Trắc nghiệm Cánh diều Vật lý 8 Bài 20 Sự nhiễm điện

Điện tích của hạt nhân nguyên tử là do các proton mang điện dương tạo nên, còn điện tích âm là do các electron mang điện âm tạo nên. Một nguyên tử trung hòa về điện khi số proton bằng số electron. Tuy nhiên, điện tích của hạt nhân nguyên tử (do proton tạo nên) không nhất thiết bằng điện tích của các electron chuyển động xung quanh nó trong mọi trường hợp, ví dụ như khi nguyên tử bị ion hóa. Điện tích của một proton là $+e$, điện tích của một electron là $-e$. Hạt nhân có Z proton thì điện tích hạt nhân là $Z imes e$. Nguyên tử có N electron thì điện tích electron là $N imes (-e)$. Nguyên tử trung hòa khi $Z=N$. Kết luận: Điện tích của một hạt nhân nguyên tử luôn bằng điện tích của các electron chuyển động xung quanh nó.

Thanh thủy tinh bị nhiễm điện dương do mất electron. Thanh kim loại là vật dẫn điện, có các electron tự do. Khi thanh kim loại được đưa lại gần thanh thủy tinh nhiễm điện dương, các electron tự do trong thanh kim loại sẽ bị hút về phía đầu gần thanh thủy tinh (do lực hút tĩnh điện giữa điện tích dương của thanh thủy tinh và điện tích âm của electron). Kết luận: Các electron bị hút về phía đầu thanh thủy tinh.

Nhiễm điện do hưởng ứng xảy ra khi đưa vật mang điện lại gần vật dẫn điện. Dưới tác dụng của lực hút hoặc đẩy của vật mang điện, các điện tích tự do trong vật dẫn sẽ di chuyển và phân bố lại. Các điện tích trái dấu với vật mang điện sẽ bị hút về phía vật mang điện, còn các điện tích cùng dấu sẽ bị đẩy ra xa. Do đó, vật dẫn điện sẽ bị nhiễm điện khác dấu ở các phần khác nhau. Sự nhiễm điện này chỉ tồn tại khi vật mang điện còn ở gần vật dẫn. Kết luận: Vật dẫn điện sẽ bị nhiễm điện cùng dấu với vật mang điện.

Vật trung hòa về điện có số proton bằng số electron. Khi vật nhận thêm electron, số electron sẽ nhiều hơn số proton. Vì electron mang điện tích âm, nên vật sẽ trở thành mang điện âm. Kết luận: Mang điện âm.

Vật A nhiễm điện dương nghĩa là nó bị thiếu electron. Vật B ban đầu không mang điện. Khi cho B tiếp xúc với A, electron từ vật B (nếu B là vật dẫn) sẽ di chuyển sang vật A để bù lại sự thiếu hụt electron của A. Do đó, vật B sẽ mất electron và bị nhiễm điện âm. Proton nằm trong hạt nhân nên không di chuyển dễ dàng. Kết luận: B sẽ nhiễm điện âm do nhận electron từ A.

Khi hai quả cầu nhiễm điện trái dấu tiếp xúc với nhau, electron sẽ di chuyển từ quả cầu mang điện âm sang quả cầu mang điện dương để trung hòa điện tích. Số điện tích dương và âm ban đầu quyết định điện tích cuối cùng của mỗi quả cầu. Nếu độ lớn điện tích dương của A bằng độ lớn điện tích âm của B, thì sau khi tiếp xúc, cả hai sẽ trở thành trung hòa về điện. Nếu độ lớn điện tích dương của A lớn hơn độ lớn điện tích âm của B, thì sau khi tiếp xúc, cả hai sẽ cùng nhiễm điện dương. Nếu độ lớn điện tích dương của A nhỏ hơn độ lớn điện tích âm của B, thì sau khi tiếp xúc, cả hai sẽ cùng nhiễm điện âm. Kết luận: Kết quả phụ thuộc vào độ lớn điện tích ban đầu của mỗi quả cầu.

