intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

GIÁO ÁN MÔN LÝ: CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG

Chia sẻ: Camthudanvip Camthudanvip | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST
Báo xấu
126
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đây là chương đầu tiên đề cập đến kiến thức và kỹ năng thiết kế bài dạy học cũng như tổ chức dạy học theo tinh thần đổi mới hiện nay. Ở chương này, HV có điều kiện tìm hiểu, phân tích và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí phổ thông đượ c trình bày trong sách giáo khoa (Điện tích và Điện trường ). Công việc rất quan trọng là học viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế bài...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO ÁN MÔN LÝ: CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG

  1. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG I. MỤC TIÊU - Hiểu sâu sắc những kiến thức Vật lí được trình bày trong chương theo tinh thần của vật lí học phổ thông - Có được những kỹ năng về thiết kế bài dạy và tổ chức dạy học theo tinh thần đổi mới hiện nay. II. GIỚI THIỆU CHUNG Đây là chương đầu tiên đề cập đến kiến thức và kỹ năng thiết kế bài dạy học cũng như tổ chức dạy học theo tinh thần đổi mới hiện nay. Ở chương này, HV có điều kiện tìm hiểu, phân tích và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí phổ thông đượ c trình bày trong sách giáo khoa (Điện tích và Điện trường ). Công việc rất quan trọng là học viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế bài dạy học tối ưu nhất. Thời gian cho chương này là 4 tiết III. TÀI LIỆU VÀ THIẾT BỊ Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Tài liệu bồi dưỡng thay sách giáo khoa Vật lí 11, Phụ lục 3 IV. HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1: Phân tích kiến thức có trong chương  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 3a - HV làm việc theo nhóm bằng cách đọc tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận  Thông tin cho hoạt động: Phụ lục 3 a Hoạt động 2: Thiết kế bài dạy học  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương được trình bày trong Phụ lục 3b. - Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế  Thông tin cho hoạt động: - Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục 3b Hoạt động 3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình  Nhiệm vụ: - Mỗi nhóm cử đại diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình - Các nhóm khác góp ý, bổ sung  Thông tin cho hoạt động: - Bản thiết kế có được từ các nhóm V. ĐÁNH GIÁ 19
  2. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) - GgV đánh giá tinh thần và thái độ làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà các nhóm có được. - Thông tin phản hồi của đánh giá môđun: Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài dạy học. V. PHỤ LỤC 3a: 3.1. Khái niệm điện tích (electric charge) Từ thời cổ đại, con người đã biết đến điện ma sát . Nhiều nhà lịch sử đó chỉ rằng nhà triết học Hy lạp Thalet lần đầu tiên mô tả hiện tựợng khi cọ xát hổ phách (amber) (hình bên) vào miếng dạ thì nó có thể hút các vật nhẹ mà không cần phải tiếp xúc với các vật ấy (The word "electricity" is based on the Greek name for amber: "elektron. "). Không phải chỉ có hổ phách mới có tính chất như vậy. Nếu cọ xát một cái lược thông thường (hình dưới) rồi đưa lại gần những mẫu giấy nhỏ thì những mẫu giấy đó cũng bị hút. Năm 1600, một bác sĩ người Anh U. Gi lbert đặt cơ sở cho việc nghiên cứu các hiện tượng tĩ nh điện. Ông nhận thấy sự khác nhau giữa các tác dụng điện và từ và đưa ra thuật ngữ điện. Gi lbert đó gọi lực hút của vật đó bị cọ xát là điện lực. Sau đó, Benjamin Franklin đưa ra khái niệm điện tích dương và điện tích âm. Franklin gọi điện tích ở thanh t hủy tinh (glass rod) cọ xát với lụa (silk) là điện tích dương William Gilbert (+). Hơn một thế kỉ sau những thí (1540 – 1603) nghiệm của Gilbert, tri thức về điện không tiến thêm một bước nào. Khả năng thực nghiệm ở thế kỉ XVII mới chỉ cho phép tạo ra những điện tích rất nhỏ tồn tại trong những thời gian rất ngắn, và những vật tích điện chỉ có khả năng hút những vật rất nhỏ như giấy vụn, lông chim... Đầu thế kỉ XVIII, điện ma sát lại được nhiều người quan tâm, vì đã có những dụng cụ cho phép tạo ra điện ma sát khá mạnh, đủ để phóng ra tia điện và làm cho cơ bắp người co giật. Đến giữa thế kỉ XVIII, bằng những thí nghiệm nổi tiếng của mình, Benjamin Franklin chứng minh được rằng “điện thiên nhiên” phóng ra từ những đám mây Benjamin Franklin (1706 – 1790) (tia chớp, sét) và “điện nhân tạo” sinh ra bằng ma sát có cùng mộ t bản chất và hiện tượng như nhau. Những hiện tượng đó là biểu hiện của một lượng lớn điện tích được chứa trong các vật. Vật chứa điện tích hay vật tích điện, vật mang điện đều gọi là vật nhiễm điện. Thuật ngữ điện tích được dùng để chỉ một vật mang điện, một hạt mang điện hoặc một “lượng điện” của vật. Điện tích là một khái niệm cơ bản mà học sinh tiếp xúc đầu tiên khi nghiên cứu các hiện tượng về điện. Điện tích là một đại lượng vô hướng, là một thuộc tính không thể tách rời hạt vật chất và tồn tại dưới dạng các hạt sơ cấp mang điện (có những hạt sơ cấp không mang điện) nhưng không thể có điện tích không gắn liền với hạt sơ cấp. Vì vậy nói điện tích ở ngoài hạt là không có nghĩa. Có hai loại điện tích: điện tích dương ( +) (điện tích của thanh thủy tinh khi cọ xát với lụa) và điện tích âm (-) ( điện tích của thanh nhựa (plastic) khi cọ xát với lông thú (fur)) Người ta thấy rằng nếu một hạt sơ cấp mang điện thì không có cách nào làm cho nó 20
