btvn.vn

Điện tích và định luật Coulomb

Lưu trên thiết bị này
Điện trường · Chọn bài khác

Điều gì quyết định hai vật hút hay đẩy nhau?

Hai vật nhiễm điện có thể hút hoặc đẩy nhau. Ta cần xác định dấu điện tích để biết chiều, rồi dùng khoảng cách và độ lớn điện tích để tính lực.

Định luật Coulomb và chiều của lực điện

Hai điện tích cùng dấu đẩy nhau; hai điện tích trái dấu hút nhau.
Chiều lực tùy dấu điện tích; hai lực tương tác cùng độ lớn, ngược chiều và đặt lên hai vật khác nhau.
Mở hình lớn
Điện tích cùng dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau. Điện tích điểm là mô hình khi kích thước vật nhỏ so với khoảng cách đang xét. Trong chân không (gần đúng trong không khí): $$F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2},\qquad k\approx9\times10^9\ \mathrm{N\,m^2/C^2}.$$ r là khoảng cách giữa hai điện tích, tính bằng m; q tính bằng C. Lực trên hai điện tích có cùng độ lớn, ngược chiều, đặt lên hai vật khác nhau. Nếu một điện tích lớn hơn, không có nghĩa nó chịu lực lớn hơn. Dùng độ lớn tích điện tích để tính F, rồi mô tả chiều riêng. Chú ý 1 μC = 10⁻⁶ C và khoảng cách được bình phương.

Điện tích thay đổi do đâu?

Một vật nhận thêm electron thì có điện tích âm; mất bớt electron thì có điện tích dương. Độ lớn điện tích của một electron là e ≈ 1,6 × 10⁻¹⁹ C. Nếu vật chỉ thừa electron và có q = −3,2 × 10⁻⁹ C thì số electron thừa N = |q|/e = 2,0 × 10¹⁰. Dấu âm chỉ loại điện tích, không phải số hạt âm. Trong hệ cô lập về điện, tổng đại số điện tích được bảo toàn. Với hai quả cầu kim loại giống nhau, đặt trong điều kiện đối xứng, cho tiếp xúc rồi tách ra, điện tích chia đều. Ví dụ tổng +6 nC và −2 nC là +4 nC, mỗi quả cầu sau tiếp xúc có +2 nC. Không cộng hai độ lớn thành 8 nC. Với hai vật khác cấu tạo/kích thước, không tự dùng quy tắc chia đôi.

Ví dụ: lực giữa hai điện tích trái dấu

Hai điện tích +2 μC và −3 μC cách 0,30 m trong không khí. $F=9\times10^9\times(2\times10^{-6})(3\times10^{-6})/0{,}30^2=0{,}60$ N. Hai lực là lực hút, mỗi lực hướng từ điện tích đang xét về điện tích kia.

Áp dụng

Giữ điện tích, tăng khoảng cách gấp ba thì lực điện còn
Chọn một đáp án

Áp dụng

Hai điện tích có độ lớn khác nhau hút nhau. So sánh độ lớn lực điện chúng tác dụng lên nhau.
Chọn một đáp án

Ví dụ: tổng hợp hai lực điện trên cùng một vật

Tại điện tích đang xét, hai điện tích khác gây ra hai lực vuông góc, độ lớn 0,030 N và 0,040 N. Vẽ cả hai vectơ cùng gốc tại vật, dùng quy tắc hình bình hành: hợp lực có độ lớn √(0,030² + 0,040²) = 0,050 N, hướng theo đường chéo nằm giữa hai lực. Nếu các lực cùng phương thì cộng đại số sau khi chọn chiều dương; nếu hợp góc khác 90° thì chiếu lên hai trục hoặc dùng hệ thức cos phù hợp. Không cộng 0,030 + 0,040 cho hai lực vuông góc. Trong điện môi đồng nhất, đẳng hướng có hằng số điện môi ε_r được cho, mô hình Coulomb dùng F = k|q₁q₂|/(ε_r r²). Ví dụ ε_r = 2 thì lực bằng nửa giá trị trong chân không nếu q và r giữ nguyên. Không tự đặt một ε_r khi đề không nêu môi trường phù hợp.

Những điều cần nhớ

Tính độ lớn bằng Coulomb, tìm chiều bằng dấu điện tích. Không cộng cặp lực đặt lên hai vật khi xét một vật.

Đang học