Trong bài viết về điện tích dan các loại điện tích Người ta giải thích rằng các điện tích cùng dấu đẩy nhau, trong khi các điện tích trái dấu hút nhau. Nói cách khác, vật mang điện tích dương hút vật mang điện tích âm, vật mang điện tích dương đẩy vật mang điện tích dương, và vật mang điện tích âm đẩy vật mang điện tích âm. Hiện tượng này cho thấy sự tồn tại của lực điện tác dụng lên các vật mang điện tích dương và vật mang điện tích âm. Vậy những yếu tố nào ảnh hưởng đến độ lớn của lực điện giữa các vật mang điện?
Nhà vật lý người Pháp Charles Coulomb (1736–1806) đã tiến hành một loạt thí nghiệm vào những năm 1780 để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn của lực điện giữa các vật thể mang điện tích. Thiết bị mà Coulomb sử dụng tương tự như thiết bị mà Cavendish đã sử dụng để nghiên cứu hằng số hấp dẫn, được gọi là cân xoắn. Coulomb nghiên cứu lực điện, do đó ông đã sử dụng hai quả cầu kim loại mang điện tích, trong khi Cavendish nghiên cứu lực hấp dẫn, do đó ông đã sử dụng hai quả cầu không mang điện tích có khối lượng bằng 0.
Nguyên lý hoạt động của thước đo momen xoắn
Cách thức hoạt động của thước đo momen xoắn có liên quan đến chủ đề nghiên cứu. mômen xoắn hoặc mômen lực trong chương động lực quay.
Khoang trong cân xoắn là chân không để ngăn điện tích trên quả cầu đặc truyền vào không khí. Việc xác định lượng điện tích trên quả cầu đặc được thực hiện bằng phương pháp sau: Ban đầu, quả cầu đặc A được tích điện bằng dẫn điện hoặc ma sát. Quả cầu đặc A đã được tích điện được nối với quả cầu đặc B vẫn trung tính bằng một dây dẫn điện cho đến khi điện tích của quả cầu đặc A được chia đều cho cả hai quả cầu đặc B. Nếu lượng điện tích của quả cầu đặc A là ½ thì lượng điện tích của quả cầu đặc B cũng là ½. Tiếp theo, quả cầu đặc B và quả cầu đặc C được nối với nhau bằng một dây dẫn điện cho đến khi điện tích của quả cầu đặc B được chia đều cho cả hai quả cầu đặc C. Nếu lượng điện tích của quả cầu đặc B là ¼ thì lượng điện tích của quả cầu đặc C cũng là ¼. Lượng điện tích và loại điện tích của quả cầu đặc 1 và quả cầu đặc 2 được xác định theo cách này.
Quả cầu đặc 1 và quả cầu đặc 2 được tích điện sao cho hai quả cầu đẩy nhau nếu chúng có cùng điện tích hoặc hút nhau nếu chúng có điện tích khác nhau. Sự tồn tại của lực hút hoặc lực đẩy giữa hai quả cầu tích điện này khiến quả cầu đặc 2 quay. Góc quay của quả cầu đặc 2 được đo để xác định lực điện tác dụng lên hai quả cầu.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lực điện
Dựa trên các thí nghiệm được thực hiện bằng cân xoắn, Coulomb đã phát hiện ra một số điều.
– Trong thí nghiệm này, khoảng cách giữa hai quả cầu đặc luôn không đổi. Khi điện tích trên quả cầu đặc 1 là 1 và điện tích trên quả cầu đặc 2 là 1 thì lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu là 1. Khi điện tích trên quả cầu đặc 1 là 2 và điện tích trên quả cầu đặc 2 là 2 thì lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu là 4. Coulomb kết luận rằng độ lớn của lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu đặc tỷ lệ thuận với tích điện tích trên cả hai quả cầu (F ≈ q).1 q2).
– Trong thí nghiệm này, lượng điện tích trên cả hai quả cầu đặc luôn luôn như nhau. Nếu khoảng cách giữa hai quả cầu đặc là 1 thì lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu đặc là 1. Nếu khoảng cách giữa hai quả cầu đặc là 2 thì lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu đặc là ¼. Coulomb kết luận rằng độ lớn của lực điện tác dụng lên cả hai quả cầu đặc tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (F ≈ 1 / r²).2)
Định luật Coulomb
Định luật Coulomb là một định luật vật lý giải thích mối quan hệ giữa lực điện, điện tích và khoảng cách giữa các điện tích. Định luật này được xây dựng dựa trên các thí nghiệm của Coulomb, như đã giải thích trong bài viết trước.
Định luật Coulomb Định luật bảo toàn khối lượng (ITC) phát biểu rằng độ lớn của lực do một hạt mang điện tác dụng lên một hạt mang điện khác tỷ lệ thuận với tích tổng điện tích của hai hạt và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai hạt. Lực này tác dụng dọc theo đường thẳng nối hai hạt. Lực điện là lực đẩy nếu điện tích của hai hạt bằng nhau và là lực hút nếu điện tích của hai hạt khác nhau.
Định luật Coulomb có thể được biểu diễn bằng phương trình toán học:
Mô tả công thức:
F12 = lực điện giữa hạt 1 và hạt 2
q1 = số điện tích của hạt 1
q2 = số điện tích của hạt 2
r12 = khoảng cách giữa hạt 1 và hạt 2
(đọc: epsilon zero) = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = (hằng số Coulomb) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 là lực do điện tích q tác dụng2 ở điện tích q1trong khi F12 là lực do điện tích q tác dụng1 ở điện tích q2. F21 và F12 chúng đẩy nhau khi điện tích là q1 và q2 Chúng có cấu tạo tương tự và hút nhau khi điện tích là q.1 và q2 Không cùng loại.
F21 và F12 Hai lực này có cùng giá trị, hướng ngược nhau và tác dụng lên các vật khác nhau, do đó chúng tạo thành một cặp lực tác dụng - phản tác dụng.
