Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một câu hỏi rất cơ bản về lực tĩnh điện, một phần quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 11. Các em đã chuẩn bị sẵn sàng chưa nào?

Câu hỏi của chúng ta là:
“Lực tương tác giữa hai điện tích đứng yên sẽ:”

Và có các lựa chọn:
A. Tỉ lệ với tích các giá trị tuyệt đối của điện tích
B. Tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai điện tích
C. Không phụ thuộc vào môi trường đặt các điện tích
D. Tỉ lệ với giá trị tuyệt đối của một điện tích

Để giải quyết câu hỏi này, chúng ta cần nhớ lại Định luật Coulomb, là định luật mô tả lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên.

Bước 1: Nhắc lại Định luật Coulomb.
Định luật Coulomb phát biểu rằng: “Trong chân không, lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm có phương nằm trên đường thẳng nối hai điện tích, có chiều đẩy nhau nếu hai điện tích cùng dấu, và hút nhau nếu hai điện tích trái dấu. Độ lớn của lực này tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.”

Bước 2: Biểu diễn Định luật Coulomb bằng công thức toán học.
Độ lớn của lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm \(q_1\) và \(q_2\) đặt cách nhau một khoảng \(r\) trong chân không được tính bằng công thức:
\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]
Trong đó:
– \(F\) là độ lớn của lực tương tác tĩnh điện.
– \(k\) là hằng số Coulomb, \(k \approx 9 \times 10^9 \text{ Nm}^2/\text{C}^2\).
– \(|q_1 q_2|\) là tích các giá trị tuyệt đối của hai điện tích.
– \(r\) là khoảng cách giữa hai điện tích.

Bước 3: Phân tích từng lựa chọn dựa trên Định luật Coulomb.

Lựa chọn A: “Tỉ lệ với tích các giá trị tuyệt đối của điện tích”
Nhìn vào công thức \(F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}\), ta thấy rằng \(F\) tỉ lệ với \(|q_1 q_2|\). Điều này có nghĩa là nếu ta tăng tích độ lớn của hai điện tích lên bao nhiêu lần thì lực tương tác cũng tăng lên bấy nhiêu lần.
Vậy, lựa chọn A là đúng.

Lựa chọn B: “Tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai điện tích”
Công thức cho thấy \(F\) tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách \(r^2\), tức là \(F \propto \frac{1}{r^2}\). Lựa chọn này nói rằng tỉ lệ nghịch với khoảng cách (\(F \propto \frac{1}{r}\)), điều này là không chính xác. Nếu khoảng cách tăng gấp đôi, lực sẽ giảm đi 4 lần, chứ không phải 2 lần.
Vậy, lựa chọn B là sai.

Lựa chọn C: “Không phụ thuộc vào môi trường đặt các điện tích”
Định luật Coulomb như chúng ta đã viết ở trên là cho môi trường chân không. Trên thực tế, khi đặt các điện tích trong các môi trường vật chất khác nhau (như nước, dầu, không khí…), lực tương tác sẽ bị yếu đi. Mức độ yếu đi này được đặc trưng bởi hằng số điện môi của môi trường. Công thức tổng quát hơn khi đặt trong một môi trường đồng tính có hằng số điện môi \(\varepsilon\) là:
\[ F = \frac{1}{\varepsilon} k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]
Hoặc:
\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{\varepsilon r^2} \]
Do đó, lực tương tác phụ thuộc vào môi trường đặt các điện tích thông qua hằng số điện môi \(\varepsilon\). Với môi trường chân không \(\varepsilon = 1\).
Vậy, lựa chọn C là sai.

Lựa chọn D: “Tỉ lệ với giá trị tuyệt đối của một điện tích”
Công thức cho thấy lực tương tác tỉ lệ với tích của giá trị tuyệt đối của hai điện tích (\(|q_1 q_2|\)), chứ không phải chỉ tỉ lệ với giá trị tuyệt đối của một điện tích (\(|q_1|\) hoặc \(|q_2|\)) một cách độc lập. Nếu chỉ xem xét \(|q_1|\) mà giữ nguyên \(|q_2|\) và \(r\), thì lực sẽ tỉ lệ với \(|q_1|\). Tuy nhiên, câu này đang nói về lực tương tác giữa hai điện tích nói chung, và nó phụ thuộc vào cả hai điện tích. Nếu ta chỉ nói tỉ lệ với một điện tích mà không đề cập đến điện tích còn lại, thì chưa đầy đủ và có thể gây hiểu lầm. Tuy nhiên, nhìn vào lựa chọn A, nó chính xác và đầy đủ hơn. Lực tương tác sẽ thay đổi như thế nào nếu chúng ta tăng \(|q_1|\) lên 2 lần trong khi giữ nguyên \(|q_2|\) và \(r\)? Lực sẽ tăng lên 2 lần. Điều này có nghĩa là lực tỉ lệ với \(|q_1|\). Nhưng lựa chọn A nói về tích của cả hai điện tích. Trong các lựa chọn, A là mô tả chính xác nhất mối quan hệ.

So sánh A và D: Lựa chọn A mô tả mối quan hệ một cách toàn diện hơn là lực tỉ lệ với “tích các giá trị tuyệt đối của điện tích”. Lựa chọn D chỉ nói “tỉ lệ với giá trị tuyệt đối của một điện tích”, điều này có thể hiểu là lực tỉ lệ với \(|q_1|\) hoặc \(|q_2|\) một cách riêng lẻ, nhưng mối quan hệ đầy đủ là tỉ lệ với cả tích của chúng. Trong ngữ cảnh câu hỏi, lựa chọn A là đúng nhất và bao quát nhất.

Bước 4: Kết luận.
Dựa trên phân tích, lựa chọn A là đúng nhất với Định luật Coulomb.

Đáp án đúng là: A. Tỉ lệ với tích các giá trị tuyệt đối của điện tích.

Chúc các em học tốt! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé.