Chào các em, đây là một bài tập rất hay và cơ bản trong chương “Điện tích – Điện trường” của chúng ta. Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ cùng nhau ôn lại một định luật vật lý vô cùng quan trọng.

Thầy sẽ hướng dẫn các em giải bài này một cách chi tiết nhé.

Phân tích bài toán:

Chúng ta có một hệ gồm 3 quả cầu kim loại. Ban đầu, chúng đứng riêng rẽ và mang các điện tích khác nhau. Sau đó, chúng được cho tiếp xúc với nhau. Khi các vật dẫn điện (như quả cầu kim loại) tiếp xúc, chúng tạo thành một hệ vật duy nhất, và điện tích có thể tự do di chuyển giữa chúng.

Phương pháp giải:

Bài toán này dựa trên một nguyên lý nền tảng của Vật lý: Định luật bảo toàn điện tích.

Nội dung định luật phát biểu rằng: “Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.”

Hệ ba quả cầu của chúng ta, khi xét tổng thể, là một hệ cô lập về điện. Do đó, tổng điện tích của cả ba quả cầu trước khi tiếp xúc sẽ bằng tổng điện tích của hệ sau khi chúng tiếp xúc với nhau.

Các bước giải chi tiết:

Bước 1: Xác định điện tích của các quả cầu trước khi tiếp xúc.
Theo đề bài, ta có:

Điện tích quả cầu thứ nhất: \(q_1 = +3\text{C}\)

Điện tích quả cầu thứ hai: \(q_2 = -7\text{C}\)

Điện tích quả cầu thứ ba: \(q_3 = -4\text{C}\)

Bước 2: Tính tổng điện tích của hệ trước khi tiếp xúc.
Tổng điện tích của hệ ba quả cầu trước khi chúng tiếp xúc là tổng đại số các điện tích của từng quả cầu:

\(Q_{\text{trước}} = q_1 + q_2 + q_3\)

Bước 3: Áp dụng Định luật bảo toàn điện tích.
Theo Định luật bảo toàn điện tích, điện tích của cả hệ sau khi tiếp xúc (\(Q_{\text{sau}}\)) phải bằng điện tích của cả hệ trước khi tiếp xúc (\(Q_{\text{trước}}\)).

Câu hỏi yêu cầu tìm “điện tích của hệ” khi chúng tiếp xúc, chính là tìm \(Q_{\text{sau}}\).

Ta có: \(Q_{\text{hệ}} = Q_{\text{sau}} = Q_{\text{trước}}\)

Bước 4: Thực hiện phép tính.
Bây giờ, chúng ta chỉ cần thay số vào công thức đã có ở Bước 2:
\[Q_{\text{hệ}} = q_1 + q_2 + q_3\]
\[Q_{\text{hệ}} = (+3) + (-7) + (-4)\]
Thực hiện phép cộng đại số:

\(Q_{\text{hệ}} = 3 – 7 – 4 = -8\text{C}\)

Kết luận:

Điện tích của hệ sau khi các quả cầu tiếp xúc với nhau là \(-8\text{C}\).

So sánh với các phương án trả lời:

A. -8C

B. -11C

C. +14C

D. +3C

Ta thấy kết quả tính được trùng với phương án A.

Vậy, đáp án đúng là A. -8C.

Các em lưu ý nhé, câu hỏi chỉ yêu cầu tính điện tích của cả hệ, chứ không yêu cầu tính điện tích trên từng quả cầu sau khi tiếp xúc. Đây là một dạng bài tập cơ bản để kiểm tra kiến thức về Định luật bảo toàn điện tích. Chúc các em học tốt