Nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng gì? Đáp án vật lý 7 chuẩn

Nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng hút các vật khác — đây là biểu hiện đặc trưng của hiện tượng nhiễm điện do cọ xát. Khi hai vật tiếp xúc và cọ xát với nhau, các electron dịch chuyển từ vật này sang vật kia, khiến cả hai vật đều mang điện tích và có khả năng tác dụng lực lên các vật xung quanh.

Nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng gì?

Nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng hút các vật khác — đây là kết luận chính xác theo chương trình Vật lý lớp 7 (Bài 17: Sự nhiễm điện do cọ xát). Ngoài ra, vật bị nhiễm điện còn có thể làm sáng bóng đèn bút thử điện và phóng tia lửa điện sang các vật khác trong điều kiện thích hợp.

Các vật sau khi bị cọ xát và có các tính chất trên được gọi là vật nhiễm điện hay vật mang điện tích. Đây là một trong những phương pháp đơn giản nhất để làm cho một vật bị nhiễm điện — bên cạnh nhiễm điện do tiếp xúc và nhiễm điện do hưởng ứng.

Theo chương trình Khoa học tự nhiên do Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam ban hành: “Vật nhiễm điện là vật có khả năng hút các vật khác hoặc phóng tia lửa điện sang các vật khác.”

Vì sao nhiều vật sau khi cọ xát có thể hút vật khác?

Nguyên nhân cốt lõi nằm ở cấu tạo nguyên tử và sự chuyển dịch của các electron trong quá trình cọ xát. Để hiểu rõ cơ chế này, cần nắm hai điểm nền tảng dưới đây.

Cấu tạo nguyên tử và vai trò của electron

Mỗi nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm, và xung quanh hạt nhân là các electron mang điện tích âm chuyển động liên tục. Ở trạng thái bình thường, tổng điện tích âm của các electron bằng đúng điện tích dương của hạt nhân — vì vậy nguyên tử trung hòa về điện và vật không có khả năng hút hay đẩy vật khác.

Điểm quan trọng là electron có thể dịch chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, từ vật này sang vật kia. Chính sự di chuyển này là nguồn gốc của mọi hiện tượng nhiễm điện.

Quá trình chuyển dịch electron khi cọ xát

Khi hai vật cọ xát với nhau, ma sát bề mặt tạo điều kiện cho electron dịch chuyển từ vật có độ bám electron yếu hơn sang vật có độ bám electron mạnh hơn. Kết quả là:

• Vật nhận thêm electron: Dư thừa điện tích âm → nhiễm điện âm. Ví dụ: thanh nhựa cọ xát bằng vải len sẽ nhận electron từ vải, trở thành vật nhiễm điện âm.
• Vật mất bớt electron: Thiếu hụt điện tích âm, điện tích dương chiếm ưu thế → nhiễm điện dương. Ví dụ: vải len mất electron sang thanh nhựa, trở thành vật nhiễm điện dương.

Khi vật đã mang điện tích, điện trường xung quanh vật tác dụng lực lên các vật nhẹ lân cận (vụn giấy, sợi tóc, hạt bụi…) và kéo chúng lại gần — đó chính là hiện tượng hút vật mà chúng ta quan sát được.

Các biểu hiện nhận biết vật nhiễm điện do cọ xát

Vật nhiễm điện do cọ xát không chỉ hút vật khác mà còn thể hiện qua nhiều dấu hiệu khác nhau tùy mức độ nhiễm điện. Ba biểu hiện chính được ghi nhận trong chương trình học phổ thông như sau.

Hút các vật nhẹ

Đây là biểu hiện phổ biến và dễ quan sát nhất. Lược nhựa sau khi chải tóc khô có thể hút vụn giấy, dòng nước nhỏ từ vòi, thậm chí quả cầu kim loại nhỏ. Thước nhựa sau khi cọ xát bằng vải khô cũng hút được mảnh giấy vụn đặt trên bàn. Lực hút này không phải lực từ (như nam châm) mà là lực điện do sự mất cân bằng điện tích.

Làm sáng bóng đèn bút thử điện

Khi đặt mảnh tôn lên mảnh phim nhựa đã được cọ xát bằng vải khô, rồi chạm bút thử điện vào mảnh tôn — bóng đèn bút thử sẽ lóe sáng. Hiện tượng này chứng tỏ điện tích từ vật nhiễm điện đã truyền qua mạch, tạo ra dòng điện đủ để thắp sáng bóng đèn nhỏ trong bút.

Phóng tia lửa điện

Khi lượng điện tích tích lũy đủ lớn, vật nhiễm điện có thể phóng tia lửa điện sang vật khác ở gần. Hiện tượng tia chớp và sét trong tự nhiên chính là ví dụ điển hình nhất — các đám mây di chuyển, cọ xát lẫn nhau và cọ xát với không khí, tích lũy điện tích lớn cho đến khi xảy ra phóng điện mạnh.

