Vì các tụ mắc nối tiếp nên điện tích trên mỗi tụ là như nhau:

\(Q_{1} = Q_{2} = Q_{3} = Q\)

Hiệu điện thế trên mỗi tụ được tính theo công thức:

\(U_{i} = \frac{Q}{C_{i}}\)

Tổng hiệu điện thế của cả bộ tụ là:

\(U = U_{1} + U_{2} + U_{3} = Q \left(\right. \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}} \left.\right)\)

Trước hết, ta tính điện dung tương đương của bộ tụ:

\(\frac{1}{C_{\text{t}đ}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}} = \frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \frac{1}{6} \&\text{nbsp}; \left(\right. \times 10^{9} \left.\right)\)

Quy đồng:

\(\frac{1}{C_{\text{t}đ}} = \frac{6 + 3 + 2}{12} = \frac{11}{12} \Rightarrow C_{\text{t}đ} = \frac{12}{11} \times 10^{- 9} \textrm{ } \text{F}\)

Điện tích của bộ tụ khi đặt vào hiệu điện thế \(1100 \textrm{ } \text{V}\) là:

\(Q = C_{\text{t}đ} \cdot U = \frac{12}{11} \times 10^{- 9} \cdot 1100 = 1,2 \times 10^{- 6} \textrm{ } \text{C}\)

Hiệu điện thế trên từng tụ:

\(U_{1} = \frac{Q}{C_{1}} = \frac{1,2 \times 10^{- 6}}{2 \times 10^{- 9}} = 600 \textrm{ } \text{V}\) \(U_{2} = 300 \textrm{ } \text{V} , U_{3} = 200 \textrm{ } \text{V}\)

Ta thấy:

\(U_{1} = 600 \textrm{ } \text{V} > 500 \textrm{ } \text{V}\)

Do đó tụ \(C_{1}\) bị vượt quá hiệu điện thế giới hạn nên sẽ bị đánh thủng.

Trong điện trường của một điện tích điểm \(Q\), điện thế tại điểm cách \(Q\) một khoảng \(r\) được xác định bởi:

\(V = \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \frac{Q}{r} = k \frac{Q}{r} , \left(\right. k = 9 \times 10^{9} \left.\right)\)

Gọi \(M\) là điểm cách \(Q\) \(1 \textrm{ } \text{m}\), \(N\) là điểm cách \(Q\) \(2 \textrm{ } \text{m}\).

a) Tính hiệu điện thế \(U_{M N}\)

Hiệu điện thế giữa hai điểm \(M\) và \(N\) là:

\(U_{M N} = V_{M} - V_{N} = k Q \left(\right. \frac{1}{r_{M}} - \frac{1}{r_{N}} \left.\right)\)

Thay \(r_{M} = 1 \textrm{ } \text{m} , r_{N} = 2 \textrm{ } \text{m}\), ta được:

\(U_{M N} = k Q \left(\right. 1 - \frac{1}{2} \left.\right) = \frac{k Q}{2}\)

b) Tính công để dịch chuyển electron từ \(M\) đến \(N\)

Với \(Q = 8 \times 10^{- 10} \textrm{ } \text{C}\), ta có:

\(U_{M N} = \frac{9 \times 10^{9} \cdot 8 \times 10^{- 10}}{2} = 3.6 \textrm{ } \text{V}\)

Công của lực điện khi dịch chuyển điện tích \(q\) từ \(M\) đến \(N\) là:

\(A = q \cdot U_{M N}\)

Với electron có điện tích \(q = - 1.6 \times 10^{- 19} \textrm{ } \text{C}\), suy ra:

\(A = - 1.6 \times 10^{- 19} \cdot 3.6 = - 5.76 \times 10^{- 19} \textrm{ } \text{J}\)

Công của lực điện trường là A = qEd = - eEd = ΔW

Theo định lý biến thiên động năng ta có:

A=-eEd=0-\(\frac{mv^2}{2}\) \(\rArr d=\frac{mv^2}{2eE}=\frac{9,1.10^{-31}.\left(3.10^5\right)^2}{2.1,6.10^{-19}.1000}=2,6.10^{-4}m\) \(=0.26\operatorname{mm}\)

a. Cách tách mép các túi nylon và giải thích

*Cách làm:

Thấm ướt nhẹ ngón tay (hoặc thổi hơi ẩm vào mép túi) rồi vuốt hai mép túi → túi sẽ tách ra rất dễ.