  3. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) mất điện tích. Khi một vật mang điện, thì điện tích q của nó bao giờ cũng là một số nguyên lần điện tích nguyên tố (elementary) có độ lớn e = 1,6.10 -19C nghĩa là q= ne (n = 1, 2, 3...). Khi một đại lượng vật lý nào đó chỉ nhận các giá trị gián đoạn mà không phải có một giá trị bất kỳ nào, ta nói đại lượng đó bị lượng tử hóa. Như vậy, điện tích là một đại lượng vật lý bổ sung vào các đại lượng bị lượng tử hóa như năng lượng, momen xung lượng (momen góc)... Trong những năm gần đây nhiều công trình nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ khả năng tồn tại những hạt nhỏ hơn các hạt sơ cấp đã biết gọi là những hạt quác (quark). Mặc dầu cho đến nay chưa hề phát hiện được quark tồn tại ở trạng thái tự do, nhưng có nhiều cơ sở vững chắc để tin rằng chúng quả thật tồn tại mang điện tích nhỏ hơn điện tích nguyên tố (bằng e/3 hoặc 2e/3). Nếu như vậy thì khái niệm điện tích nguyên tố sẽ phải được xây dựng lại. Tuy nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông hiện tại, chúng ta vẫn dựa vào quan niệm chung từ trước đến nay về hạt sơ cấp. Sự có mặt của điện tích ở các hạt cơ bản l àm cho các vật hay các hạt mang điện tương tác với nhau theo định luật C oulomb. Vì thế khi biết định luật này ta có thể chỉ ra phương pháp đo điện tích. Định luật C oulomb xác định tương tác của hai điện tích đứng yên và là một định luật cơ bản được rút ra từ thực nghiệm. Trong hệ SI, đơn vị điện tích là culông (C); culông là một đơn vị dẫn xuất, được định nghĩa thông qua đơn vị ampe . Culông là điện lượng do dòng điện 1 ampe tải qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 giây”. Vì vậy trong SGK không nêu ra định nghĩa culông vì chưa định nghĩa đơn vị cơ bản là ampe (p 156 SGKNC). Lưu ý về mặt chiến lược dạy học  Điện tích là một đại lượng vô hướng, đặc trưng cho tính chất của một vật (property of matter) hay một hạt về mặt tương tác điện và gắn liền với hạt hay v ật đó. Nói “có một điện tích...” cũng vô nghĩa như khi nói “có một khối lượng...” chúng ta nên hiểu đó là cách nói tắt. Thực ra phải nói "một vật có điện tích...” cũng như "một vật có khối lượng...”. Khi nói tích điện cho một vật, phải hiểu là đã làm cho v ật đó có một tính chất mới và vật đó thu được hay mất đi một số hạt điện tích, do đó khối lượng của vật tăng lên hay giảm đi.  Khái niệm điện tích âm, điện tích dương khác với khái niệm số âm, số dương trong toán học. Chẳng hạn, số âm luôn luôn nhỏ hơn số dương, nhưng ngược lại không thể nói điện tích âm luôn luôn nhỏ hơn điện tích dương  Nhiều học sinh nghĩ rằng vật cách điện thì không thể nhiễm điện (!)  Nhiều học sinh nghĩ rằng một vật nhiễm điện dương là vật đó thừa proton. Prot on có thể chuyển động như electron (!) 21
  4. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Học sinh không thể “thấy” điện tích vì vậy GV cần tiến hành các thí nghiệm biểu diễn (ảo)  Nhiều học sinh không hiểu rằng khi giải thích vật trung hòa hay vật nhiễm điện là đang sử dụng quan điểm nhận thức hiện đại: qu an điểm cấu trúc (quan điểm cơ chế vi mô) trong việc trình bày và giải thích các hiện tượng vật lí.  GV chỉ thông báo đơn vị điện tích là culông mà không nêu định nghĩa.  Nội dung của phần 1 học sinh đã học tương đối đầy đủ ở THCS. GV có thể cho học sinh tự đọc, tự tìm hiểu trong SGK rồi trả lời các câu hỏi 3.2. Lực tương tác giữa các điện tích 3.2.1. Vài nét lịch sử Để nghiên cứu điện về mặt định lượng, Franklin đã làm thí nghiệm tích điện cho một cái bình sắt. Ông quan sát thấy rằng bên trong cái bình đó, các vật thử không phát hiện được một tương tác nào, nghĩa là bên trong bình không có điện tích mặc dù bình đã được tích điện. Prixli đã đánh giá đúng tầm quan trọng của thí nghiệm đó. Năm 1767, với các phép tính lí thuyết, ông chứng tỏ rằng nếu lực điện t ỉ lệ 1 nghịch với (r là khoảng cách giữa các điện tích) thì chỉ trong rn trường hợp r = 2 các điện tích mới dàn hết ra ngoài vật dẫn như trong thí nghiệm của Franklin. Henry Cavendish (1731 – 1810) Năm 1771, Henry Cavendish đã làm thí nghiệm để xác định giá trị cụ thể của n. Ông đặt một quả cầu thứ nhất vào trong một quả cầu thứ hai rỗng và nối hai quả cầu với nhau bằng một dây dẫn điện. Sau đó nhiễm điện cho quả cầu rỗng, Cavendish nhận thấy rằng điện tích không truyền vào quả cầu bên trong mà chỉ phân bố mặt ngoài của quả cầu rỗng. Dựa vào cấp chính xác của dụng cụ đo trong thí nghiệm của mình, Cavendish đã kết luận rằng n  2  0,05 . Những thí nghiệm và lập luận đó đã mở đường dẫn tới những định luật định tính về các hiện tượng điện. Nhưng muốn khẳng định các định luật đó một cách chắc chắn cần thực hiện những Charles Augustin de Coulomb phép đo chính xác về các lực điện. (1736 – 1806) 3.2.2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm trong không khí – Định luật Coulomb Không thể tìm được định luật tổng quát cho sự tương tác giữa hai vật mang điện b ất kỳ, vì lực này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có hình dạng, vị trí tương đối giữa hai vật và môi trường bao quanh các vật. Ta chỉ có thể tìm được định luật tổng quát cho lực tương tác giữa các điện tích điểm. Năm 1785, Charles Augustin de Coulomb (Pháp), bằng thực nghiệm đã tìm ra định luật về sự tương tác lực giữa hai điện tích điểm đứng yên. 22
