Một hệ điện tích có cấu tạo gồm một ion dương +e và hai ion

Giải SBT Lí 11 Bài 1. Điện tích. Định luật Culong

Bài 1.8 trang 5 Sách bài tập Vật lí 11:

a) Hãy cho biết cấu trúc của hệ và khoảng cách giữa ion dương và ion âm (theo a).

b) Tính điện tích của một ion âm (theo e)

Lời giải

a) Trong trạng thái cân bằng, những lực điện tác dụng lên mỗi ion cân bằng lẫn nhau. Điều đó có nghĩa là tất cả các lực phải có cùng một giá hay ba ion phải nằm trên cùng một đường thẳng. Mặt khác, hai ion âm phải nằm đối xứng với nhau ở hai bên ion dương (Hình 1.2 G), thì lực điện do chúng tác dụng lên ion dương mới có thể cân bằng nhau.

b) Xét sự cân bằng của một ion âm.

Đặt q₂ = q₃ = q (q < 0); q₁ = +e

Lực điện tác dụng lên điện tích q₂ do điện tích q₁ và q₃ gây ra:

$\overrightarrow{F_2}=\overrightarrow{F_{12}}+\overrightarrow{F_{32}}$

Điện tích q₂ cân bằng thì:

$\overrightarrow{F_2}=0\iff \overrightarrow{F_{12}}+\overrightarrow{F_{32}}=0\iff \overrightarrow{F_{12}}=-\overrightarrow{F_{32}}\iff \begin{array}{l}\overrightarrow{F_{12}}\uparrow \downarrow \overrightarrow{F_{32}}\\ F_{12}=F_{32}\end{array}$

$F_{12}=F_{23}\iff \frac{k\left.q_1{q}_2\right|}{\epsilon r_{{12}_{}}^2}=\frac{k\left.q_3{q}_2\right|}{\epsilon r_{32}^2}\iff \frac{k\left.eq\right|}{\epsilon {\left(\frac{a}{2}\right)}^2}=\frac{k{q}^2}{\epsilon a^2}\iff \left.q\right|=\left.4e\right|$

Vì q < 0 nên q = - 4e

Vậy điện tích của một ion âm là -4e