Điện tích điểm là một khái niệm quan trọng trong vật lý và được sử dụng để mô tả tính chất điện của các hạt điện tử. Cùng DINHNGHIA.COM.VN tìm hiểu về điện tích điểm là gì cùng với một số bài tập đơn giản, dễ hiểu nhất dưới bài viết này ngay nhé!
Nội dung bài viết
Điện tích điểm là gì?
Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích. Điện là một thuộc tính của vật và điện tích là số đo độ lớn của thuộc tính đó.
Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét.
Lực tác tương tác giữa hai điện tích điểm (Định luật Cu-lông)
Định nghĩa
Định luật Cu-lông được phát biểu như sau:
Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Đặc điểm của hai điện tích điểm
Với hai điện tích điểm q1 và q2 bất kì:
- Khi q1= q2 thì hai điện tích điểm được gọi là bằng nhau.
- Khi |q1|= |q2| thì hai điện tích điểm có độ lớn bằng .
- Khi q1= -q2 thì hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu.
- Khi q1q2 >0 thì hai điện tích điểm cùng dấu => | q1q2|= q1q2
- Khi q1q2 <0 thì hai điện tích điểm trái dấu => | q1q2|= -q1q2
Công thức tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Theo định luật Cu-lông ta có công thức tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm là:
F = F=k.|q1.q2|/εr2
Trong đó:
- F là lực tương tác giữa hai điện tích điểm (Niuton).
- k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hệ đơn vị mà ta dùng. k= Trong hệ đơn vị SI.
- q1 và q2 là hai điện tích điểm (Culong).
- là hằng số điện môi, tuy nhiên = 1 đối với môi trường chân không.
- r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm (mét).
Lưu ý: Hằng số điện môi cho biết khi đặt các điện tích trong chất đó thì lực tác dụng giữa chúng sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.
|
Hằng số điện môi của một số chất |
|
|
Chất |
|
| Không khí
(ở điều kiện chuẩn) |
1,000594
(coi như bằng 1) |
| Dầu hỏa | 2,1 |
| Nước nguyên chất | 81 |
| Parafin | 2 |
| Giấy | 2 |
| Mica | 5,7 7 |
| Êbônit | 2,7 |
| Thủy tinh | 5 10 |
| Thạch anh | 4,5 |
Biểu diễn lực tương tác giữa 2 điện tích điểm đứng yên
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên được biểu diễn với vectơ thỏa mãn:
- Điểm đặt gốc vectơ là tại vị trí điện tích chúng ta đang xét.
- Phương của vectơ song song với đường thẳng nối hai điện tích điểm.
- Chiều của vectơ dựa vào dấu của hai điện tích, cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.
So sánh định luật Culong và định luật vạn vật hấp dẫn
| Định luật Culong | Định luật vạn vật hấp dẫn | |
| Giống nhau |
|
|
| Khác nhau |
|
|
Một số bài tập vận dụng
Bài 1: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-8 C, q2 = -10-8 C. Đặt cách nhau 20 cm trong không khí. Xác định lực tương tác giữa chúng?
Giải
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1 và q2 được biểu diễn dưới dạng 2 vectơ là F→12 và F→21 có:
- Phương là đường thẳng nối hai điện tích điểm.
- Chiều là lực hút
- Độ lớn F12 = F21 = k.|q1.q2|/εr2 = 4,5.10-5(N)
Bài 2: Hai quả cầu nhỏ có điện tích 10-7C và 4.10-7 C, tương tác với nhau một lực 0,1N trong chân không. Tính khoảng cách giữa chúng.
Giải
- Vì đặt trong chân không nên ta có ε = 1
- Theo định luật Culong ta có:
F= k.|q1.q2|/εr2
- Suy ra: r = √(k.|q1.q2|)/F = 0,06 (m) = 6 (cm)
Ví dụ 3: Trong chân không có hai điện tích điểm q1 = 2.10-8 và q2 =- 32.10-8 tại hai điểm A và B cách nhau 8 cm trong không khí. Một điện tích điểm q3 đặt tại C. Hỏi C nằm ở đâu để q3 cân bằng?
Giải:
- Giải sử q1 nằm tại A, q2 nằm tại B. Để q3 cân bằng tại C thì vectơ lực F3=F13+F23
- Suy ra: lực F13 và F23 phải cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn.
- Theo đề bài: q1 > 0 và q2 < 0 nên |q1| < |q2|
- Suy ra: C nằm ngoài AB và gần A hơn.
- Để F13=F23 thì: F=k⋅|q1.q3|/r13^2=F=k⋅|q3.q2|/r23^2
- |q1|/AC^2=|q2|/BC^2 thay giá trị của q1, q2 và biến đổi ta có: BC = 2AC.
Vậy điểm C sẽ nằm cách A 8cm, C ≠ B và C nằm trên đường thẳng AB.
Xem thêm:
- Định nghĩa dòng điện một chiều, dòng điện không đổi trong vật lý
- Định nghĩa từ trường là gì? Công thức tính năng lượng từ trường
- Điện tích thử là gì? Sự tương tác và Dụng cụ đo điện tích
Trên đây là toàn bộ lý thuyết về điện tích điểm cũng như các ví dụ và bài tập đơn giản, dễ hiểu nhất. Hy vọng bài viết cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích và đừng quên theo dõi những bài viết khác tại DINHNGHIA.COM.VN nhé!