Điện tích là gì thế nào là điện tích điểm

Điện tích điểm là gì?

Nội Dung Bài Viết

Điện tích điểm là gì? Định nghĩa về điện tích

Điện tích điểm hay điện tích nguồn là một hạt mang điện gây ra điện trường tồn tại trong vùng không gian xung quanh chính nó. Đây là định luật Coulomb cho Điện trường ở dạng khái niệm. Vùng không gian xung quanh một hạt tích điện thực sự là phần còn lại của vũ trụ. Trong thực tế, điện trường tại các điểm trong không gian cách xa điện tích nguồn là không đáng kể vì điện trường do một điện tích điểm “tắt như một phương trên r”. Nói cách khác, điện trường do điện tích điểm tuân theo định luật nghịch đảo bình phương, có nghĩa là điện trường do điện tích điểm tỷ lệ với nghịch đảo của bình phương khoảng cách mà điểm đó trong không gian, tại đó chúng ta muốn biết điện trường là từ điện tích điểm gây ra điện trường.

Ở dạng phương trình Coulomb kích cỡ của điện trường do một điện tích điểm là:

E là kích cỡ của điện trường tại một điểm trong không gian.

k là hằng số Coulomb phổ quát k = 8,99 ×109N⋅m2C2.

q là điện tích của hạt mà chúng ta đã gọi là điện tích điểm.

r là khoảng cách mà điểm trong không gian, tại đó chúng ta muốn biết E, là từ điện tích điểm gây ra E.

Định nghĩa điện tích cơ bản

Tính chất cơ bản của vật chất do một số hạt cơ bản mang theo, nó chi phối cách các hạt bị ảnh hưởng bởi điện trường hoặc từ trường. Điện tích, có thể là dương hoặc âm, xuất hiện trong các đơn vị tự nhiên rời rạc và không được tạo ra cũng như không bị phá hủy.

Định nghĩa điện tích cơ bản

Điện tích có hai loại tổng quát: dương và âm. Hai vật thừa một loại điện tích thì tác dụng lực đẩy nhau khi tương đối gần nhau. Hai vật có điện tích trái dấu dư thừa, một vật nhiễm điện dương và vật kia tích điện âm, hút nhau khi ở tương đối gần. Nhiều hạt vật chất cơ bản, hoặc hạ nguyên tử, có đặc tính là điện tích. 

Ví dụ, các electron mang điện tích âm và proton có điện tích dương, nhưng neutron có điện tích bằng không. Thực nghiệm cho thấy điện tích âm của mỗi electron có cùng độ lớn và điện tích dương của mỗi proton. Do đó, điện tích tồn tại trong các đơn vị tự nhiên bằng điện tích của một electron hoặc một proton, một hằng số vật lý cơ bản. Phép đo trực tiếp và thuyết phục về điện tích của electron, như một đơn vị điện tích tự nhiên, lần đầu tiên được thực hiện (1909) trong thí nghiệm giọt dầu Millikan. Nguyên tử của vật chất trung hòa về điện vì hạt nhân của chúng chứa cùng số proton và xung quanh hạt nhân có các electron. Dòng điện và các vật mang điện liên quan đến sự phân tách một số điện tích âm của các nguyên tử trung hòa. Dòng điện trong dây kim loại bao gồm sự di chuyển của các electron trong đó một hoặc hai electron từ mỗi nguyên tử liên kết lỏng lẻo hơn phần còn lại. Một số nguyên tử ở lớp bề mặt của thanh thủy tinh nhiễm điện dương do cọ xát với vải lụa bị mất electron, để lại một điện cực dương. Tích điện vì các proton không tập trung trong hạt nhân của chúng. Một vật nhiễm điện âm có thừa electron trên bề mặt của nó.

Điện tích được bảo toàn: Trong bất kỳ hệ cô lập nào, trong bất kỳ phản ứng hóa học hoặc hạt nhân nào, điện tích thuần là không đổi, tổng đại số của các điện tích cơ bản không đổi. 

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm là gì? Định luật Coulomb

Lực tương tác giữa các vật mang điện là lực không tiếp xúc tác dụng trên một khoảng cách nào đó. Mọi tương tác điện liên quan đến một lực làm nổi bật tầm quan trọng của ba biến số này. Cho dù đó là một ống gôn bằng nhựa thu hút các mẩu giấy, hai quả bóng bay tích điện đẩy lùi hoặc một tấm xốp tích điện tương tác với các điện tử trong một miếng nhôm, luôn có hai điện tích và khoảng cách giữa chúng là ba biến quan trọng ảnh hưởng đến độ bền. 

Lực tương tác điện tích vector

Lực tương tác điện tích vector

Lực điện giống như tất cả các lực thường được biểu thị bằng đơn vị Newton. Là một lực, cường độ tương tác điện là một đại lượng vectơ có cả độ lớn và hướng. Hướng của lực điện phụ thuộc vào việc các vật mang điện được tích điện giống điện tích hay điện tích trái dấu và vào hướng không gian của chúng. Bằng cách biết loại điện tích trên hai vật, có thể xác định hướng của lực lên một trong hai vật bằng một chút suy luận. Trong sơ đồ dưới đây, vật A và vật B có điện tích giống nhau làm cho chúng đẩy nhau. Như vậy, lực tác dụng lên vật A hướng sang trái (ra khỏi B) và hợp lực lên vật B hướng sang phải (ra khỏi A). Mặt khác, vật C và D mang điện tích trái dấu nên chúng hút nhau. Như vậy, lực tác dụng lên vật C hướng sang phải (về phía vật D) và lực trên vật D hướng sang trái (về phía vật C). Khi nói đến vectơ lực điện, các quy tắc cơ bản của tương tác điện tích (các mặt đối lập thu hút và thích đẩy lùi) bằng cách sử dụng một chút lý luận.

