SGK Vật Lí 11 - Bài 2. Thuyết electron. Định luật bảo toàn điện tích

Thu YẾT ELECTRON
Định luât bảo toàn điện tích
Dựa trên cơ sớ nào để giải thích các hiện tượng nhiễm điện ?
- THUYẾT ELECTRON
Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tổ
Nguyến tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron 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 (Hình 2.1).
Electron có điện tích là -1,6.10“19 c và khối lượng là 9,1.10“31 kg. Prôtôn có điện tích là +1,6.10“19 c và khối lượng là 1,67.10-27 kg. Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng của prôtồn.
Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của hạt nhân hằng độ lớn của điện tích âm của các electron và nguyên tử ở trạng thái trung hoà về điện.
"-O—
Hình 2.1 Mô hình nguyên tử heli
Ta hiểu sự trung hoà về điện của nguyên tử như sau : Vì tổng điện tích của các electron có độ lớn bằng điện tích của hạt nhân và khoảng cách giữa các electron và hạt nhân rất nhỏ so với khoảng cách từ nguyên tử này đến nguyên tử khác nên lực điện mà hệ điện tích này tác dụng lên các điện tích khác coi như bằng không.
Trong các hiện tượng điện mà ta xét ở chương trình Vật lí Trung học phổ thông (THPT) thì điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích nhổ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy, ta gọi chúng là những điện tích nguyên tó'(âm hoặc dương).
HO Hãy vận dụng thuyết electron để giải thích hiện tượng nhiễm điện của thanh thuỷ tinh khi cọ xát vào dạ. Cho rằng, trong hiện tượng này, thuỷ tinh bị nhiễm điện dương và chỉ có các electron có thể di chuyển từ vật nọ sang vật kia.
£5 Hãy nêu một định nghĩa khác về vật dẫn điện và vật cách điện.
Chân không dẫn điện hay cách điện ? Tại sao ?
Thuyết electron
Sự cư trú và di chuyển của các electron tạo nên các hiện tượng điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.
Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật gọi là thuyết electron, PR
Nội dung của thuyết electron về việc giải thích sự nhiễm điện của các vật như sau :
Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương. Ví dụ : Nguyên tử natri bị mất một electron sẽ trở thành ion Na+.
Một nguyên tử trung hoà có thể nhận thêm electron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm. Ví dụ : Nguyên tử clo nhận thêm một electron sẽ trở thành ion Cl~.
Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương (prôtôn). Nếu số electron ít hơn số prôtôn thì vật nhiễm điện dương.
II-VẬN DỤNG
Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện
Vật (chất) dẫn diện là vật (chất) có chứa nhiều diện tích tự do. Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.
Kim loại có chứa nhiều electron tự do ; các dung dịch axit, bazơ và muối có chứa nhiều ion tự do. Chúng đều là các chất dẫn điện.
Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa hoặc chứa rất ít điện tích tự do. Không khí khô, dầu, thuỷ tinh, sứ, cao su, một số nhựa,... là các chất cách điện. J3E .
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.
Nếu cho hai quả cầu kim loại đã tích điện tiếp xúc với nhau và đo chính xác các điện tích, ta sẽ thấy tổng điện tích của hai quả cầu sau khi tiếp xúc bằng tổng đại số điện tích của hai quả cầu trước khi tiếp xúc (Hình 2.2). Như vậy, việc gán dấu cho hai loại điện tích tuy là hình thức, nhưng nó đã giúp ta tính toán được các điện tích theo phương pháp đại số. HE
Sự nhiễm điện do hưởng ứng
Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hoà về điện (Hình 2.3). Ta thấy đầu M nhiễm điện âm, còn đầu N nhiễm điện dương. Sự nhiễm điện của thanh kim loại MN là sự nhiễm điện do hưởng ứng (hay hiện tượng cảm ứng tĩnh điện).
Nếu đưa quả cầu A ra xa, thanh kim loại MN lại trở lại trạng thái trung hoà về điện. Điều đó chứng tỏ độ lớn của các điện tích âm và dương ở các đầu M và N là bằng nhau.
Hiện tượng tương tự cũng xảy ra khi quả cầu A nhiễm điện âm.
Hình 2.2
HE Hãy giải thích sự nhiễm điện của một quả cầu kim loại khi cho nó tiếp xúc với một vật nhiễm điện dương.
©	c~	Đ
A	M	N
Hình 2.3
HE Hãy vận dụng thuyết electron để giải thích hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Biết rằng trong kim loại có electron tự do.
Ill	- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
Trong một hệ vật có lập về điện, lổng đại sô của các điện tích là không đổi.
Hệ vật cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ.
Thuyết electron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.
Điện tích của electron là điện tích nguyên tố âm (-e = -1,6.10"19 C). Điện tích của prôtôn là điện tích nguyên tô dương (+e = 1,6.10-19 C).
Có thể giải thích các hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, do tiếp xúc và do hi/ởng ứng... bằng thuyết electron.
Định luật bảo toàn điện tích : Tổng đại sô của các điện tích của một hệ vật cô lập về điện là không thay đổi.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Trình bày nội dung của thuyết electron.
Giải thích hiện tuọng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết electron.
Trình bày hiện tuọng nhiễm điện do hưởng úng và giải thích hiện tuọng đó bằng thuyết electron.
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 dưong tiếp xúc vói một quả cầu tích điện âm.
Chọn câu đúng.
Đưa quả cáu tích điện Q lại gán quả cầu M nhổ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đáu một sọi chì thẳng đứng. Quả cáu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì
M tiếp tục bị hút dính vào Q.
M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q. c. M ròi Q vé vị trí thẳng đứng.
D. M bị đẩy lệch vé phía bên kia.
Đưa một quả cắu Q tích điện dương lại gần đắu M của một khói trụ kim loại MN (Hình 2.4).
©
OM	I	N
Hình 2.4
Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tượng gì sè xảy ra nếu chạm tay vào điểm /, trung điểm của MN ?
Điện tích ò MvàN không thay đổi.
Điện tích òMvàN mất hết. c. Điện tích ỏ M còn, ở N mất.
D. Điện tích ở M mất, ở N còn.
Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.