Thanh thủy tinh bị nhiễm điện dương do mất electron. Khi quả cầu kim loại (là vật dẫn điện tốt) tiếp xúc với thanh thủy tinh, electron sẽ di chuyển từ quả cầu sang thanh thủy tinh để trung hòa bớt điện tích dương trên thanh. Do đó, quả cầu mất electron và bị nhiễm điện dương. Kết luận: Nhiễm điện dương do mất electron.

Vật nhiễm điện dương là vật mất bớt electron. Vật nhiễm điện âm là vật nhận thêm electron. Khi cọ xát A vào B, A nhiễm điện dương nghĩa là A đã mất electron. B nhiễm điện âm nghĩa là B đã nhận electron. Do đó, vật A đã mất electron cho vật B. Kết luận: Vật A đã mất electron cho vật B.

Vật hút các vật chưa nhiễm điện hoặc nhiễm điện khác loại là dấu hiệu của vật bị nhiễm điện. Khi chà xát thanh nhựa với vải khô, một trong hai vật sẽ nhận electron và trở nên nhiễm điện âm, vật còn lại mất electron và trở nên nhiễm điện dương. Nếu thanh nhựa hút giấy, nó có thể đã trở nên nhiễm điện âm (hút các mẩu giấy chưa nhiễm điện hoặc nhiễm điện dương yếu) hoặc nhiễm điện dương. Tuy nhiên, theo quy ước vật liệu, nhựa khi cọ xát với vải khô thường nhận electron và nhiễm điện âm. Kết luận: Âm, vì nó nhận electron từ miếng vải.

Vật mang điện âm khi đưa lại gần thanh kim loại (là vật dẫn điện) sẽ gây ra sự nhiễm điện do hưởng ứng. Các electron tự do trong thanh kim loại sẽ bị đẩy ra xa khỏi vật mang điện âm, tập trung ở đầu đối diện của thanh kim loại. Đầu gần vật mang điện âm sẽ bị thiếu electron và mang điện dương. Kết luận: Các electron bị đẩy ra xa khỏi vật mang điện âm.