  5. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Coulomb dùng thực nghiệm bằng một cân xoắn, gồm hai quả cầu nhỏ bằng kim loại A và B. A là quả cầu cố định gắn ở đầu một thanh thẳng đứng. B là quả cầu linh động gắn ở đầu một thanh nằm ngang. Đầu kia của thanh có một quả đối trọng. A và B được tích điện cùng dấu. Thanh nằm ngang được treo bằng sợi dây kim loại mảnh có hằng số xoắn đã biết. Khi hai quả cầu đẩy nhau thì nó làm cho thanh ngang quay. Khi mômen củ a lực đẩy tĩnh điện cân bằng với mômen xoắn của dây treo thì thanh ngừng quay. Biết góc quay và chiều dài của thanh ngang ta sẽ tính được lực đẩy tĩnh điện giữa hai quả cầu A và B. Dựa vào thí nghiệm trên, Coulomb thấy rằng lực tương tác giữa hai điện tích có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích. Lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, lực hút khi hai điện tích trái dấu Với cân xoắn, Coulomb đã thực hiện nhiều phép đo khác nhau khi giữ các điện tích cùng dấu không đổi. Ông cho khoảng cách giữa chúng thay đổi theo tỉ lệ 36 : 18 : 8,5 thì lực đẩy giữa chúng thay đổi theo tỉ lệ 36 : 144 : 575, tức là lực đẩy gần đúng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Coulomb đã giải thích có sự sai số là do trong khi tiến hành thí nghiệm, một phần điện tích đã bị rò đi mất. Sau đó Coulomb tiến hành đo lực hút. Phép đo này khó hơn nhiều vì khi cho hai hòn bi nhỏ tích điện, rất khó ngăn sao cho chúng khỏi chạm nhau. Nhưng sau nhiều lần thí nghiệm, ông đã đi đến kết quả là lực hút của các điện tích cũng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 1 F~ r2 Để biết lực tác dụng phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích như thế nào cần so sánh các điện tích. Lấy vật A và vật B có kích thước nhỏ so với khoảng cách của chúng. Truyền cho vật A điện t ích q0 và truyền cho vật B lần lượt các điện tích q 1 rồi q 2. Giữ khoảng cách giữa A và B không đổi. Gọi F 1 là lực tác dụng giữa A và B khi điện tích tương ứng của chúng là q 0 và q1. F2 là lực tác dụng giữa A và B khi điện tích tương ứng của chúng là q 0 và q2. F Thí nghiệm chứng tỏ rằng tỉ số 1 không phụ thuộc vào q0 và r, như vậy tỉ số ấy chỉ F2 được xác định bởi chính q 1 và q2. F F q Ta có thể đặt tỉ lực 1 bằng tỉ số điện tích 1  1 F2 F2 q 2 Kết quả trên đây cho thấy rằng lực tác dụng giữa hai điện tích A và B tỉ lệ với độ lớn của các điện tích. Vì lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm tuân theo định luật 3 Newton. Vậy suy ra rằng lực tương tác tỉ lệ với độ lớn của từng điện tích, do đó tỉ lệ với tích độ lớn của các điện tích A và B. F ~ q1 .q 2 Từ hai kết quả trên ta có định luật sau gọi là định luật Coulomb. http://www.youtube.com/watch?v=Y-5LxwZCfW4 Interaction between electric charges http://www.youtube.com/watch?v=3HjtT2Sa7hE&feature=related Phát biểu 23
  6. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích đi ểm đặt trong chân không có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Hai điện tích cùng dấu th ì đẩy nhau, hai điện tích khác dấu thì hút nhau. Biểu thức độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1.q2 F k (3.1) r2 q1, q2 là độ lớn của hai điện tích điểm. r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm. k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc hệ đơn vị, Trong hệ SI,k = 9.10 9 (N.m2/C2) Ngoài ra ta cũng có thể viết: Biểu thức dưới dạng vectơ của lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1 q 2 r12 F 12  k 2 (3.2) r12 r12 F12 là vectơ lực t ác dụng của điện tích 1 lên điện tích 2 r12 là bán kính vectơ hướng từ điện tích 1 đến điện tích 2, có độ lớn là r. Ta qui ước điện tích dương nhận giá trị dương, điện tích âm nhận giá trị âm . Như vậy q1 và q2 là những giá trị đại số . Vậy công thức tính lực tác dụng giữa hai điện tích điểm sẽ là một công thức đại số. q1 .q 2 (3.3) F k r2 Nếu q 1 và q2 cùng dấu thì q 1.q2 > 0 và F12 cùng chiều với r12 thì lực điệ n là lực đẩy. Nếu q 1 và q2 trái dấu thì q 1.q2 < 0 và F12 ngược chiều với r12 thì lực điện là lực hút Ðịnh luật Coulomb là một định luật cơ bản của tĩnh điện học, nó giúp ta hiểu rõ thêm khái niệm điện tích. F q Ta thấy rằng công thức 1  1 rút ra từ thực nghiệm như đã nói ở trên là một điều F2 q 2 hợp lí, vì dựa vào lực tương tác điện ta có thể nhận biết được sự có mặt của điện tích. Như vậy, ta đã có cách để so sánh độ lớn của các điện tích. Từ đó, nếu chọn một điện tích làm đơn vị, ta có thể xác định độ lớn của mọi điện tích khác. http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/Flash/EM/Coulomb/Coulomb.html Phạm vi áp dụng Cho đến nay, định luật Coulomb đã vượt qua mọi sự kiểm tra bằng thực nghiệm, không thấy một ngoại lệ nào. 24
