Lực tĩnh điện là gì?
Lực tĩnh điện là lực giữa 2 vật mang điện tích đứng yên. Đây là trường hợp đặc biệt của lực Lorentz (lực điện từ tổng quát).
Lực tĩnh điện được nhà bác học người Pháp – Coulomb dựa trên ý tưởng về sự tương tự giữa điện học và cơ học, giữa sự tương tự của hai vật và hai điện tích, tìm ra lần đầu cho hai điện tích điểm và phát biểu thành định luật Coulomb.
Nếu lực tĩnh điện giữa 2 điện tích điểm thì chúng được gọi là lực Coulomb.
Định luật Coulomb
Định luật Coulomb (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 lực tĩnh điện được tính như sau:
Trong đó:
- F: Độ lớn của lực Coulomb (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 Coulomb với k =
⇒ Công thức lực tĩnh điện viết ở dạng véc tơ:
Trong đó:
- F: Véc tơ lực
- r: Vectơ nối 2 điện tích, r = r1 -r2 (r1, r2 là vectơ vị trí của các điện tích điểm)
Định luật Coulomb
Lưu ý: Định luật Coulomb chỉ đúng khi lực Coulomb được quan sát trong hệ quy chiếu có các điện tích điểm đứng yên. Nếu chúng chuyển động gây ra dòng điện, tạo nên từ trường. Và tương tác với nhau theo lực Lorentz thì lúc này có thể coi tương tác trong điện trường tương đối tính.
Lực tĩnh điện tổng quát
vectơ lực tĩnh điện coulomb có các tính chất
Lực tĩnh điện tổng giữa 2 vật mang điện tích sẽ được tính bằng cách chia vật ra thành nhiều vật nhỏ hơn. Khi thực hiện phép chia đến 1 giới hạn nhất định, vật nhỏ mang điện sẽ trở thành các điện tích. Tiếp đó áp dụng nguyên lý chồng chất cho lực này để tính toán.
Lực tĩnh điện do N điện tích điểm gây ra bằng tổng vectơ của lực tĩnh điện do từng điện tích điểm gây ra. Coi môi trường xung quanh một vật mang điện là điện trường. Và đặt 1 vật khác trong môi trường này thì nó phải chịu 1 lực tĩnh điện bằng:
F =q.E
Phương pháp chứng minh định luật Coulomb
Để chứng minh độ chính xác của định luật Cu-lông, ta thực hiện thí nghiệm như sau:
Cho 2 quả cầu nhỏ cùng khối lượng m và điện tích q. Sau đó treo lên sợi dây chiều dài l với khối lượng dây không đáng kể. Phân tích lực tác dụng lên quả cầu đó.
Bao gồm: trọng lực P, lực căng dây T và lực điện F.
- Khi cân bằng ta có: (1) (2)
- Chia (1) cho (2) được:
- Cho L1 là khoảng cách giữa 2 quả cầu khi đã tích điện. Nếu định luật Coulomb đúng thì lực đẩy giữa quả cầu là
→
- Nếu chỉ cho tích điện 1 quả cầu và cho nó tác dụng với quả cầu còn lại thì mỗi quả cầu trên sẽ cơ lượng điện tích q/2.
Từ đó ta có thể rút ra kết luận:
Vectơ lực tĩnh điện Coulomb có các tính chất là có giá trùng với đường thẳng nối hai điện tích
Phương pháp chứng minh định luật Coulomb
Như vậy, hy vọng với các thông tin trên đây đã giúp bạn hiểu hơn về lực tĩnh điện là gì? Vectơ lực tĩnh điện coulomb có các tính chất thế nào? Hãy tiếp tục theo dõi và ủng hộ AME Group trong các bài viết tiếp theo để có được thông tin hữu ích nhất nhé!