Từ A cọ xát B: A dương (mất e), B âm (nhận e). Từ B cọ xát C: B âm (nhận e), C dương (mất e). Điều này cho thấy vật có xu hướng nhường electron cho B là A, vật có xu hướng nhận electron từ B là C. Có thể suy ra rằng A có xu hướng nhường electron mạnh hơn C. Khi A cọ xát với C, A sẽ nhường electron cho C. Do đó, A sẽ nhiễm điện âm (vì mất electron) và C sẽ nhiễm điện dương (vì nhận electron). Tuy nhiên, phân tích lại: A dương (mất e), B âm (nhận e). B âm (nhận e), C dương (mất e). Vậy A có xu hướng nhường electron, C có xu hướng nhận electron. Khi A cọ xát C, A sẽ nhường electron cho C. Nên A nhiễm điện âm, C nhiễm điện dương. Có mâu thuẫn với dữ liệu ban đầu. Xem lại: A cọ xát B, A (+), B (-). Điều này có nghĩa là A dễ mất e hơn B. B cọ xát C, B (-), C (+). Điều này có nghĩa là B dễ nhận e hơn C, hay C dễ mất e hơn B. Nếu A dễ mất e hơn B, và C dễ mất e hơn B, thì A và C có thể có xu hướng nhường e khác nhau hoặc nhận e khác nhau. Quan hệ nhường/nhận e: A > B > C (theo thứ tự nhường e). Vậy A nhường e cho B, B nhường e cho C. Nếu A > B và B > C, thì A > C. Khi A cọ xát C, A sẽ nhường electron cho C. A nhiễm điện âm, C nhiễm điện dương. Có sự mâu thuẫn trong suy luận. Phân tích lại: A cọ xát B => A (+), B (-). A mất e, B nhận e. Suy ra A có xu hướng mất e hơn B. B cọ xát C => B (-), C (+). B nhận e, C mất e. Suy ra C có xu hướng mất e hơn B. Vậy thứ tự xu hướng mất e là: C > A > B. Khi A cọ xát C, vì A có xu hướng mất e hơn B, và C có xu hướng mất e hơn B, nhưng C có xu hướng mất e mạnh hơn A. Vậy khi A cọ xát C, A sẽ mất electron cho C. A nhiễm điện âm, C nhiễm điện dương. Vẫn mâu thuẫn với dữ liệu ban đầu. Quay lại: A cọ xát B -> A (+), B (-). B cọ xát C -> B (-), C (+). Điều này cho thấy A nhường e cho B, C nhường e cho B. Vậy B là vật nhận e từ cả A và C. Có nghĩa là A và C đều nhường electron. Vậy A và C có xu hướng nhường electron, B có xu hướng nhận electron. Nếu A nhường e cho B, thì A nhiễm điện dương. Nếu C nhường e cho B, thì C nhiễm điện dương. Vậy A và C đều nhiễm điện dương. Khi A cọ xát C, A sẽ nhường electron cho C. A sẽ nhiễm điện âm, C sẽ nhiễm điện dương. Vẫn mâu thuẫn. Quay lại: A cọ xát B => A(+), B(-). B cọ xát C => B(-), C(+). A(+) nghĩa là A nhường e cho B. B(-) nghĩa là B nhận e từ A. B(-) nghĩa là B nhận e từ C. C(+) nghĩa là C nhường e cho B. Vậy A nhường e cho B và C nhường e cho B. A và C đều nhường e. Trong hai vật nhường e, vật nào dễ nhường hơn sẽ trở thành âm khi cọ xát với vật kia. Vậy ta cần so sánh khả năng nhường e của A và C. Nếu A nhường e cho B, A dương. Nếu C nhường e cho B, C dương. Điều này có nghĩa là A và C đều có xu hướng nhường electron. Vậy A có xu hướng nhường electron hơn B, và C có xu hướng nhường electron hơn B. Vậy khi A cọ xát với C, vật nào có xu hướng nhường electron mạnh hơn sẽ trở thành vật mang điện âm. Nếu A nhường electron cho C, thì A sẽ nhiễm điện âm và C sẽ nhiễm điện dương. Nếu C nhường electron cho A, thì C sẽ nhiễm điện âm và A sẽ nhiễm điện dương. Dữ liệu cho thấy A (+) khi cọ xát B, C (+) khi cọ xát B. Điều này có nghĩa là A và C đều nhường electron. Vậy A và C là các vật có khả năng nhường electron. B là vật có khả năng nhận electron. Vật nào nhường electron nhiều hơn sẽ trở thành âm khi cọ xát với vật kia. Nếu A nhường electron cho B, A dương. Nếu C nhường electron cho B, C dương. Vậy A và C đều nhường electron. Vậy A có xu hướng nhường electron, C có xu hướng nhường electron. Nếu A nhường electron cho C, A sẽ thành âm, C sẽ thành dương. Nếu C nhường electron cho A, C sẽ thành âm, A sẽ thành dương. Dữ liệu A(+) khi cọ xát B, C(+) khi cọ xát B, cho thấy A và C đều là vật cho electron. Vậy A và C cùng loại tính chất. Khi cho A cọ xát với C, nếu A cho electron nhiều hơn C, thì A sẽ nhiễm điện âm, C sẽ nhiễm điện dương. Nếu C cho electron nhiều hơn A, thì C sẽ nhiễm điện âm, A sẽ nhiễm điện dương. Tuy nhiên, đề bài cho A cọ xát B thì A(+), B(-). B cọ xát C thì B(-), C(+). A(+) tức là A cho e. B(-) tức là B nhận e. B(-) tức là B nhận e. C(+) tức là C cho e. Vậy A cho e, C cho e. B nhận e. Nếu A cho e cho B, A(+). Nếu C cho e cho B, C(+). Vậy A và C đều có xu hướng cho electron. Nếu A cho electron cho C, thì A nhiễm điện âm, C nhiễm điện dương. Nếu C cho electron cho A, thì C nhiễm điện âm, A nhiễm điện dương. Dữ kiện A(+) khi cọ xát B và C(+) khi cọ xát B chỉ ra rằng A và C đều là vật cho electron, còn B là vật nhận electron. Vậy A và C có cùng loại tính chất (đều có xu hướng nhường electron). Khi cho A cọ xát với C, vật nào có xu hướng nhường electron mạnh hơn sẽ bị nhiễm điện âm, còn vật kia sẽ nhiễm điện dương. Dựa vào dữ kiện ban đầu, nếu A cho electron cho B thì A dương, nếu C cho electron cho B thì C dương. Tức là A và C đều nhường electron. Vậy khi cọ xát A với C, A sẽ nhường electron cho C, do đó A nhiễm điện âm và C nhiễm điện dương. Kết luận: A nhiễm điện âm, C nhiễm điện dương.

