Lý thuyết điện tích, định luật Cu-lông

Lý thuyết điện tích, định luật Cu-lông

Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện.

1. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện.

a) Sự nhiễm điện của các vật.

Khi cọ xát như vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa, mảnh vải polietilen,... vào dạ hoặc lụa... thì những vật đó có thể hút được những vật nhẹ như mẩu giấy, sợi bông... Ta nói rằng những vật đó đã bị nhiễm điện.

Thí dụ :

+ Cọ xát thủy tinh vào lụa, kết quả là thủy tinh và lụa đều bị nhiễm điện.

+ Vật dẫn A không nhiễm điện. Khi cho A tiếp xúc với vật nhiễm điện B thì A nhiễm điện cùng dấu với B.

+ Cho đầu A của thanh kim loại AB lại gần vật nhiễm điện C, kết quả đầu A tích điện trái dấu với C và đầu B tích điện cùng dấu với C.

b. Điện tích. Điện tích điểm

Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay vật chứa điện tích.

Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. Điện tích điểm là điện tích được coi như tập trung tại một điểm.

c. Tương tác điện. Hai loại điện tích

+ Các điện tích hoặc đẩy nhau, hoặc hút nhau (Hình 1.1). Sự đầy nhau hay hút nhau giữa các điện tích đó là tương tác điện.

+ Có hai loại điện tích là điện tích dương (+) và điện tích âm (-).

  Các điện tích cùng loại (cùng dấu) thì đẩy nhau, các điện tích khác loại (khác dấu) thì hút nhau.

+ Hai lực tác dụng vào hai điện tích là hai lực trực đối, cùng phương, ngược chiều, độ lớn bằng nhau và đặt vào hai điện tích.

2. Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi.

a) Định luật Cu-lông.

Năm 1785, Cu-lông, nhà bác học người Pháp, lần đầu tiên lập được định luật về sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các điện tích điểm (gọi tắt là lực điện hay lực Cu-lông) vào khoảng cách giữa chúng.

Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng (Hình 1.2).

                     (F=k.frac{|q_{1}q_{2}|}{varepsilon r^{2}})        (1.1)

k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị mà ta dùng.

Trong hệ đơn vị SI, k có giá trị :

                  9.10^{9  (frac{N.m^{2}}{C^{2}})             (1.2)}  

Trong công thức (1.1), F được đo bằng đơn vị Niutơn (N), r được đo bằng đơn vị mét (m), còn

q₁ và q₂ được đo bằng đơn vị là Cu-lông (kí hiệu là C), ε là một hệ số phụ thuộc môi trường đặt các điện tích được gọi là hằng số điện môi của môi trường đó. Ta chỉ xét đến các môi trường đồng tính.

b) Hằng số điện môi.

- Điện môi là một môi trường cách điện.

- Khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi (chẳng hạn trong một chất dầu cách điện) đồng tính chiếm đầy không gian xung quanh các điện tích, thì lực tương tác sẽ yếu đi ε lần so với khi đặt chúng trong chân không. ε được gọi là hằng số điện môi của môi trường (ε  ≥ 1). Đối với chân không thì ε = 1 còn đối với các môi trường khác ε >1.

- Hằng số điện môi là một đặc trưng quan trọng cho tính chất điện của một chất cách điện. Nó cho biết khi đặt điện tích trong chất đó thì lực tương tác giữa các điện tích sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.