a) Cường độ điện trường trong màng tế bào

Độ dày màng:

d = 8 \times 10^{-9} \, m

Hiệu điện thế:

U = 0,07 \, V

Công thức:

E = \frac{U}{d}

Thay số:

E = \frac{0,07}{8 \times 10^{-9}}

E = 8,75 \times 10^{6} \, V/m

Cường độ điện trường:

E = 8,75 \times 10^{6} \, V/m

b) Lực điện tác dụng lên ion

Điện tích ion:

q = -3,2 \times 10^{-19} \, C

Công thức:

F = qE

Độ lớn lực:

F = |q|E

F = 3,2 \times 10^{-19} \times 8,75 \times 10^{6}

F = 2,8 \times 10^{-12} \, N

Chiều lực

• Mặt ngoài màng dương, mặt trong âm
• Điện trường hướng từ ngoài → vào trong

Ion mang điện âm nên lực điện ngược chiều điện trường, tức là hướng ra ngoài.

Ion bị đẩy ra khỏi tế bào.

Kết quả

a)

E = 8,75 \times 10^{6} \, V/m

b)

F = 2,8 \times 10^{-12} \, N

Ion âm bị đẩy ra khỏi tế bào.

Ta giải lần lượt:

Đổi đơn vị

99000\,\mu F = 99000 \times 10^{-6}F = 0,099F

Điện áp tối đa: U = 200V

Công thức năng lượng tụ điện:

W=\frac{1}{2}CU^2

a) Năng lượng tối đa tụ điện tích trữ

W=\frac{1}{2} \times 0,099 \times 200^2

200^2 = 40000

W = 0,5 \times 0,099 \times 40000

W = 1980\,J

Năng lượng tối đa ≈ 1980 J

b) Năng lượng giải phóng mỗi lần hàn

Công suất tối đa:

P = 2500W

Thời gian phóng điện ngắn nhất:

t = 0,5s

Năng lượng giải phóng:

A = P \times t

A = 2500 \times 0,5

A = 1250J

Tính phần trăm

\frac{1250}{1980} \times 100\%

\approx 63\%

Kết quả

a)

Năng lượng tối đa của tụ điện:

W = 1980\,J

b)

Năng lượng điện giải phóng mỗi lần hàn chiếm khoảng:

\approx 63\%

Đáp án ngắn gọn để ghi vào bài:

• a) W = 1980\,J
• b) A = 1250J → chiếm khoảng 63% năng lượng tích lũy.

Giải

a) Cách tách mép túi nylon và giải thích

Cách làm:

Có thể xoa nhẹ hai mép túi, thổi hơi vào miệng túi hoặc xoa tay cho khô rồi tách ra.

Giải thích:

Khi các túi nylon cọ xát với nhau, chúng bị nhiễm điện do cọ xát (hiện tượng tĩnh điện). Điện tích trái dấu xuất hiện trên các bề mặt làm cho các mép túi hút nhau nên dính lại.

Khi ta xoa hoặc thổi hơi, không khí lọt vào giữa hai mép túi làm giảm lực hút tĩnh điện nên túi tách ra dễ dàng.

b) Tìm vị trí đặt q_3

Cho:

• q_1 = 1,5\,\mu C
• q_2 = 6\,\mu C
• Khoảng cách q_1q_2 = 6\,cm

Để lực tác dụng lên q_3 = 0 ⇒ hai lực điện do q_1 và q_2 tác dụng lên q_3 phải bằng nhau và ngược chiều.

Vì q_1 và q_2 cùng dấu nên điểm cần tìm nằm giữa hai điện tích.

Gọi khoảng cách từ q_1 đến q_3 là x.

Ta có:

\frac{k q_1}{x^2}=\frac{k q_2}{(6-x)^2}

Rút gọn:

\frac{1.5}{x^2}=\frac{6}{(6-x)^2}

\frac{(6-x)^2}{x^2}=4

\frac{6-x}{x}=2

6-x=2x

3x=6

x=2\,cm

Vậy:

• q_3 nằm giữa hai điện tích
• Cách q_1 2 cm
• Cách q_2 4 cm

Giá trị của q_3:

Lực bằng 0 không phụ thuộc vào giá trị của q_3, nên q_3 có thể mang giá trị bất kỳ (khác 0).