K là gì trong vật lý 11?

Giống như trong các công thức khác trong vật lý lớp 11 và mình có một số bài viết như:

• G là gì trong vật lý?
• b là gì trong vật lý?

Và K trong vật lý cũng là một bài viết mình sẽ tìm hiểu trong bài viết này?

1. K là gì trong vật lý 11?

K  là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hệ đơn vị mà ta dùng. Và chúng ta thường gặp hệ số K trong định luật Cu-lông:

– Phát biểu Định luật Cu-lông: Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Công thức định luật Cu-lông: 

– Trong đó:

•  k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hệ đơn vị mà ta dùng. Trong hệ đơn vị SI, 
•  F: đơn vị Niutơn (N);
•  r: đơn vị mét (m);
•  q₁ và q₂ các điện tích, đơn vị culông (C).

2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi

a) Điện môi là môi trường cách điện.

b) Thí nghiệm chứng tỏ rằng, khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi đồng tính (chẳng hạn trong một chất dầu cách điện) thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi Ɛ lần so với khi đặt chúng trong chân không.

• ε được gọi là hằng số điện môi của môi trường (ε ≥1).

• Công thức của định luật Cu-lông trong trường hợp này là: 

– Đối với chân không thì ε = 1.

c) Hằng số điện cho biết, khi đặt các điện tích trong một chất cách điện thì lực tác dụng giữa chúng sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.

3. Bài tập ví dụ:

Ví dụ 1:

Hai quả cầu nhỏ mang điện tích và được đặt cách nhau một khoảng 𝑟 = 10 cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa hai quả cầu.

Lời giải:

Để giải bài tập này, ta sẽ sử dụng định luật Coulomb, được phát biểu như sau:

trong đó:

• F là độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích.
• ke là hằng số Coulomb,
• q1 q2​ là độ lớn của các điện tích.
• r là khoảng cách giữa hai điện tích.

– Chuyển đổi đơn vị khoảng cách: r=10cm=0,1m.

– Tính độ lớn của lực Coulomb:

Đáp số Lực tương tác giữa hai quả cầu là 53.94 N. Do một quả cầu mang điện tích dương và một quả cầu mang điện tích âm, lực này là lực hút.

Ví dụ 2:

Hai điện tích đặt trong chân không cách nhau r=10 cm trong chân không. Biết lực tương tác giữa chúng là 60 N 60N, hãy tính khoảng cách giữa hai điện tích.

Lời giải:

– Đầu tiên ta chuyển đổi đơn vị khoảng cách: r=10cm=0,1m

– Tính độ lớn của lực Coulomb:

Giải phương trình để tìm khoảng cách 𝑟:

Đáp số: Khoảng cách giữa hai điện tích là 10 cm.