  7. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) -Năm 1936, Plimpton và Lauton (người Mĩ) thực hiện nhiều thí nghiệm với độ chính 1 xác cao, đã xác định số mũ của r, nếu F ~ 2  thì δ < 10 -9. Gần đây năm 1971 Williams r Faller và Hill cho rằng δ < 10 -16 . Như vậy định luật Coulomb đã được thực nghiệm xác nhận với độ chính xác cao.Thực nghiệm còn cho thấy định luật này được thoả mãn với độ chính xác cao ở những khoảng cách rất lớn cũng như rất nhỏ. -Định luật Coulomb đúng cả trong phạm vi tương tác giữa các hạt của nguyên tử để tạo thành phân tử, thậm chí nó cũng đúng trong cả phạm vi tương tác giữa các hạt trong một nguyên tử. Nó mô tả đúng lực giữa hạt nhân mang điện dương và mỗi electron mang điện âm trong nguyên tử mặc dù ở đó cơ học sổ điển của Newton không còn đúng nữa mà phải thay bằng vật lí lượng tử. -Định luật đó cũng đúng cho phép tính đúng lực liên kết các nguyên tử nhau để tạo thành phân tử, các lực li ên kết của các nguyên tử và phân tử với nhau để tạo thành chất rắn và chất lỏng. Vì vậy hiện nay khi nói đến tương tác giữa hai điện tích điểm, người ta coi định luật Coulomb được áp dụng trong phạm vi vi mô cũng như trong phạm vi vĩ mô. Tuy nhiên nó chỉ được áp dụng trong điều kiện các điện tích điểm đó đứng yên . 3.3. Lực tương tác giữa các điện tích điểm trong điện môi Điện môi là một môi trường cách điện. Khi đặt các điện tích trong một điện môi (chẳng hạn trong dầu cách điện) thì lực tương tác sẽ yếu đi so với chân không. q1 q 2 F k (3.5) r 2 Đại lượng ε chỉ phụ thuộc vào tính chất của điện môi mà không phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa các điện tích. ε được gọi là hằng số điện môi. Hằng số điện môi là một đại lượng đặc trưng cho tính chất điện của một chất cách điện. Nó 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 chúng đặt trong chân không. Tuy nhiên nó chỉ đúng trong một số trường hợp là điện môi đồng tính, đẳng hướng và chiếm toàn bộ không gian. Khái niệm hằng số điện môi không liên quan gì đến tính dẫn điện tốt hay kém của một chất. Các chất dẫn điện không có hằng số điện môi. Hằng số điện môi của một chất cách điện liên quan đến độ phân cực điện của điện môi trong điện trường P    1 0 E và chiết suất của môi trường mà không liên quan gì đến điện trở suất của môi trường. Hằng số điện môi của không khí gần bằng 1, nên thí nghiệm Coulomb được tiến hành trong không khí nhưng kết quả của nó cũng đúng trong cả chân không. Khác với lực hấp dẫn, lực tương tác giữa các điện tích phụ thuộc vào môi trường mà tương tác xẩy ra trong đó. Thật là kỳ lạ dạng của biểu thức định luật mà Coulomb tìm ra (1) lạ i giống hệt dạng của biểu thức mà Newton tìm ra cho độ lớn của lực hấp dẫn giữa hai hạt có khối lượng m 1 và m2 ở cách nhau một khoảng r (2). qq mm Fdt  k 1 2 2 (1) Fhd  G 1 2 2 (2) r r Tuy nhiên, khác với lực hấp dẫn bao giờ cũng là lực hút và không phụ thộc vào môi trường, lực tương tác giữa hai điện tích điểm có thể là lực hút hoặc là lực đẩy tùy thuộc dấu của điện tích và môi trường mà tương tác xẩy ra trong đó. Sự khác nhau đó là do chỉ có 25
  8. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) một loại khối lượng nhưng lại có h ai loại điện tích (dương hoặc âm).. Lưu ý về mặt chiến lược dạy học  Trước khi trình bày định luật C oulomb, chúng ta cần đưa ra khái niệm điện tích điểm . Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tương tác. Khi nêu ra định luật Coulomb cần chú ý cho học sinh biểu thức đó chỉ xác định độ lớn của lực tương tác của các điện tích điểm và chỉ được áp dụng khi các điện tích điểm đứng yên trong môi trường chân không.  Định luật Culông được rút ra từ thực nghiệm. Tuy nhiên, phương án hai bộ SGK đều trình bày định luật này như một thông báo, vì vậy GV có có thể dùng phương pháp thuyết trình để giảng dạy định luật này. Vì trong thực tế khó có thể thiết kế một thí nghiệm để rút ra định luật Coulomb. Mặc dầu, nếu có điều kiện để tiến hành thí nghiệm, nhưng ta cần phải cho học sinh nắm được nguyên tắc và kết quả thí nghiệm.  Về sự phụ thuộc của lực tương tác vào q 1 và q2 ta có thể hướng dẫn học sinh lập luận tại sao lực tương tác phải phụ thuộc vào tích q 1q2 mà không phụ thuộc tổng q1 +q2?  Cần chú ý một sai lầm thường hay mắc phải của học sinh là xem lực hút giữa hai điện tích thì mang dấu âm, còn lực đẩy giữa hai điện tích thì mang dấu dương. GV cần chỉ ra cho học sinh thấy dấu dương hay dấu âm là tùy thuộc vào chiều dương được quy ước. Lực tương tác giữa hai điện tích là hai lực ngược chiều nhau. Vì vậy, với một chiều dương quy uớc tùy í thì trong hai lực đẩy (hay hút) giữa hai điện tích, một lực có giá trị dương lực kia có giá trị âm.  