Giải bài tập thuyết êlectron - định luật bảo toàn điện tích

Bài 2: Thuyết êlectron - Định luật bảo toàn điện tích A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1. Cấu tạo của nguyên tử a) Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương, nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh. - Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương (H.2.1 SGK). - Electron có điện tích là -1,6.10-19C và khối lượng là 9,1.10-31kg. - Khối lượng của nơtrôn xấp xỉ bằng khôi lượng của prôtôn. ...

Bài 2: Thuyết êlectron - Định luật bảo toàn điện tích

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Cấu tạo của nguyên tử

a) Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương, nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh.

- Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương (H.2.1 SGK).

- Electron có điện tích là -1,6.10^-19C và khối lượng là 9,1.10^-31kg.

- Khối lượng của nơtrôn xấp xỉ bằng khôi lượng của prôtôn.

- Bình thường nguyên tử ở trạng thái trung hòa về điện vì có độ lớn điện tích dương của hạt nhân băng độ lớn của điện tích âm của các êlectron.

b) Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Điện tích cùa êlectron và điện tích của prôtôn là điện tích nguyên tố.

2. Nội dung thuyết êlectron

a) Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương. ,

b) Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một êlectron để trở thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.

c) Sự cư trú và di chuyển của các êlectron tạo nên các hiện tượng điện.

3. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện

- Vật (chất) dẫn điện là vật (chất) có chứa các điện tích tự do. Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.

Kim loại, các dung dịch axit, bazơ, muối là các chát dẫn điện.

- Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do. Không khí khô, dầu, thủy tinh, sứ, cao su, một số nhựa... là các chất cách điện.

4. Sự nhiễm điện do tiếp xúc

Nếu cho 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.

6. Định luật bảo toàn điện tích

Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi.

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

C1. Hãy vận dụng thuyết êlectron để giải thích hiện tượng nhiễm điện dương của thanh thủy tinh khi cọ xát vào dạ, cho rằng trong hiện tượng này chỉ có êlectron có thể di chuyển từ vật nọ sang vật kia.

Hướng dẫn

Khi đưa thanh thủy tinh cọ xát vào tâm dạ thì có những điểm tiếp xúc giữa thủy tinh và dạ.  Ở những điểm đó có một số êlectron từ thủy tinh di chuyển Sang dạ. Kết quả là thanh thủy tinh nhiễm điện dương, mảnh dạ nhiễm điện âm.

C2. Hãy nêu một định nghĩa khác về vật dẫn điện và vật cách điện.

Hướng dẫn

Vật dẫn điện là vật cho dòng điện chạy qua, còn vật cách điện là vật không cho dòng điện chạy qua.

C3. Chân không dản điện hay cách điện? Tại sao?

Hướng dẫn

Chân không cách điện vì trong chân không không có hạt mang điện.

C4. Hãy giải thích sự nhiễm điện của một quả cầu kim loại khi cho nó tiếp xúc với một vật nhiễm điện dương.

Hướng dẫn

Khi quả cầu A (trung hòa điện) tiếp xúc với vật B (nhiễm điện dưưng), thì một số êlectron tự do tư quả cầu A sẽ truyền sang vật B. Kết quả là quả cầu A trở thành thiếu êlectron và nhiễm điện dương.

C5. Hãy vận dụng thuyết êlectron để giải thích hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Biết rằng trong kim loại có êlectron tự do.

Hướng dẫn

Thanh kim loai A đăt gần quả cầu B nhiểm điện (âm chẳng han), thì các êlectron tự do trong thanh kim loại bị đẩy ra xa quả cầu. Do đó đầu thanh kim loại xa quả cầu hơn thừa êlectron, đầu đó nhiễm điện âm. Đầu thanh kim loại gần quả cầu hơn thiếu êlectron, đầu đó nhiễm điện dương. Thanh kim loại đặt gần quả cầu nhiễm điện dương thì êlectron tự do trong thanh kim loại bị hút lại gần quả cầu. Do đó đầu thanh ở gần quả cầu nhiễm điện âm, đầu kia nhiễm điện dương,

C. CÂU HỎI - BÀI TẬP

1. Trình bày nội dung của thuyết êlectron cô điển.

Hướng dẫn

Êlectron có thổ rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương. Ngược lại, một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm một êlectron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm.

Sự cư trú hay di chuyển của các êlectron tạo nên các hiện tượng điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.

2. Giải thích hiện tượng nhiễm điện dương của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron.

Hướng dẫn

Khi quả cầu kim loại trung hòa điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện dương thì một phần trong sô êlectron ở quả cầu truyền sang thanh kim lóại. Vì thế quả cầu kim loại cũng thiếu êlectron nên nó nhiềm điện dương.

3. Trình bày hiện tượng nhiỗm điện do hưởng ứng và giải thích hiện tượng đó bằng thuyết êlectron.

Hướng dẫn

Giải thích: Thanh kim loại đặt gần quả cầu nhiễm điện dương thì êlectron tự do trong thanh kim loại bị hút lại gần quả cầu. Do đó đầu thanh ở gần quả cầu nhiềm điện âm, đầu kia nhiễm điện dương.

4. Phát biểu định luật bảo toàn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tượng xảy ra khi cho một quả cầu tích điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm. ,

Hướng dẫn

Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện thì tổng đại số của các điện tích dương và âm là không đổi. 

Khi cho một quả cầu tích điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm thì sau khi tách ra, hai quả cầu sẽ nhiễm điện cùng dấu (cùng dấu với quả cầu có điện tích lớn hơn).

Giải thích: Giả sử’ trước khi tiếp xúc, quả cầu A tích điện dương (q1) và quả cầu B tích điện âm (-q2) với q1 > |q2|. Tổng đại sô" các điện tích là q1 - q2 = q > 0.

Trong quá trình tiếp xúc, có sự dịch chuyển êlectron từ quả cầu N sang qua cầu A. Sau khi tách chúng ra, các quả cầu mang điện tích dương q'1 và q'2 với q'1 + q'2 = q.

5. Chọn câu đúng.

Đưa một quả cầu tích điện Q lại gần một quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đầu một sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì:

A. M tiếp tục bị hút dính vào Q.

B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q.

C. M rời Q về vị trí thẳng đứng.

D. M bị đẩy lệch về phía bên kia.

Hướng dẫn

Chọn D. M bị đẩy lệch về phía bên kia. Do sau khi tiếp xúc, hai quả cầu nhiễm điện cùng dấu.

A. Điện tích ở M và N không thay đổi.

B. Điện tích ở M và N mất hết.

c. Điện tích ở M còn, ở N mất.

D. Điện tích ở M mất, ở N còn.

Hướng dẫn

Chọn A. Điện tích ở M và N không thay đối.

Điện tích ở M và N không thay đổi vì khi chạm tay vào trung điềm của MN, thanh MN vần trung hòa, hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng vẫn xảy ra.

7. Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trấn, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.

Hướng dẫn

Cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh nên chúng cọ xát với không khí và bị nhiễm điện. Khi cánh quạt bị nhiễm điện, nó có thể hút các vật nhẹ như bụi chẳng hạn, do đó có hiện tượng bụi bám nhiều trên cánh quạt.