III- Dạng 3: CON LẮC TÍCH ĐIỆN
1. Cấu tạo con lắc tích điện
Gồm:
+ Dây treo con lắc l
+ Vật tích điện có khối lượng m
2. Lực tác dụng khi vật mang điện có khối lượng
Khi vật mang điện có khối lượng thì ngoài tác chịu tác dụng của lực điện do điện tích khác gây ra còn chịu thêm lực căng dây, trọng lực, lực đẩy acsimét.
3. Phương pháp
- Bước 1: Tìm các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên điện tích cần khảo sát
- Bước 2: Hợp tất cả các lực tác dụng lên điện tích cần khảo sát, ta được:
\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + ... + \overrightarrow {{F_n}} + \overrightarrow T = 0{\rm{ hay }}\overrightarrow {{F_i}} + \overrightarrow T = 0\) (Nếu con lắc tích điện ở vị trí cân bằng)
Trong đó, \(\overrightarrow {{F_i}} \)có thể là:
+ Trọng lực \(\overrightarrow {{F_i}} \)
+ Lực điện do điện tích khác gây ra
+ Lực đẩy acsimet \(\overrightarrow {{F_i}} \)có: Phương - thẳng đứng, chiều - hướng lên, độ lớn FA = ρgV
Với ρ - khối lượng riêng của chất lỏng hay khí (kg/m3)
g - gia tốc rơi tự do
V - phần thể tích của phần tử vật chìm trong chất lỏng hay khí
- Bước 3: Tìm ẩn số của bài toán bằng 2 cách:
+ Cách 1: Sử dụng phương pháp chiếu
+ Cách 2: Nếu quy tắc hình bình hành là các hình thoi, hình chữ nhật, hình vuông thì sử dụng các hệ thức lượng trong tam giác, sử dụng định lí hàm số cos, tam giác đồng dạng,...
IV- Dạng 4: SỰ CÂN BẰNG ĐIỆN TÍCH CÓ KHỐI LƯỢNG ĐIỆN TÍCH ĐƯỢC BỎ QUA
Đối với dạng bài toán này sẽ hỏi vị trí q0 nào đó cần đặt ở đâu để các điện tích khác tác dụng lên q0 là cân bằng
1. Trường hợp 1:Tương tác 2 điện tích
Dựa vào điều kiện cân bằng của 2 lực F1 và F2 tác dụng lên q0
\(\overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} = \overrightarrow 0 \to \overrightarrow {{F_1}} = - \overrightarrow {{F_2}} \)
Ta có:
+ F1, F2 cùng giá nên điện tích q0 nằm trên đường thẳng nối giữa q1 với q2
+ Dự đoán điện tích cần khảo sát nằm ở vị trí nào, phụ thuộc vào dấu của 2 điện tích đã cho q1, q2
2. Trường hợp 2: Điện tích cần khảo sát q0 cân bằng với n điện tích đã cho đặt tại n đỉnh của 1 đa giác đều
- Bước 1:
+ Dùng quy tắc tổng hợp của n -1 điện tích của đa giác tác dụng lên đỉnh còn lại:\(\sum\limits_{i = 1}^{n - 1} {\overrightarrow {{F_i}} } = \overrightarrow F \)
+ Xác định phương, chiều của hợp lực F của n -1 lực
- Bước 2: Dùng điều kiện cân bằng tập hợp của n - 1 lực đặt tại đỉnh còn lại với lực cần khảo sát là \(\overrightarrow {{F_0}} \) (F0 là lực tác dụng lên điện tích còn lại)
\(\overrightarrow F + \overrightarrow {{F_0}} = \overrightarrow 0 \to \overrightarrow F = - \overrightarrow {{F_0}} \)
+ F, F0 cùng giá → Xác định được vị trí q0 nằm trên đường nối giá của 2 lực F và F0
+ Dự đoán dấu của điện tích q0 dựa vào dấu của điện tích còn lại.