Khi nói về hằng số điện môi GV cần làm rõ cho học s inh là khi đặt các điện tích trong điện môi thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi, hằng số điện môi  của chất đó cho biết lực tương tác bị yếu đi  lần so với khi đặt trong chân không. Một chất có hằng số điện môi lớ n chưa chắc đã là chất cách điện tốt hơn so với một chất có hằng số điện môi nhỏ. Không có khái niệm hằng số điện môi của môi trường dẫn điện. 3.4. Thuyết electron cổ điển 3.4.1. Sự ra đời của thuyết electron Thuyết electron, mà người ta gọi là thuyết elec tron cổ điển, ra đời vào cuối thế kỉ XIX, sau khi người ta phát hiện ra electron, nhờ các công trình của Stoney, Plucker, Crookes, Schuster và đặc biệt là của Thomson và Millikan. 3.4.2. Cơ sở của thuyết John Joseph Thomson Cơ sở đầu tiên của thuyết là quan niệm về cấu tạo hạt của vật chất đã được hình thành trong thuyết động học phân tử. Đó là vật chất được tạo nên từ những hạt rất nhỏ không thể phân chia được thành những hạt nhỏ hơn. Những hạt này được gọi là những hạt sơ cấp. Tiếp đến là các công trình nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm về điện và từ: định luật Coulomb về tương tác điện và khái niệm điện tích; khái niệm về dòng điện, hiệu điện 26
  9. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) thế và định luật Ohm; khái niệm về điện trường, điện từ trường... Cuối cùng và có mối liên hệ mật thiết nhất là sự phát hiện ra electron với các công trình nghiên cứu về “nguyên tử điện”: Từ các công trình nghiên cứu về điện phân, người ta đã rút ra kết luận là “một nguyên tử vật chất bao giờ cũng ứng với “một nguyên tử điện”. Năm 1874, Stoney dựa vào hiện tượng điện phân đã xác định đ ược độ lớn của điện tích nguyên tố (e = 1,602023.10-19 C). Năm 1891, người ta đã đặt tên cho điện tích nguyên e tố là electron theo đề nghị của Stoney. Năm 1894, Thomson đo được tỉ số của electron. m Năm 1900, Millikan mới đo được điệ n tích của eletron bằng thí nghiệm sau: Sử dụng một máy phun hương thơm, Millikan đã phun các giọt dầu vào một cái hộp trong suốt. Đáy và đỉnh của hộp làm bằng kim loại được nối với nguồn pin với một đầu âm ( -), một dầu dương (+). Trong thí nghiệm này, Millikan đã đặt một hiệu điện thế cực lớn (khoảng 10.000V) giữa hai điện cực kim loại đó. Millikan quan sát từng giọt rơi một và sự thay đổi điện áp rồi ghi chú lại tất cả những hiệu ứng. Khi các giọt dầu nhỏ được phun vào buồng A, do cọ xát với Robert Andrews Millikan miệng vòi phun nên chúng được nhiễm điện. Qua một lỗ nhỏ có (1868 – 1953) một số hạt dầu rơi vào bên trong khoảng không gian giữa hai tấm kim loại. Khi hai tấm kim loại này chưa nối với nguồn thì các hạt dầu rơi xuống với vận tốc lớn dần. Sau đó vận tốc của chúng không đổi khi lực ma sát cân bằng với lực hấp dẫn. Khi nối tấm kim loại 1 với cực dương, tấm 2 với cực âm thì lúc đó có những hạt không rơi xuống mà lại chuyển động lên trên, đó là những hạt nhiễm điện âm. Khi hạt này đạt đến vận tốc không đổi ta có U q  mg  kv1 (4.1) d Máy q: điện tích của hạt dầu; U: hiệu điện thế giữa hai tấm kim loại ; d: khoảng cách giữa phun hai tấm kim loại giọt dầu giọt dầu tấ m kim đã tích loại tích điện điện (+) Kính quan sát Ion hoá bằng tia phóng tấm kim xạ loại tích điện (-) Đèn chiếu sáng Khi những hạt nhận thêm điện tích này đạt đến vận tốc không đổi v 2 ta có 27
  10. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) U ( q  qn )  mg  kv2 (4.2) d qn: điện tích hạt dầu nhận thêm được Từ (4.1) và (4.2) ta được U qn  k (v2  v1 ) d d và U là đại lượng đo được, v 1 và v2 có thể xác định được bằng kính quan sát, k xác định bằng phương pháp riêng. Từ đó tìm được q n. Từ rất nhiều thí nghiệm, Millikan đo được điện tích nhỏ nhất là 1,6.10 -19 C và điện tích của các hạt đều bằng số nguyên lần 1,6.10 -19 C. Từ đó ông rút ra kết luận là tồn tại một điện tích nguyên tố (1,6.10 -19 C). 4.3. Hạt nhân của thuyết Tư tưởng cơ bản của thuyết electron là quan niệm về tí nh gián đoạn của điện. Định luật cơ bản của thuyết electron là định luật Coulomb với mô hình toán học là các công thức của định luật. Trong thuyết có hằng số cơ bản là điện tích của electron. 4.4. Một số nội dung chính của thuyết electron cổ điển Vật chất được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ không thể phân chia được nữa gọi là hạt cơ bản. Nguyên tử của mọi nguyên tố đều gồm một hạt nhân mang điện dương và những electron mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử gồm những proton mang điện dương và những nơtron không mang điện. Electron có điện tích là -1,6.10-19 C và khối lượng m e = 9,1.10-31 kg. Proton có điện tích là +1,6.10-19 C và khối lượng m p = 1,67.10-27 kg Số proton trong hạt nhân bằng số electron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn của điện tích âm của các electron và nguyên tử ở trạng thái trung hòa điện. Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nếu nguyên tử mất một hay vài electron, nó sẽ mang điện dương và trở thành ion dương. Nếu nguyên tử thu thêm electron, nó sẽ tích điện âm và trở thành ion âm. Quá trình nhiễm điện của các vật thể chính là quá trình các vật thể ấy thu thêm hay mất đi một số electron. Động thái cư trú hay di chuyển của các electron tạo nên các hiện tượng điện và các tính chất điện của tự nhiên. Thuyết giải thích tính chất khác nhau của các vật thể dựa trên việc nghiên cứu electron và chuyển động của chúng gọi là thuyết electron. 4.5. Hệ quả của thuyết Thuyết electron cổ điển giúp ta giải thích được một loạt các hiện tượng điện và tính chất điện của các vật. Thuyết electron cổ điển là tiền đề để cho ra đời một số thuyết mới như: thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, thuyết electron về tán sắc ánh sáng, thuyết eletron về sự ph át xạ... 4.6. Hạn chế của thuyết 28