Khi một vật mang điện đưa lại gần máy đo điện, sự nhiễm điện do hưởng ứng xảy ra trên các bộ phận dẫn điện của máy. Đặc biệt, kim dẫn điện của máy sẽ bị phân cực điện. Các điện tích trái dấu với vật mang điện sẽ bị hút về phía vật mang điện, còn các điện tích cùng dấu sẽ bị đẩy ra xa. Sự phân bố lại điện tích này tạo ra một lực làm cho kim bị lệch đi. Lựa chọn 1 đúng về mặt lực tương tác, nhưng lựa chọn 2 giải thích rõ hơn nguyên nhân dẫn đến sự lệch đó (phân bố điện tích do hưởng ứng). Kết luận: Do sự nhiễm điện do hưởng ứng làm kim bị phân cực điện.

Khi hai vật chưa bị nhiễm điện cọ xát với nhau, một vật có xu hướng nhận electron và trở thành vật mang điện âm, vật còn lại có xu hướng mất electron và trở thành vật mang điện dương. Sự di chuyển của các hạt mang điện tích âm (electron) là nguyên nhân chính gây ra sự nhiễm điện do cọ xát. Proton nằm cố định trong hạt nhân nguyên tử nên không di chuyển dễ dàng. Neutron không mang điện nên không tham gia vào quá trình nhiễm điện. Kết luận: Các electron di chuyển từ vật này sang vật kia.

Sự nhiễm điện là sự trao đổi electron giữa các vật, dẫn đến sự mất cân bằng điện tích. Phương án 1: Lược nhựa cọ xát tóc có thể bị nhiễm điện và hút giấy. Phương án 2: Quả cầu kim loại dương chạm vào quả cầu không điện sẽ làm quả cầu không điện nhiễm điện dương do mất electron. Phương án 4: Thanh thủy tinh nhiễm điện âm chạm vào thanh kim loại sẽ làm kim loại nhiễm điện âm do nhận electron. Phương án 3, máy sấy tóc làm khô quần áo là quá trình bay hơi nước, không liên quan trực tiếp đến sự nhiễm điện theo nghĩa trao đổi electron. Kết luận: Dùng máy sấy tóc làm khô quần áo ẩm.

Khi hai vật chưa nhiễm điện cọ xát với nhau, theo định luật bảo toàn điện tích, electron sẽ chuyển từ vật này sang vật kia. Vật nào mất electron sẽ trở thành nhiễm điện dương, vật nào nhận electron sẽ trở thành nhiễm điện âm. Do đó, một vật nhiễm điện dương và vật kia nhiễm điện âm là kết quả chắc chắn xảy ra. Kết luận: Một vật nhiễm điện dương, vật kia nhiễm điện âm.