^-9 C đặt cách nhau một khoảng nhất định.
Đề bài:
Hai điện tích điểm q1=5.10^-9 C và q2=-5.10^-9 C được đặt tại hai điểm cách nhau 10 cm trong chân không. Cho k=9.10^9 N.m²/C². Hãy xác định độ lớn của cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích.
Phân tích bài toán:
Điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích chính là trung điểm của đoạn thẳng nối hai điện tích đó. Tại điểm này, cả hai điện tích q1 và q2 đều gây ra điện trường. Điện trường tổng hợp tại điểm này là vectơ tổng của hai điện trường do q1 và q2 tạo ra.
Lời giải:
Gọi M là trung điểm của đoạn thẳng nối q1 và q2. Khoảng cách từ M đến mỗi điện tích là r = 5cm = 0.05m.
Cường độ điện trường do q1 gây ra tại M có độ lớn:
E1 = k |q1| / r² = 9.10^9 5.10^-9 / (0.05)² = 18000 N/C
Cường độ điện trường do q2 gây ra tại M có độ lớn:
E2 = k |q2| / r² = 9.10^9 5.10^-9 / (0.05)² = 18000 N/C
Vì q1 và q2 là hai điện tích trái dấu, và M nằm giữa chúng, nên E1 và E2 cùng phương và cùng chiều. Do đó, cường độ điện trường tổng hợp tại M là:
E = E1 + E2 = 18000 + 18000 = 36000 N/C
Kết luận:
Độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích q1=5.10^-9 C và q2=-5.10^-9 C và cách đều hai điện tích là 36000 N/C.
Mô tả vị trí hai điện tích q1 và q2, cùng trung điểm M nơi tính cường độ điện trường tổng hợp do cả hai điện tích tạo ra
Lưu ý:
Bài toán này là một ví dụ điển hình về cách tính cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra. Điều quan trọng là phải xác định đúng phương và chiều của các vectơ cường độ điện trường thành phần, sau đó thực hiện phép tổng vectơ để tìm ra điện trường tổng hợp. Việc hiểu rõ khái niệm và công thức về cường độ điện trường do điện tích điểm tạo ra là rất quan trọng để giải quyết các bài toán tương tự.
Bài tập về hai điện tích q1=5.10^-9 C và q2=-5.10^-9 C không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức về điện trường mà còn rèn luyện kỹ năng giải toán vật lý, đặc biệt là kỹ năng phân tích và tổng hợp vectơ. Hy vọng bài viết này giúp các bạn hiểu rõ hơn về dạng bài tập này.
