Định luật Coulomb là một trong những định lý quan trọng trong vật lý học, đặc biệt là trong lĩnh vực tĩnh điện. Định lý này do nhà vật lý người Pháp Charles-Augustin de Coulomb phát hiện, mô tả lực tương tác giữa hai điện tích điểm. có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về định lý Coulomb, công thức của nó và cách áp dụng trong tĩnh điện.
1. Định Luật Coulomb Là Gì
Định luật Coulomb mô tả lực tương tác giữa hai điện tích điểm. Định lý này phát biểu rằng: “Lực tác dụng giữa hai điện tích điểm có phương vuông góc với đường nối hai điện tích, tỉ lệ thuận với tích của độ lớn các điện tích và nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.”
Tức là, lực điện giữa hai điện tích có độ lớn tỉ lệ thuận với tích của độ lớn điện tích của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
2. Định Luật Coulomb Về Tương Tác Tĩnh Điện
Trong tĩnh điện, các điện tích không di chuyển mà chỉ tạo ra các lực tác dụng lên nhau. Định luật Coulomb cung cấp công thức để tính toán lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong tĩnh điện, giúp mô tả các hiện tượng như lực hút và đẩy giữa các điện tích.
a. Lực Hút và Đẩy
-
Nếu hai điện tích có dấu giống nhau (cùng dấu dương hoặc âm), lực giữa chúng sẽ là lực đẩy.
-
Nếu hai điện tích có dấu khác nhau, lực giữa chúng sẽ là lực hút.
3. Công Thức Của Định Luật Coulomb Là Gì
Công thức của định luật Coulomb để tính lực tác dụng giữa hai điện tích là
F = k * |q1 * q2| / r^2
Trong đó
-
F là lực tương tác giữa hai điện tích (đơn vị: Newton).
-
q1 và q2 là độ lớn của hai điện tích (đơn vị: Coulomb).
-
r là khoảng cách giữa hai điện tích (đơn vị: mét).
-
k là hằng số Coulomb, có giá trị là 8.99 x 10^9 N·m^2/C^2 trong môi trường chân không.
4. Biểu Thức Định Luật Coulomb
Biểu thức của định lý Coulomb trong tổng quát là
F = k * |q1 * q2| / r^2 * r̂
Trong đó:
-
r̂ là véc-tơ đơn vị theo hướng từ điện tích q1 đến điện tích q2.
-
|q1 * q2|: lấy giá trị tuyệt đối của tích điện tích, vì lực điện giữa các điện tích có thể có dấu âm hoặc dương tùy thuộc vào bản chất của các điện tích.
5. Công Thức Định Luật Coulomb Trong Chân Không
Định luật Coulomb trong chân không là công thức cơ bản dùng để tính toán lực giữa các điện tích trong môi trường không có chất trung gian (chân không), nơi không có ảnh hưởng của các yếu tố như môi trường chất điện môi.
Công thức trong chân không vẫn giữ nguyên biểu thức cơ bản
F = k * |q1 * q2| / r^2
Với k = 8.99 x 10^9 N·m^2/C^2 là hằng số Coulomb trong chân không.
Định luật Coulomb là một nguyên lý quan trọng trong vật lý tĩnh điện. Giúp chúng ta hiểu với tính toán lực tương tác giữa các điện tích. Công thức này rất hữu ích trong các ứng dụng về điện trường như tính toán lực giữa các điện tích trong môi trường chân không hay trong các chất điện môi khác.
Hiểu và áp dụng đúng định lý Coulomb sẽ giúp giải quyết các vấn đề về lực điện, một trong những yếu tố cơ bản trong các bài toán vật lý học.