  11. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Thuyết electron cổ điển chỉ áp dụng được trong phạm vi vĩ mô chứ không áp dụng được trong phạm vi vi mô, thuyết cũng không giải thích được hiện tượng siêu dẫn . 4.7. Định luật bảo toàn điện tích 4.7.1. Nội dung của định luậ t Như đã biết, cọ xát các vật với nhau là một cách làm cho chúng nhiễm điện. Tuy nhiên sự cọ xát không đóng vai trò quan trọng mà quyết định là sự tiếp xúc giữa các vật. Khi ta cọ xát hai vật với nhau, do sự tiếp xúc chặt chẽ giữa một số nguyên tử của 2 vật, mà một số electron chuyển dịch từ vật này sang vật kia. Ðộ dịch chuyển này vào cỡ khoảng cách giữa các nguyên tử (10-8cm). Khi ta tách hai vật ra, thì chúng đều tích điện, nhưng trái dấu nhau. Nếu hai vật không trao đổi điện tích với các vật khác (ha i vật lập thành một hệ cô lập) thì thí nghiệm chứng tỏ rằng độ lớn điện tích dương xuất hiện trên vật này đúng bằng độ lớn của điện tích âm xuất hiện trên vật kia. Lúc đầu, hệ hai vật có điện tích tổng cộng bằng không, vì mỗi vật đều trung hòa điện. Sau kh i đã tiếp xúc với nhau, hai vật đều nhiễm điện, nhưng tổng đại số điện tích của hai vật trong hệ vẫn bằng không. Như vậy bản chất của sự nhiễm điện là mọi quá trình nhiễm điện về thực chất đều chỉ là những quá trình tách các điện tích âm và dương và phân bố lại các điện tích đó trong các vật hay trong các phần tử của một vật. Ðiện tích tồn tại dưới dạng các hạt sơ cấp mang điện. Trong những điều kiện nhất định, các hạt sơ cấp có thể biến đổi qua lại. Chúng có thể xuất hiện thêm hay mất bớt đi trong quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, thực tế quan sát cho thấy rằng các hạt mang điện bao giờ cũng sinh ra từng cặp có điện tích trái dấu và bằng nhau, và nếu mất đi (để chuyển thành những hạt khác), chúng cũng mất đi từng cặp như vậy. Nếu có một hạt mang điện chuyển hóa thành nhiều hạt khác, thì trong số những hạt mới sinh ra, bắt buộc phải có hạt mang điện tích cùng dấu với hạt ban đầu. Giả thiết về sự bảo toàn của điện tích được đưa ra đầu tiên bởi Benjamin Franklin, nhà khoa học người Mĩ. Từ những nhận xét trên ta đưa đến kết luận là: Trong một hệ kín (hệ cô lập) tổng đại số các điện tích luôn luôn là một hằng số. Hệ cô lập về điện là hệ gồm nhiều vật chỉ tương tác điện và trao đổi điện tích với nhau mà không có sự liên hệ, trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ đó. 4.7.2. Phạm vi áp dụng Ðịnh luật bảo toàn điện tích là một trong những nguyên lí cơ bản nhất của vật lí. Nó có tính chất tuyệt đối đúng. Cho đến nay người ta chưa phát hiện một sự vi phạm định luật: Mọi kết quả thực nghiệm đều phù hợp vớ i định luật. 5. Các hiện tượng nhiễm điện 5.1. Sự nhiễm điện của các vật Mỗi vật bao gồm nhiều hạt mang điện (hạt nhân, electron, iôn). Bình thường thì tổng đại số các điện tích của tất cả các hạt đó bằng không, nghĩa là vật trung hòa về điện. Khối lượng của electron rất nhỏ so với khối lượng của proton nên độ linh động của chúng lớn. Vì vậy do một số điều kiện nào đó (cọ xát, tiếp xúc, nung nóng,...) một số electron có thể di chuyển từ vật này sang vật khác. Khi đó vật trở thành thừa hay thiếu electron, ta nói vật được nhiễm điện (cũng có thể nói là vật được tích điện). Vật nhiễm điện âm là 29
  12. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) vật thừa electron, vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron. 5.2. Các phương pháp nhiễm điện 5.2.1. Nhiễm điện do cọ xát Hiện tượng Thanh thước làm bằng cao su (rubber) sau khi cọ xát vào lông thú sẽ có khả năng hút được các vật nhẹ. http://www.youtube.com/watch?v=fZqewdsp5rw&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=WZPkCOySCWc&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=8l0AwdkMD4c&feature=watch_response http://www.youtube.com/watch?v=4GwK6zfaEt4&feature=relmfu confeti ( giấy vụn và máy phát tĩnh điện) Giải thích Khi cọ xát vào lông thú, một số electron của lông thú chuyển sang cây thước. Cây thước đang ở trạng thái không mang điện, khi nhận electron sẽ bị nhiễm điện âm. Ở trình độ THPT, ta tạm thừa nhận cách giải thích hiện tượng nhiễm điện do cọ xát là kết quả của sự di chuyển của electron từ vật này sang vật kia. Lưu ý 1.Cơ chế của hiện tượng nhiễm điện do cọ xát rất phức tạp, có nhiều điểm đến nay vẫn còn chưa rõ ràng.  Có thể khi hai vật tiếp xúc với nhau thì có s ự liên kết của các nguyên tử ở lớp bề mặt của chúng. Khi tách rời hai vật thì mối liên kết sẽ bị đứt, electron liên kết mạnh với nguyên tử chất nào sẽ ở lại trong chất đó. Nếu giả thuyết này đúng thì khi ép mạnh hai chất với nhau (không cọ xát) rồi sau đó tách chúng ra thì chúng phải bị nhiễm điện.  Có thể khi cọ xát thì sinh ra nhiệt và làm bứt electron. Tuy nhiên nhiệt độ ở chỗ cọ xát không cao đến mức xảy ra sự phát xạ nhiệt electron. Mặt khác sự phát xạ nhiệt electron dễ xảy ra ở kim loại và rất khó xảy ra ở các chất cách điện.  Có thể khi cọ xát gây ra những chỗ khuyết tật ở bề mặt tiếp xúc, ở những chỗ này sẽ xuất hiện những điện tích trái dấu. 30