Bảng tổng hợp: Các cặp vật liệu cọ xát và loại điện tích tạo ra

Dưới đây là bảng tổng hợp các cặp vật liệu thường gặp trong thí nghiệm và đời sống, kèm loại điện tích mà mỗi vật nhận được sau khi cọ xát:

Lưu ý: Hai vật nhiễm điện cùng loại thì đẩy nhau, nhiễm điện khác loại thì hút nhau. Đây là nguyên lý quan trọng để phân biệt hai loại điện tích — điện tích dương và điện tích âm.

Hiện tượng nhiễm điện do cọ xát trong đời sống thực tế

Hiện tượng nhiễm điện do cọ xát xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày. Một số ví dụ điển hình giúp nhận diện hiện tượng này dễ dàng hơn:

• Bàn ghế bám bụi sau khi lau chùi bằng vải khô: Bề mặt bàn ghế cọ xát với vải khô → nhiễm điện → hút các hạt bụi nhỏ. Càng lau mạnh, bề mặt càng bị nhiễm điện và bám bụi nhiều hơn.
• Cánh quạt điện bám bụi: Cánh quạt quay liên tục, cọ xát với không khí → nhiễm điện → hút các hạt bụi lơ lửng trong không khí. Đây lý do cánh quạt bám bụi rất nhanh dù không khí đang chuyển động mạnh.
• Tóc dựng đứng khi chải bằng lược nhựa: Lược nhựa cọ xát với tóc → lược nhiễm điện → hút và kéo thẳng các sợi tóc ra. Đồng thời tóc cũng nhiễm điện cùng dấu → các sợi tóc đẩy nhau và dựng đứng.
• Quần áo dính người sau khi cởi: Vải len, dạ cọ xát với da hoặc lớp vải khác → nhiễm điện → tạo tiếng lép bép và quần áo dính vào người.
• Xe chở xăng dầu kéo dây xích: Khi xe di chuyển, thùng xe cọ xát với không khí → nhiễm điện → có thể gây phóng điện gây cháy nổ. Sợi xích sắt thả xuống mặt đường giúp truyền điện tích xuống đất, bảo đảm an toàn.
• Sét trong cơn dông: Các đám mây di chuyển và cọ xát lẫn nhau tích lũy điện tích lớn. Khi đám mây nhiễm điện trái dấu đến gần nhau hoặc gần các vật nhọn trên mặt đất, xảy ra phóng điện mạnh tạo ra tia sét và tiếng sấm.

Điều kiện để thí nghiệm nhiễm điện do cọ xát dễ thành công

Không phải lúc nào cọ xát cũng tạo ra hiện tượng nhiễm điện rõ rệt. Hiệu quả của thí nghiệm phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường và vật liệu sử dụng.

Yếu tố quan trọng nhất là độ ẩm không khí. Vào những ngày hanh khô, ít hơi nước, thí nghiệm nhiễm điện do cọ xát dễ thành công nhất. Khi độ ẩm cao, lớp nước mỏng trên bề mặt vật liệu dẫn điện, làm điện tích bị tản ra môi trường nhanh chóng trước khi có thể quan sát hiện tượng hút vật.

Ngoài ra, vật liệu cách điện (nhựa, thủy tinh, len, lụa…) cho kết quả nhiễm điện rõ hơn so với vật liệu dẫn điện, vì điện tích không bị phân tán. Thời gian và lực cọ xát cũng ảnh hưởng trực tiếp — cọ xát mạnh và nhiều lần giúp nhiều electron di chuyển hơn, tạo ra điện tích lớn hơn.

Câu hỏi thường gặp về nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng

Vật sau khi cọ xát có thể vừa hút vừa đẩy vật khác không?

Không cùng lúc. Vật nhiễm điện hút vật chưa nhiễm điện và hút vật nhiễm điện khác dấu, nhưng đẩy vật nhiễm điện cùng dấu.

Làm thế nào để nhận biết một vật đã bị nhiễm điện chưa?

Đưa vật lại gần mảnh giấy vụn — nếu vật hút các mảnh giấy thì vật đó đã bị nhiễm điện.

Vật dẫn điện (kim loại) có bị nhiễm điện do cọ xát không?

Có thể, nhưng điện tích nhanh chóng truyền ra môi trường, khó quan sát. Vật cách điện giữ điện tích lâu hơn.

Tại sao màn hình TV hay máy tính bám bụi nhiều?

Màn hình hoạt động sinh ra điện tích tĩnh điện trên bề mặt, hút các hạt bụi nhỏ trong không khí liên tục.

Nhiễm điện do cọ xát có ứng dụng trong công nghiệp không?

Có. Các tấm kim loại nhiễm điện đặt trong ống khói nhà máy xi măng, dệt may hút bụi, giữ môi trường sạch và bảo vệ sức khỏe công nhân.

Hiện tượng nhiều vật sau khi cọ xát có khả năng hút các vật khác là minh chứng trực quan cho sự nhiễm điện — một trong những hiện tượng vật lý nền tảng gắn liền với cuộc sống. Từ lược chải tóc đến tia sét trên bầu trời, tất cả đều có chung bản chất là sự dịch chuyển electron tạo ra mất cân bằng điện tích. Nắm vững nguyên lý này giúp học sinh giải thích hàng loạt hiện tượng thực tế và ứng dụng trong kỹ thuật an toàn điện.