Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện SVIP

I. SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH

➤ Hai loại điện tích

Có 2 loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. Đơn vị đo điện tích là culông (C).

Lưu ý: Vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới vị trí mà ta xét có thể được xem là một điện tích điểm.

Trong mỗi vật luôn chứa cả hai loại điện tích dương và âm. Một vật nhiễm điện dương hoặc âm khi vật chứa lượng điện tích dương nhiều hơn lượng điện tích âm hoặc ngược lại. Khi số điện tích dương bằng số điện tích âm, hay tổng điện tích bằng 0 thì vật trung hoà về điện.

Điện tích nguyên tố có giá trị bằng độ lớn điện tích của một hạt mang điện tồn tại độc lập trong tự nhiên và có giá trị:

$e$ = 1,6.10^-19 C

Electron là hạt tích điện âm và có độ lớn điện tích bằng điện tích nguyên tố. Tất cả các vật tích điện đều có độ lớn điện tích $q$ luôn là một bội số của điện tích nguyên tố:

\(q=ne\)

với $n$ là số tự nhiên.

➤ Sự nhiễm điện của các vật

Nhiễm điện do cọ xát: là sự nhiễm điện khi các vật khác bản chất, trung hoà về điện được cọ xát với nhau. Khi đó, hai vật sẽ nhiễm điện trái dấu. Ví dụ: Khi ta cọ xát quả bóng bay với tóc (điện môi hay chất cách điện), bóng bay sẽ bị nhiễm điện và hút các mẩu giấy vụn (điện môi).

Minh họa sự nhiễm điện do cọ xát

Nhiễm điện do tiếp xúc: là sự nhiễm điện khi một vật trung hoà về điện đặt tiếp xúc với một vật nhiễm điện. Khi đó, hai vật sẽ nhiễm điện cùng dấu.

Minh họa sự nhiễm điện do tiếp xúc

Nhiễm điện do hưởng ứng: là sự nhiễm điện khi một vật A (vật dẫn điện) trung hoà về điện đặt gần (không tiếp xúc) với một vật B nhiễm điện. Khi đó, hai đầu vật A, gần và xa vật B, lần lượt nhiễm điện trái dấu và cùng dấu với vật B. Khi đưa vật A ra xa vật B, vật A trở về trạng thái trung hoà như lúc đầu.

Minh họa sự nhiễm điện do hưởng ứng

❗ Thuyết electron

Thuyết electron dược dùng để giải thích các hiện tượng về điện dựa trên sự cư trú và di chuyển của các electron. Theo thuyết electron thì:

- Nguyên tử có cấu tạo gồm hạt nhân và các electron chuyển động xung quanh hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và chiếm hầu hết khối lượng nguyên tử. Bình thường, nguyên tử trung hoà về điện.

- Do khối lượng electron rất nhỏ so với khối lượng hạt nhân nguyên tử nên chúng rất linh động. Dưới một tác nhân nào đó (ví dụ: cọ xát, tiếp xúc,...) electron có thể bứt ra khỏi nguyên tử và di chuyển từ vật này sang vật khác.

2. ĐỊNH LUẬT COULOMB

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm 

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó và có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

\(F=k\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{r^2}\)

Trong đó $k$ là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng; \(q_1,q_2\) là các giá trị đại số của hai điện tích. Trong hệ đơn vị SI, \(k=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9.10^9\) \(\dfrac{Nm^2}{C^2}\), với \(\varepsilon_0=8,85.10^{-12}\) \(\dfrac{C^2}{Nm^2}\) là hằng số điện.

Lưu ý: Khi đặt hai điện tích vào một môi trường điện môi đồng chất, lực tương tác tĩnh điện sẽ giảm \(\varepsilon\) lần so với khi chúng được đặt trong chân không:

\(F=k\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{\varepsilon r^2}\)

với \(\varepsilon\) là hằng số điện môi, chỉ phụ thuộc vào bản chất của môi trường.

Hằng số điện môi của một số chất

1. Có 2 loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. Đơn vị đo điện tích là culông (C).

2. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó và có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

\(F=k\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{r^2}\)

Trong đó $k$ là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng; \(q_1,q_2\) là các giá trị đại số của hai điện tích. Trong hệ đơn vị SI, \(k=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9.10^9\) \(\dfrac{Nm^2}{C^2}\), với \(\varepsilon_0=8,85.10^{-12}\) \(\dfrac{C^2}{Nm^2}\) là hằng số điện.