Lực điện cũng có độ lớn hoặc cường độ. Giống như hầu hết các loại lực, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn của lực điện. Hai quả bóng bay tích điện giống nhau sẽ đẩy nhau và cường độ lực đẩy của chúng có thể thay đổi bằng cách thay đổi ba biến số. Đầu tiên, lượng điện tích trên một trong các quả bóng bay sẽ ảnh hưởng đến cường độ của lực đẩy. Khí cầu tích điện càng nhiều thì lực đẩy càng lớn. Thứ hai, lượng điện tích trên quả bóng thứ hai sẽ ảnh hưởng đến cường độ của lực đẩy. Nhẹ nhàng chà xát hai quả bóng bay bằng lông động vật và chúng đẩy lùi một chút. Chà mạnh hai quả bóng bay để truyền thêm điện tích cho cả hai và chúng đẩy lùi rất nhiều. Cuối cùng, khoảng cách giữa hai quả bóng bay sẽ có ảnh hưởng đáng kể và đáng chú ý đến lực đẩy. Lực điện mạnh nhất khi các quả bóng bay ở gần nhau nhất. Giảm khoảng cách làm tăng lực độ lớn của hợp lực và khoảng cách giữa hai quả bóng bay đã cho là liên quan nghịch đảo.

Định luật Coulomb

Biểu thức định lượng cho tác dụng của ba biến này đối với lực điện được gọi là định luật Coulomb. Định luật Coulomb phát biểu rằng lực điện giữa hai vật mang điện tỷ lệ thuận với tích của điện tích trên vật đó và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật. Ở dạng phương trình, định luật Coulomb có thể được phát biểu như:

Trong đó Q1 biểu thị lượng điện tích trên vật thể 1 (trong Coulombs), Q2 đại diện cho lượng điện tích trên vật thể 2 (trong Coulombs) và d đại diện cho khoảng cách giữa hai vật thể (tính bằng mét). Ký hiệu k là hằng số tỷ lệ được gọi là hằng số định luật Coulomb. Giá trị của hằng số này phụ thuộc vào môi trường mà các vật tích điện được nhúng vào. Trong trường hợp không khí, giá trị này xấp xỉ 9,0 x 10 9 N • m 2 / C 2. Nếu các vật mang điện có mặt trong nước thì giá trị của có thể được giảm nhiều như một hệ số của 80. Điều đáng giá là chỉ ra rằng các đơn vị trên k sao cho khi được thay thế vào phương trình, các đơn vị tính (Coulombs) và các đơn vị trên quãng đường (mét) sẽ bị hủy bỏ, để lại một Newton là đơn vị của lực.

Phương trình định luật Coulomb cung cấp một mô tả chính xác về lực giữa hai vật thể bất cứ khi nào các vật thể đóng vai trò là điện tích điểm. Một quả cầu dẫn điện tương tác với các vật thể tích điện khác như thể tất cả điện tích của nó đều nằm ở tâm của nó. Trong khi điện tích trải đều trên bề mặt của quả cầu, thì tâm của điện tích có thể được coi là tâm của quả cầu. Quả cầu đóng vai trò như một điện tích điểm với phần điện tích thừa nằm ở tâm của nó. Vì định luật Coulomb áp dụng cho các điện tích điểm nên khoảng cách d trong phương trình là khoảng cách giữa các tâm điện tích của cả hai vật thể (không phải khoảng cách giữa các bề mặt gần nhất của chúng).

Các ký hiệu Q 1 và Q 2 trong phương trình định luật Coulomb biểu diễn các đại lượng điện tích trên hai vật thể tương tác. Vì một vật có thể được tích điện dương hoặc âm, các đại lượng này thường được biểu thị bằng các giá trị “+” hoặc “-“. Dấu hiệu trên điện tích chỉ đơn giản là đại diện cho việc vật đó thừa electron (vật nhiễm điện âm) hay thiếu electron (vật nhiễm điện dương). Nó có thể được hấp dẫn để sử dụng các dấu “+” và “-” trong tính toán lực. Mặc dù thực hành không được khuyến khích, nhưng chắc chắn không có hại gì khi làm như vậy. Khi sử dụng các dấu “+” và “-” trong tính toán lực, kết quả sẽ là giá trị “-” cho lực là dấu hiệu của lực hấp dẫn và giá trị “+” cho lực biểu thị lực đẩy.1 và Q 2 giống như phí – cả hai đều là “+” hoặc cả hai là “-“. Và giá trị lực sẽ được tìm thấy là âm khi Q 1 và Q 2 mang điện tích trái dấu – một là “+” và kia là “-“. Điều này phù hợp với khái niệm rằng các vật thể tích điện trái dấu có tương tác hấp dẫn và giống như các vật thể tích điện có tương tác đẩy. Cuối cùng, nếu bạn đang suy nghĩ về mặt khái niệm (và không chỉ đơn thuần về mặt toán học), bạn sẽ rất có thể xác định bản chất của lực – lực hút hay lực đẩy – mà không cần sử dụng các dấu “+” và “-” trong phương trình.

Trên đây là tổng hợp thông tin về định nghĩa điện tích điểm, công thức tính điện tích điểm cùng định luật Coulomb trong vật lý. Hy vọng rằng qua bài viết này bạn sẽ hiểu hơn về điện tích điểm là gì cùng cách tính điện tích điểm thông qua công thức tại phía trên nhé.

Tích điểm là gì?

Đơn vị diện tích điểm là gì?

Giá trị diện tích là gì?

Các diện tích tương tác với nhau như thế nào?