  13. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Có giả thuyết cho rằng nguyên nhân của sự nhiễm điện do cọ xát là sự cày xới lớp khí hấp thụ ở bề mặt các chất làm bật lên những lớp điện tích trái dấu.. Nhiều người lại thiên về giả thuyết này.[2] 2.Thủy tinh khi cọ xát với dạ thì đa số nhiễm điện dương; cũng có loại thủy tinh khi cọ xát với dạ thì nhiễm điện âm . Điều này phụ thuộc vào tạp chất mà ta pha vào thủy tinh. Các loại nhựa (PolyEtilen; PolyPropylen…) khi cọ xát vào dạ thì nhiễm điện âm, tuy nhiên cũng có loại nhựa khi cọ xát vào dạ thì nhiễm điện dương. Nilon (nhựa tổng hợp) là loại nhiễm điện kém. Các loại nhựa mỏng pôliêtilen (PE) dùng làm túi đựng thực phẩm có khả năng nhiễm điện khá tốt. Nhựa cứng bọc bảo hiểm các chai nước khoáng nhiễm điện rất mạnh. 5.2.2. Nhiễm điện do tiếp xúc Hiện tượng Nếu một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc. Nếu ta đưa một vật nhiễm điện dương đến tiếp xúc với vật nhiễm điện âm sẽ xảy ra một trong ba trường hợp:  Hai vật trở thành không nhiễm điện. Điện tích của chúng đã trung hòa lẫn nhau.  Hai vật cùng nhiễm điện dương.  Hai vật cùng nhiễm điện âm. Giải thích Khi vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với vật đã nhiễm điện, ví dụ như vật nhiễm điện âm thì một phần electron thừa ở vật nhiễm điện âm truyền sang vật chưa nhiễm điện. Vì thế vật chưa nhiễm điện đó sẽ thừa electron nên cũng sẽ nhiễm điện âm. Vật nhiễm điện dương bị thiếu một số electron. Vật nhiễm điện âm lại thừa một số electron. Nếu cho hai vật đó tiếp xúc với nhau thì sẽ có sự trao đổi electron giữa chúng: electron ở chỗ thừa sẽ di chuyển sang chỗ thiếu để trung hòa bớt điện tích dương. Vì thế sẽ xảy ra ba trường hợp như nói ở trên  Nếu số electron thừa bằng đúng số electron thiếu thì sau khi trao đổi hai vật sẽ trở về trạng thái trung hòa điện.  Nếu số electron thiếu lớn hơn số electron thừa thì các electron thừa của vật nhiễm điện âm không đủ để t rung hòa các điện tích dương của vật nhiễm điện dương. Tình trạng thiếu electron sẽ trở thành chung cho hai vật. Do đó có sự phân bố lại của các electron tự do giữa hai vật, mỗi vật sẽ bị thiếu một ít electron nên hai vật vùng nhiễm điện dương. 31
  14. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Tương tự, n ếu số electron thiếu lại nhỏ hơn số electron thừa thì sau khi trao đổi, electron vẫn còn dư một số electron. Số electron còn dư này sẽ phân bố cho hai vật, mỗi vật thừa một ít electron nên hai vật đều nhiễm điện âm (?). http://www.youtube.com/watch?v=eCLu4t12LdE (sợi kim tuyến và khinh khí cầu) 5.2.3. Nhiễm điện do hưởng ứng (Induction) Hiện tượng Khi đưa thanh kim loại nhiễm điện âm lại gần quả cầu trung hòa về điện. Ta thấy phía quả cầu gần thanh kim loại nhiễm điện dương, còn phía quả cầu xa thanh kim loại sẽ nhiễm điện âm. Sự nhiễm điện của quả cầu gọi là sự nhiễm điện do hưởng ứng. Nếu đưa thanh kim loại ra xa thì quả cầu lại trở lại trạng thái trung hòa điện. Điều đó chứng tỏ độ lớn của các đ iện tích âm và dương ở hai phía của quả cầu là bằng nhau. DIEN\Electroscope_rubber_wool.mpeg http://www.youtube.com/watch?v=-iykzxpnpjk&NR=1 Giải thích Khi đưa thanh kim loại nhiễm điện âm lại gần quả cầu thì thanh kim loại sẽ đẩy các electron tự do của quả cầu ra xa mình làm cho electron tập trung nhiều ở phía xa thanh kim loại nên quả cầu phía xa thanh kim loại sẽ nhiễm điện âm, còn phí a gần thanh kim loại của quả cầu thiếu nhiều electron nên sẽ nhiễm điện dương. Những điện tích tập trung ở hai phía của quả cầu sẽ tác dụng lên các electron tự do còn lại trong quả cầu những lực ngược chiều với lực hút của thanh kim loại. Nếu các điện tích tập trung đủ lớn thì các lực tác dụng của các điện tích ở thanh kim loại, ở hai phía của quả cầu lên mỗi electron tự do còn lại trong quả cầu sẽ cân bằng nhau và sẽ không còn có thêm electron đến tập trung ở phía xa thanh kim loại của quả cầu nữa. Đầu này của quả cầu thừa bao nhiêu electron thì đầu kia sẽ thiếu bấy nhiêu electron. 5.3. Cách phát hiện ra vật nhiễm điện Ta có thể phát hiện ra vật nhiễm điện bằng điện nghiệm (electroscope). Điện nghiệm là một dụng cụ gồm: Bình thuỷ tinh, nút cách điện, núm k im loại, thanh kim loại, hai lá kim loại nhẹ. Một vật nhiễm điện chạm vào thanh kim loại thì điện tích truyền đến hai lá kim loại và hai lá kim loại trở thành nhiễm điện cùng dấu. Do đó chúng đẩy nhau và xoè ra. Đưa một cây bút đã nhiễm điện lại gần điện nghiệm, ta thấy hai lá điện nghiệm xoè ra. Điện tích truyền cho hai lá kim loại càng lớn thì góc xoè cũng càng lớn. Vì vậy có thể 32
