Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích

I. LỰC HÚT VÀ LỰC ĐẨY GIỮA CÁC ĐIỆN TÍCH

Từ những thí nghiệm trên có thể rút ra kết luận:

• Có hai loại điện tích trái dấu. Điện tích xuất hiện ở thanh thuỷ tinh khi được cọ xát vào len được quy ước gọi là điện tích dương, điện tích xuất hiện ở thanh nhựa được cọ xát vào vải được quy ước gọi là điện tích âm.
• Các điện tích cùng loại đẩy nhau.
• Các điện tích khác loại hút nhau.

Lực hút, đẩy giữa các điện tích được gọi chung là lực tương tác giữa các điện tích (thường gọi tắt là lực điện).

II. ĐỊNH LUẬT COULOMB (CU-LÔNG)

1. Đơn vị điện tích, điện tích điểm

Người ta kí hiệu giá trị của điện tích bằng chữ “q”. Trong hệ SI đơn vị đo điện tích là Coulomb (C), lấy theo tên của nhà vật lí người Pháp Charles Coulomb (Sác-lơ Cu-lông).

Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. Trong các thí nghiệm vật lí, người ta coi các quả cầu tích điện có bán kính nhỏ so với khoảng cách giữa chúng là các điện tích điểm, khoảng cách giữa các điện tích điểm này là khoảng cách giữa tâm của các quả cầu.

2. Định luật Coulomb

Coulomb cho rằng độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích phụ thuộc vào giá trị của các điện tích và khoảng cách giữa chúng. Ông dùng cân xoắn (Hình 16.4) để xác định mối liên hệ giữa độ lớn lực tương tác giữa hai quả cầu tích điện với điện tích của hai quả cầu và khoảng cách giữa chúng.

Các kết quả thí nghiệm được phát biểu thành định luật sau đây mang tên ông:

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích giá trị của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

\(F=\dfrac{k\left|q_1q_2\right|}{r^2}\)

Trong đó r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm q₁, q₂; k là hệ số tỉ lệ có độ lớn phụ thuộc vào môi trường trong đó đặt điện tích và đơn vị sử dụng. Khi các điện tích đặt trong chân không và hệ đơn vị sử dụng là SI thì k được xác định bởi:

\(k=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\)

Trong đó \(\varepsilon_0\) là một hằng số điện \(\varepsilon_0=8,85.10^{-12}\) C²/Nm². Do đó, định luật Coulomb đối với các điện tích điểm đặt trong chân không có biểu thức:

\(F=\dfrac{\left|q_1q_2\right|}{4\pi\varepsilon_0r^2}\)   (16.2)

hoặc \(F=\dfrac{k\left|q_1q_2\right|}{r^2}\) , với k = 9.10⁹ Nm²/C²    (16.3)

Vì không khí khô có tính chất điện giống của chân không nên người ta thường áp dụng biểu thức (16.2), (16.3) cho cả hai môi trường chân không và không khí.