Điện tích là gì? Tính chất cơ bản và định luật Cu lông

Điện tích là gì?

Điện tích là một trong những tính chất cơ bản và không đổi của một số hạt hạ nguyên tử (tức hạt sơ cấp). Nó thể hiện cho sự tương tác điện từ giữa chúng. Nó được xem là dạng năng lượng hoặc điện tử truyền từ vật này sang vật khác bằng nhiều cách khác nhau như: dẫn truyền, cảm ứng hoặc các phương pháp cụ thể khác.

Nó được tạo ra từ những hạt mang điện rất nhỏ. Nếu là một chất điểm thì nó được gọi là điện tích điểm. Nếu điện tích điểm được sử dụng trong thí nghiệm, thì nó được gọi là điện tích thử.

Trên thực tế, điện tích tồn tại ở xung quanh chúng ta như: đất, nước, cơ thể, kim loại…Những vật không sở hữu điện tích sẽ gọi là trung gian. Dưới góc nhìn khoa học, nó được xác định bằng số lượng electron (n) nhân với điện tích trên một electron.

Ký hiệu của điện tích

Ngoài khái niệm như chúng ta đã tìm hiểu ở phần nội dung trên của bài viết, điện tích còn được hiểu là “vật tích điện”. Mọi vật trung hòa khi cho hoặc nhận điện tử âm đều sẽ trở thành điện tích. Cụ thể:

• Trường hợp vật nhận electron sẽ trở thành điện tích âmː Vật + e → Điện tích âm (-)
• Trường hợp vật cho electron vật sẽ trở thành điện tích dươngː Vật − e → Điện tích dương (+)

- Ký hiệu quả nó như sau:

• Nếu là điện tích âm sẽ có ký hiệu là -Q.
• Nếu là điện tích dương sẽ có ký hiệu là +Q.

Chúng sẽ được đo bằng đơn vị Coulomb, ký hiệu C. Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau: 1C=6,24. 10-18 electron

Điện tích định luật Cu lông

Phát biểu theo định luật Cu lông, chúng ta có: “Các tương tác do lực hút hoặc lực đẩy giữa hai Q điểm được đặt trong môi trường chân không có phương trùng với đường thẳng nối liền hai điểm Q. Đồng thời độ lớn có tỉ lệ thuận với tích độ lớn của cả 2 Q và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách”.

Công thức xác định định luật Cu lông:

F=k(|q1.q2|/r2)

Trong đó:

• k: là hệ số tỉ lệ
• F:đơn vị niutơn (N)
• q1, q2: là những Q điểm, đơn vị Cu lông
• r2: đơn vị đo (mét)

Tính chất cơ bản của Q

Q có những tính chất cơ bản nào? Chúng ta cùng tìm hiểu ngay nhé:

Q tồn tại ở mọi nơi

Trong tự nhiên, Q tồn tại ở mọi nơi. Điều này đồng nghĩa với việc các hạt Q sẽ hoạt động vô hướng. Con người có thể thêm Q cho một vật chất nào đó một cách trực tiếp. Tổng Q của một vật là tổng đại số của những Q điểm.

Q có tính bảo tồn năng lượng

Với tính chất này cho thấy Q không thể tự tạo ra, cũng không bị phá hủy do bất kỳ sự can thiệp nào từ tự nhiên. Tuy nhiên nó có thể trao đổi giữa các vật với nhau thông qua phương pháp cảm ứng hoặc truyền dẫn. Tính chất bảo tồn này được thể hiện nhờ sự va chạm giữa các vật chất trong môi trường nhất định.

Định lượng điện tích

Q của một đại lượng được lượng tử hóa và có thể biểu thị nó dưới dạng bội số nguyên của đơn vị Q cơ bản (Q e trên một electron).

Ví dụ Q trên một vật là , sau đó chúng ta có thể viết nó dưới dạng:

q = ne

Trong đó

• n: là số nguyên và không phải là số nguyên hoặc số vô tỉ, có thể là bất kỳ số nguyên dương hoặc âm nào như 1, 2, 3, -5…
• Đơn vị Q cơ bản là Q mà electron hoặc proton mang. Theo quy ước, chúng ta coi điện tử là âm và biểu thị nó là điện tử và Q trên một proton chỉ đơn giản là siêu tốc.
• Có thể sử dụng nguyên lý lượng tử hóa để tính tổng lượng Q có trong một vật và cũng để tính toán một số electron hoặc proton trong một vật.
• Giả sử một hệ có n1 số electron và n2 số proton thì tổng lượng Q sẽ là: n2e - n1e

Tương tác điện tích

Tương tác Q có sự khác nhau giữa 2 điện tích và giữa Q và điện; giữa Q và từ; giữa Q với điện và từ. Cụ thể như sau:

Tương tác giữa hai Q

Khi 2 Q tương tác với nhau, Q cùng loại sẽ đẩy nhau, khác loại sẽ hút nhau. Khi có 2 Q cách nhau một khoảng cách r nào đó, thì lực tương tác của chúng sẽ tuân theo định luật Coulomb, gọi là Lực Coulomb.

Lực hút hay đẩy giữa hai Q điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Có độ lớn lực tương tác giữa hai Q điểm tỷ lệ thuận với tích độ lớn của các Q và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng”.

Tương tác giữa Q và điện

Giữa Q đứng yên và điện có điện lực FE sẽ tạo ra dòng điện tích di chuyển thẳng hàng có điện trường E tuân theo định luật Ampere:

Tương tác giữa Q và từ

Giữa Q di chuyển và nam châm từ có từ lực FB tạo ra từ trường B vuông góc với điện trường E tuân theo định luật Lorentz