Lực tĩnh điện là gì? Định luật Cu-lông có liên quan gì đến với lực tĩnh điện? Hãy cùng Blog Thiết Bị Điện khám phá ngay trong bài viết sau đây nhé.
Lực tĩnh điện là một chủ đề mà nhiều người trong chúng ta đã từng tiếp xúc qua ở thời học sinh trung học phổ thông, tuy nhiên để giải thích được chi tiết lực tĩnh điện là gì cũng như định luật Cu-lông thì ít ai có thể làm được. Vì thế, nội dung sắp được Blog Thiết Bị Điện chia sẻ sau đây sẽ giúp bạn tổng quát được vấn đề.
Lực tĩnh điện là gì?
Lực tĩnh điện là loại lực giữa 2 vật mang điện tích đứng yên (một trường hợp đặc biệt của lực Lorentz), được nhà bác học Pháp – Cu-lông dựa trên ý tưởng về sự tương tác giữa điện học và cơ học, giữa hai vật và hai điện tích phát minh ra đồng thời phát biểu thành định luật Cu-lông.
Định luật Cu-lông
Nội dung của định luật Cu-lông được phát biểu như sau:
“Lực tương tác giữa hai điện tích điểm có phương nằm trên một đường thẳng nối hai điện tích điểm, có chiều là chiều của lực hút nếu hai điện tích điểm khác dấu và đẩy nếu hai điện tích điểm cùng dấu, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”
Công thức của lực tĩnh điện được biểu thị như sau:
F = k. |q₁|.|q₂|/ r²
Trong đó:
- F: độ lớn của lực Cu-lông (N);
- q1: điện tích của điện tích điểm thứ nhất (C);
- q2: điện tích của điện tích điểm thứ hai (C);
- r: khoảng cách giữa hai điện tích điểm (m);
- k: hằng số lực Cu-lông với k = 1/ 4
=> Công thức lực tĩnh điện được viết dưới dạng vectơ như sau:
F = 1/ 4₀. q₁q₂/ |r|³
Trong đó:
- F: vecto lực;
- r: vecto nối 2 điện tích r = r1 – r2 (r1, r2 là vectơ vị trí của các điện tích điểm)
Lưu ý: định luật Cu-lông chỉ đúng khi lực Cu-lông được quan sát trong hệ quy chiếu có các điện tích điểm đứng yên. Nếu các điện tích điểm này di chuyển sẽ gây ra dòng điện, tạo ra từ trường và tương tác với nhau theo lực Lorentz, sự tương tác này có thể coi là tương tác trong điện trường tương đối tính.
Lực tĩnh điện tổng quát
Theo đó, vectơ lực tĩnh điện Cu-lông có các tính chất sau
- Tổng giữa 2 vật mang điện tích được tính bằng cách chia vật ra thành nhiều vật nhỏ hơn. Khi bạn thực hiện phép chia đến 1 giới hạn xác định thì vật nhỏ mang điện sẽ trở thành các điện tích, theo đó hãy áp dụng nguyên lý chồng chất cho lực để có thể thực hiện phép tính này.
- Lực tĩnh điện do N điện tích điểm gây ra bằng tổng vectơ của lực tĩnh điện do từng điện tích điểm gây ra, môi trường xung quanh một vật mang điện là điện trường và vật khác trong môi trường điện trường thì vật đó cũng phải chịu một lực tĩnh điện bằng F = q. E
Phương pháp chứng minh định luật Cu-lông
Để có thể chứng minh được độ chính xác của định luật Cu-lông, hãy thực hiện thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm: “Cho hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m và điện tích q, sau đó treo lên một sợi dây l theo phương thẳng đứng (khối lượng dây không đáng kể”. Hãy phân tích lực tác dụng lên quả cầu”.
Lực tác dụng lên quả cầu gồm có: trọng lực P, lực căng dây T và lực điện F.
- Khi cân bằng ta có: Tsinϴ₁ = F₁(1) Tcosϴ₁ = mg (2);
- Chia (1) cho (2) => sinϴ₁/ cosϴ₁ = F₁/ mg => F₁ = mgtanϴ₁;
- Cho L1 là khoảng cách giữa 2 quả cầu đã tích điện, nếu theo định luật Cu-lông là đúng thì lực đẩy giữa quả cầu bằng: F₁ = q²/ 4ℼ₀L²₁ -> mgtanϴ₁
- Nếu chỉ cho điện tích 1 quả cầu và cho tác dụng với quả cầu còn lại thì mỗi quả cầu sẽ có lượng điện tích q/2.
=> Kết luận: vectơ lực tĩnh điện Cu-lông có các tính chất là có giá trùng với đường thẳng nối hai điện tích.
Qua bài viết vừa được https://blogthietbidien.com/ chia sẻ, chúng tôi hy vọng bạn có thể biết được lực tĩnh điện là gì và những kiến thức hữu ích về định luật Cu-lông, đừng quên lan tỏa bài viết này đến với nhiều đọc giả hơn nếu bạn cảm thấy nội dung chúng tôi cung cấp bổ ích nhé.
