Sau khi đã nắm vững định luật Coulomb thì luyện tập qua các bài tập có lời giải sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách áp dụng công thức trong các tình huống thực tế. Dưới đây là một số bài tập cơ bản về lực tương tác giữa hai điện tích theo định luật Coulomb kèm theo lời giải chi tiết giúp bạn dễ dàng nắm bắt vận dụng.
Bài Tập 1: Tính Lực Hút Giữa Hai Điện Tích
Đề bài
Hai điện tích điểm q1 = 2 x 10^-6 C và q2 = -3 x 10^-6 C đặt cách nhau r = 0,2 m trong không khí. Tính lực tương tác điện giữa hai điện tích này.
Lời giải
Áp dụng công thức định luật Coulomb
F = k * |q1 * q2| / r^2
Trong đó
-
k = 8.99 x 10^9 N·m^2/C^2
-
q1 = 2 x 10^-6 C
-
q2 = -3 x 10^-6 C
-
r = 0,2 m
Thay số vào công thức
F = 8.99 x 10^9 * |(2 x 10^-6) * (-3 x 10^-6)| / (0.2)^2
F = 8.99 x 10^9 * 6 x 10^-12 / 0.04
F = (8.99 x 6 x 10^-3) / 0.04
F = 53.94 x 10^-3 / 0.04
F = 1.3485 N
Đáp án: F = 1.35 N (lực hút)
Bài Tập 2: So Sánh Lực Khi Tăng Khoảng Cách
Đề bài
Nếu trong bài tập 1, khoảng cách tăng gấp đôi (r = 0.4 m), thì lực tương tác sẽ bằng bao nhiêu phần so với ban đầu?
Lời giải
Theo công thức Coulomb: F tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r.
Vì r tăng gấp đôi → r^2 tăng gấp 4 → F mới = F cũ / 4
Từ bài 1, F cũ = 1.35 N
→ F mới = 1.35 / 4 = 0.3375 N
Đáp án: Lực mới là 0.34 N (xấp xỉ), bằng 1/4 lực ban đầu
Bài Tập 3: Ba Điện Tích Trên Một Đường Thẳng
Đề bài
Ba điện tích điểm q1 = 2 x 10^-6 C, q2 = -2 x 10^-6 C, q3 = 3 x 10^-6 C đặt trên một đường thẳng, khoảng cách giữa q1 và q2 là 0.1 m, q2 và q3 là 0.1 m. Tính lực tác dụng lên q2 do q1 và q3.
Lời giải
Bước 1: Tính lực F12 (q1 tác dụng lên q2)
F12 = k * |q1 * q2| / (0.1)^2
F12 = 8.99 x 10^9 * (2 x 10^-6 * 2 x 10^-6) / 0.01
F12 = 8.99 x 10^9 * 4 x 10^-12 / 0.01
F12 = 3.596 N (hướng từ q1 đẩy q2 ra xa, sang phải)
Bước 2: Tính lực F32 (q3 tác dụng lên q2)
F32 = k * |q3 * q2| / (0.1)^2
F32 = 8.99 x 10^9 * (3 x 10^-6 * 2 x 10^-6) / 0.01
F32 = 8.99 x 10^9 * 6 x 10^-12 / 0.01
F32 = 5.394 N (hút q2 về q3, cũng sang phải)
Bước 3: Tổng hợp lực
Vì cả hai lực đều hướng sang phải, nên lực tổng
F = F12 + F32 = 3.596 + 5.394 = 8.99 N
Đáp án: Lực tổng hợp tác dụng lên q2 là 8.99 N, hướng sang phải
Thông qua các bài tập định luật Coulomb trên, bạn có thể thấy việc áp dụng công thức để tính lực tương tác giữa các điện tích là khá trực quan. Chỉ cần nhớ công thức:
F = k * |q1 * q2| / r^2
và xác định đúng dấu của điện tích để xác định hướng của lực (hút hay đẩy). Khiến bạn đã có thể giải quyết được hầu hết các dạng bài cơ bản trong chương trình vật lý THPT. Tiếp theo bạn có thể luyện thêm các bài tập nâng cao với hệ nhiều điện tích hay các bài có liên quan đến điện trường.