  15. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) dùng điện nghiệm để so sánh các điện tích đã truyền cho điện nghiệm. núm kim loại nút cách điện thanh kim loại hai lá kim loại nhẹ Hướng dẫn chế tạo ra điện nghiệm (How to make an electroscope) http://www.youtube.com/watch?v=2PmWlPjV6n0 http://www.youtube.com/watch?v=OTCZBOmrIoM&NR=1 5.4. Ứng dụng Hiện tượng nhiễm điện thường gặp trong đời sống, tuy nhiên người ta đã ít quan tâm đến nó, chẳng hạn xoa tay trên áo len, chải tóc bằng lược nhựa, các vật chuyển động nhanh trong không khí... Các vật đó đều đã bị nhiễm điện. Chiếc lược đã bị nhiễm điện có khả năng hút các phân tử nước 33
  16. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Trong kĩ thuật người ta dựa vào đặc điểm của vật nhiễm điện để chế tạo nhiều dụng cụ. Ví dụ trong các phân xưởng dệt thường treo những tấm nhiễm điện trên cao để hút bụi vải lên đó, bảo vệ sức khỏe cho công nhân hoặc thu gom tro trong các ống khói nhờ thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Không khí có nhiều bụi được quạt vào máy qua lớp lọc bụi thông thườ ng. Tại đây các hạt bụi có kích thước lớn bị gạt lại. Dòng không khí có lẫn các hạt bụi kích thước nhỏ vẫn bay lên. Hai lưới 1 và 2 thực chất là hai điện cực: lưới 1 là điện cực dương, lưới 2 là điện cực âm. Khi bay qua lưới 1, các hạt bụi bị nhiễm điện dư ơng. Do đó khi gặp lưới 2 nhiễm điện âm, các hạt bụi bị hút vào lưới. Vì vậy khi đi qua lưới 2 không khí đã được lọc sạch bụi. Sau đó có thể cho không khí đi qua lớp lọc bằng than để khử mùi. Bằng cách này có thể lọc đến 95% bụi trong không khí. Trong kĩ t huật người ta làm cho sơn và vật cần sơn nhiễm điện trái dấu, làm cho lớp sơn bám chắc hơn...Sự hút và đẩy giữa các vật tích điện còn được ứng dụng trong in ấn và photocopy. Sơ đồ máy lọc bụi không khí sạch lớp lọc bằng than lưới 2 lưới 1 lớp lọc bụi thông thường không khí có bụi Máy phát tĩnh điện a.Loại Wimshurst (Wimshurst machine) Cấu tạo:Máy phát tĩnh điện Wimshurst gồm có 3 bộ phận chính: 1. Hai đĩa làm bằng chất cách điện tốt : đĩa tròn có bề dày cỡ 0.3 cm và đường kính khoảng 24 cm, trên mặt ngoài của đĩa có dán 20 lá nhôm mỏng cách đều nhau; hai đĩa được đặt song song, đồng trục và quay ngược chiều nhau nhờ một cơ cấu truyền động gồm tay quay, các dây đai cao su 2. Hai thanh trung tính là vật dẫn có đường kính cỡ 0.4 cm và chiều dài khoảng 20 cm; gắn cố định vào trục của hai đĩa; ở hai đầu mỗi thanh trung tính có hai chổi kim loại 34
  17. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) (thường làm bằng các dây dẫn mảnh và đàn hồi tốt), hai chổi này luôn trượt sát trên bề mặt đĩa khi đĩa quay; 3.Hai cần gom điện tích; mỗi cần gom điện tích dạng hình chữ U, ở hai nhánh có hai mũi nhọn đối diện nhau; các mũi nhọn này rất gần với các lá nhôm trên hai mặt ngoài của hai đĩa, nhưng không tiếp xúc với chúng; 35
  18. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) 36
  19. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) -Nguyên tắc hoạt động : b.Loại Van de Graaff (Van de Graaff generator) 37
  20. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/vandegraaff/index.html Bài tập Câu 2; câu 3; câu 8 http://www.physicsclassroom.com/Class/estatics/u8l1c.cfm 6. Điện trường 6.1. Khái niệm điện trường Khi nghiên cứu sự tương tác giữa các điện tích, câu hỏi được đặt ra là các điện tích đặt ở cách xa nhau tác dụng lực lên nhau bằng cách nào? Ðiện tích có gây ra sự biến đổi gì trong không gian xung quanh không ? Trong quá trình phát triển của vật lí, vấn đề này đã được giải đáp bằng nhiều cách. Nhìn chung lại, có hai cách trả lời trái ngược nhau. Một thuyết cho rằng các vật có thể tương tác lên nhau không cần có các vật thể hay môi trường trung gian, lực có thể truyền từ vật này sang vật khác một cách tức thời. Như vậy, vận tốc truyền tương tác là lớn vô hạn. Khi chỉ có một điện tích, thì nó không gây ra một sự biến đổi nào ở không gian xung quanh. Ðó là nội dung của thuyết tương tác xa. Thuyết thứ hai cho rằng lực tương tác giữa các vật thể chỉ có thể truyền từ vật này sang vật kia nhờ một môi trường nào đó bao quanh các vật. Lực tương tác được truyền liên tiếp từ phần này sang phần khác của môi trường và với vận tốc hữu hạn gọi là vận tốc lan truyền tương tác. Khi chỉ có mặt một điệ n tích thôi, thì khoảng không gian bao quanh nó cũng chịu những biến đổi nhất định. Ðó là nội dung cơ bản của thuyết tương tác gần. Thuyết tương tác gần được Faraday nêu lên lần đầu tiên, sau đó được Maxwell hoàn thiện và chứng minh bằng lí thuyết. Ngày n ay, khoa học đã hoàn toàn xác nhận sự đúng đắn của thuyết tương tác gần. Michael Faraday James Clerk Maxwell (1791 – 1867) (1831 – 1909) Định nghĩa Trong sự tương tác giữa các điện tích, môi trường trung gian truyền tương tác là điện trường hay điện tích gây ra xung quanh nó một điện trường. Ðiện trường này lan truyền trong không gian với vận tốc hữu hạn. Trong chân không, vận tốc lan truyền của điện trường là 3.10 8 m/s, bằng vận tốc của ánh sáng. 6.2. Tính chất  Khi có một điện tích đặt trong điện trường thì điện tích chịu tác dụng của lực điện. Dựa vào tính chất này của điện trường, ta biết được sự có mặt và sự phân bố của nó. 38
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2