Công thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm hay nhất | Cách tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm - Vật lý lớp 11

Công thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm hay nhất | Cách tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm - Vật lý lớp 11

1. Công thức

$F=k.\frac{\left.q_1.q_2\right|}{\epsilon r^2}.$

Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Trong đó: $k={9.10}^9\frac{N.m^2}{C^2}$là hệ số tỉ lệ.

$q_1$ và $q_2$là điện tích (C).

r: là khoảng cách giữa hai điện tích (m).

          $\epsilon$: hằng số điện môi của môi trường $\left(\epsilon \ge 1\right)$.

- Điện môi là môi trường cách điện.

- Hằng số điện môi của một môi trường cho biết, khi đặt các điện tích trong chất đó thì lực tác dụng giữa chúng sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.

Chú ý:

- Trong chân không $\epsilon =1$hoặc không khí $\epsilon \approx 1$

- Các đơn vị thường gặp

$1pC={10}^{-12}C;1nC={10}^{-9}C$

$1\mu C={10}^{-6}C;1mC={10}^{-3}C$

2. Mở rộng

Biểu diễn lực tương tác giữa 2 điện tích điểm đứng yên

+ Điểm đặt: Tại điện tích đang xét.

+ Phương: Nằm trên đường thẳng nối hai điện tích điểm.

+ Chiều: Hai điện tích cùng dầu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.

+ Độ lớn:

$F=k.\frac{\left.q_1.q_2\right|}{\epsilon r^2}$

 $=>\begin{array}{l}r=\sqrt{\frac{k.\left.q_1{q}_2\right|}{\epsilon F}}\\ \epsilon =\frac{k.\left.q_1{q}_2\right|}{F{r}^2}\\ \left.q_1.q_2\right|=\frac{F\epsilon r^2}{k}\end{array}$

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hai điện tích điểm đứng yên trong không khí cách nhau một khoảng tác dụng lên nhau lực có độ lớn bằng . Khi đưa chúng vào trong dầu hoả có hằng số điện môi $\epsilon =2$và giảm khoảng cách giữa chúng còn $\frac{r}{3}$thì độ lớn của lực tương tác giữa chúng là:

A. 18F

B. 1,5F

C. 6F

D. 4,5F

Lời giải:

+ Khi 2 điện tích đặt trong không khí, $\epsilon =1$:

$F=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{r^2}$

+ Khi đặt 2 điện tích vào trong dầu có $\epsilon =2$, và $r^{\text{'}}=\frac{r}{3}$:

$F^{\text{'}}=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{\epsilon r^{\text{'}2}}=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{2.\frac{r^2}{9}}=\frac{9}{2}k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{r^2}=\frac{9}{2}F$

Đáp án cần chọn là: D

Ví dụ 2:

A. r = 0,6 cm

B. r = 0,6 m

C. $r=6m$

D. $r=6cm$

Lời giải:

Theo định luật Cu-lông, ta có: $F=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{\epsilon r^2}$

Đặt trong chân không: ⇒ $\epsilon =1$

$F=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{\epsilon r^2}=k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{r^2}\to r=\sqrt{k\frac{\left.q_1{q}_2\right|}{F}}=\sqrt{{9.10}^9\frac{\left.{10}^{-7}{\mathrm{.4.10}}^{-7}\right|}{\mathrm{0,1}}}=\mathrm{0,06}m=6cm$

Đáp án cần chọn là: D