Với giải Câu 16.10 trang 31 SBT Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 11 . Mời các bạn đón xem:

Sách bài tập Vật lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích

Câu 16.10 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm Q nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm Q.

Lời giải:

Thử xét trạng thái cân bằng của điện tích dương q đặt tại một trong ba đỉnh của tam giác đều ABC (cạnh a, đỉnh C chẳng hạn). Lực đẩy của các điện tích q đặt tại hai đỉnh còn lại của tam giác lên điện tích đặt tại C có độ lớn là: $F=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}$

Hợp lực $\overrightarrow{F_{đ}}$ của hai lực này có phương nằm trên đường phân giác của góc C, chiều hướng ra ngoài tam giác (xem Hình 16.2G), độ lớn: $F_d=F\sqrt{3}=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}\sqrt{3}$(1)

Muốn điện tích đặt tại C nằm cân bằng thì phải có một lực hút cân bằng với lực đẩy $\overrightarrow{F_{đ}}$. Điện tích Q do đó phải trái dấu với các điện tích q (Q phải mang điện tích âm) và phải nằm trên đường phân giác của góc C. Tương tự, muốn cho các điện tích q đặt tại các đỉnh A và B nằm cân bằng thì điện tích Q phải nằm trên các đường phân giác của góc A và B. Nghĩa là Q phải nằm tại trọng tâm của tam giác đều ABC và khoảng cách r từ Q đến C sẽ là: $r=\frac{2}{3}a\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}$

Độ lớn của lực $\overrightarrow{F_h}$ do Q tác dụng lên các điện tích q là: (2)

Vì F_h = $F_{đ}$ nên từ (1) và (2), dễ dàng tính được độ lớn của Q theo q: Q = -$\frac{q}{\sqrt{3}}$.