Sách vật lý/Điện từ/Điện tích

Trong tự nhiên, mọi vật trung hòa về điện . Khi vật cho hay nhận điện tử âm sẽ trở thành điện tích dương hay điện tích âm . Khi vật cho electron vật sẻ trở thành điện tích dương . Khi vật nhận electron vật sẻ trở thành điện tích âm

Vật + e → Điện tích âm (-)

Vật − e → Điện tích dương (+)

Ký hiệu và đơn vị đo lường

Điện tích âm có ký hiệu − Q. Điện tích dương có ký hiệu + Q. . Mọi điện tích đo bằng đơn vị Coulomb, ký hiệu C

Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau:

$1C=6,24\times 10^{18}$ electron.

Tương tác điện tích

Tương tác điện tích với điện

Theo Ampere, Lực điện làm cho điện tích Q đứng yên di chuyển tạo ra điện trường E được tính bằng

F --> O ----> O

$F=QE={\frac {QV}{l}}={\frac {W}{l}}$

Từ trên, ta thấy

$E={\frac {F}{Q}}$

$W=QV=Fl$

$U={\frac {W}{t}}=IV=Fv$

$l={\frac {W}{F}}$

$v={\frac {U}{F}}$

$t={\frac {l}{v}}={\frac {U}{W}}$

Tương tác điện tích với nhau

Theo Coulomb khi có nhiều điện tích nằm kề nhau . Điện tích cùng loại sẽ đẩy nhau . Điện tích khác loại sẽ hút nhau

Với 2 điện tích khác nhau, lực hút giửa 2 điện tích được tính bằng công thức toán sau

$F_{Q}=K{\frac {Q_{+}Q_{-}}{r^{2}}}$

Từ trên, ta thấy

$r={\sqrt {\frac {KQ^{2}}{F}}}$

Lực hút giửa 2 điện tích có cùng điện lượng

$F_{Q}=K{\frac {Q^{2}}{r^{2}}}$

Năng lực của lực hút giửa 2 điện tích có cùng điện lượng

$W=\int F_{Q}dr=K{\frac {Q^{2}}{r}}$

Năng lượng Điện thế của lực hút giửa 2 điện tích có cùng điện lượng

$U=-\nabla W$

Tương tác điện tích với từ trường

Trong vật lý học và điện từ học, lực Lorentz là lực tổng hợp của Lực điện và Lực từ tác dụng lên một điện tích điểm chuyển động trong trường điện từ. Lực điện có phương trùng với phương chuyển động của hạt mang điện . Lực từ có phương luôn vuông góc với phương chuyển động của hạt mang điện và làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của hạt mang điện. Nếu hạt mang điện chuyển động theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ thì hạt sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn, nếu hạt chuyển động theo phương không vuông góc với đường cảm ứng từ thì quỹ đạo của nó sẽ là hình xoắn ốc.

Lực động từ

Lực từ làm cho điện tích di chuyển thay đổi hướng di chuyển theo hướng thẳng đứng vuông góc với hướng di chuyển ban đầu được tính bằng

$F=\pm QvB$

Từ trên

$F=QvB=ItlB=IlB$

$B={\frac {F}{Qv}}={\frac {F}{Il}}$

$l={\frac {F}{IB}}$

$v={\frac {F}{QB}}$

$t={\frac {l}{v}}={\frac {Q}{I}}$

Lực từ làm cho điện tích di chuyển thay đổi hướng di chuyển theo hướng vòng tròn được tính bằng

$F_{r}=F_{B}$

${\frac {mv^{2}}{r}}=QvB$

$v={\frac {Q}{m}}Br$

$r={\frac {mv}{QB}}$

Lực điện từ

Theo Lorentz, nếu hạt có điện tích q (C) chuyển động với vận tốc v (m/s) trong điện trường E (V/m) và từ trường B (T) thì nó sẽ chịu lực tác dụng lên nó. Lực Lorentz bằng:

$F_{EB}=F_{E}+F_{B}=QE\pm QvB=Q(E\pm vB)$

Từ trên,

• Khi $v=0$ . $F_{EB}=F_{E}$
• Khi $F_{EB}=F_{E}+F_{B}=QE\pm QvB=Q(E\pm vB)=0$

$E=vB$

$B={\frac {1}{v}}E$

$v={\frac {E}{B}}$

$l_{1}={\frac {QV}{F_{E}}}$

$l_{2}={\frac {F_{B}}{IB}}$

$d={\sqrt {l_{1}^{2}+l_{2}^{2}}}$

$\theta =Tan^{-1}{\frac {l_{2}}{l_{1}}}$