Một số người xoa tay vào quần áo rồi kéo mép túi.

Ở siêu thị, đôi khi có miếng mút ẩm để chạm tay vào trước khi mở túi.

*Giải thích:

Túi nylon rất mỏng, khi cọ xát hoặc ép sát nhau, chúng bị nhiễm điện (do hiện tượng nhiễm điện do cọ xát).

Hai mép túi thường mang điện tích trái dấu, nên hút nhau → khó tách.

Khi tay ẩm, nước là chất dẫn điện:

Điện tích trên mép túi bị trung hòa hoặc phân tán.

Lực hút tĩnh điện giảm → túi dễ tách ra.

=> Đây là hiện tượng tĩnh điện trong đời sống hằng ngày.

b. \(x\): khoảng cách từ \(q_{3}\) đến \(q_{1}\)
→ khoảng cách đến \(q_{2}\) là \(6 - x\)

Điều kiện cân bằng lực:

\(F_{13} = F_{23}\)

Áp dụng định luật Coulomb:

\(k \frac{q_{1} q_{3}}{x^{2}} = k \frac{q_{2} q_{3}}{\left(\right. 6 - x \left.\right)^{2}}\)

\(\lrArr\frac{q_{1}}{x^{2}}=\frac{q_{2}}{\left(\right. 6 - x \left.\right)^{2}}\)

\(\lrArr\frac{1,5}{x^{2}}=\frac{6}{\left(\right. 6 - x \left.\right)^{2}}\)

\(\lrArr\frac{1}{x^{2}}=\frac{4}{\left(\right. 6 - x \left.\right)^{2}}\)

\(\lrArr\frac{1}{x}=\frac{2}{6 - x}\)

\(\lrArr6-x=2x\Rightarrow3x=6\Rightarrow x=2\textrm{ }\text{cm}\)

Kết luận

Vị trí đặt \(q_{3}\):
Nằm giữa \(q_{1}\) và \(q_{2}\),
cách \(q_{1}\) 2 cm, cách \(q_{2}\) 4 cm.

Giá trị của \(q_{3}\):
Bất kỳ (khác 0), vì trong điều kiện cân bằng lực, \(q_{3}\) bị triệt tiêu khi rút gọn.

2,4 mm

Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Lắp ráp dụng cụ

-Đặt ống trụ nằm ngang trên giá đỡ.

-Gắn loa nhỏ vào một đầu ống (đầu hở).

-Nối loa với máy phát tần số.

-Đặt pit-tông vào trong ống, đảm bảo pit-tông di chuyển nhẹ nhàng và kín.

Bước 2: Phát âm và tìm vị trí cộng hưởng

-Bật máy phát tần số, chọn một tần số xác định f

-Kéo pit-tông từ từ để thay đổi chiều dài cột không khí trong ống.

-Lắng nghe âm phát ra từ loa.

-Khi âm nghe to rõ nhất, đó là vị trí cộng hưởng → ghi lại vị trí pit-tông (đọc trên thang chia độ).

Bước 3: Lặp lại phép đo

-Tiếp tục di chuyển pit-tông để tìm ít nhất 2–3 vị trí cộng hưởng liên tiếp.

-Ghi lại các giá trị chiều dài cột không khí \(L_{1} , L_{2} , L_{3} , \ldots\)

x=10cos(πt+π/2​) (cm)