Định Luật Coulomb
Hai vật mang điện đẩy hoặc hút nhau bằng một lực điện. Lực đó tăng lên nếu điện tích nào đó lớn hơn, nhưng nó giảm rất nhanh khi các điện tích di chuyển ra xa nhau — tăng gấp đôi khoảng cách giữa chúng làm giảm lực chỉ còn một phần tư.
Công thức
F = k · q₁ · q₂ / r²
- F — lực (N): lực đẩy hoặc hút điện giữa hai điện tích
- k — hằng số Coulomb (N·m²/C²): một số cố định, khoảng chín nhân mười lũy thừa chín, xác định độ mạnh của lực điện
- q₁ — điện tích thứ nhất (C): lượng điện tích trên vật thứ nhất
- q₂ — điện tích thứ hai (C): lượng điện tích trên vật thứ hai
- r — khoảng cách (m): khoảng cách giữa tâm của hai điện tích
Ví dụ đã giải
Hai điện tích nhỏ, q₁ = 2 μC và q₂ = 1 μC, cách nhau 0,1 mét. Chúng tác dụng lực điện lên nhau bao nhiêu?
- q₁ = 2 μC
- q₂ = 1 μC
- r = 0.1 m
- F = k · q₁ · q₂ / r²
- F = (9×10⁹ · 2×10⁻⁶ · 1×10⁻⁶) / (0.1)²
F = 1.8 N
Tự kiểm tra
Cùng hai điện tích được kéo xa nhau gấp đôi khoảng cách, 0,2 mét. Lực mới là bao nhiêu?
- 0.9 N
- Đáp án đúng: 0.45 N
- 3.6 N
Đúng! Tăng gấp đôi khoảng cách chia lực cho bốn, vì khoảng cách được bình phương: 1.8 N ÷ 4 = 0.45 N.
Giữ r ở 0,1 mét, q₁ tăng gấp đôi thành 4 μC trong khi q₂ vẫn ở 1 μC. Lực mới là bao nhiêu?
- 1.8 N
- 0.9 N
- Đáp án đúng: 3.6 N
Chính xác — lực tỉ lệ thuận trực tiếp với mỗi điện tích, nên tăng gấp đôi q₁ tăng gấp đôi F: 1.8 N × 2 = 3.6 N.
Bạn thấy điều này ở đâu
Chà một quả bóng bay trên tóc và nó dính vào tường; quần áo vừa ra khỏi máy sấy dính vào nhau và phát ra tia lửa; một máy photocopy kéo toner lên chính xác những phần tích điện của trống. Trong mỗi trường hợp, các điện tích nhỏ tách biệt đang đẩy và kéo lại với nhau bằng một lực khổng lồ gần đó và mất nhanh theo khoảng cách.
Những sai lầm phổ biến
Lỗi phản xạ là giảm nửa: tăng gấp đôi khoảng cách, giảm nửa lực — khoảng cách được bình phương, vì vậy tăng gấp đôi nó chia lực cho bốn (1,8 N trở thành 0,45 N), và tăng gấp ba chia nó cho chín. Các điện tích không có số mũ như vậy: tăng gấp đôi một điện tích đơn giản là tăng gấp đôi lực (1,8 N trở thành 3,6 N), và chỉ r trong F = k · q₁ · q₂ / r² mới mang theo bình phương. Hãy nhớ lực có thể đẩy tách ra hoặc kéo lại với nhau — không giống như lực hấp dẫn, các điện tích có hai dấu.
Nó liên kết như thế nào
Đây là bản sao điện của lực hấp dẫn: F = k · q₁ · q₂ / r² có chính xác hình học nghịch phương bình phương của định luật Newton, thay thế khối lượng bằng điện tích và thêm lực đẩy. Nó neo giữ toàn bộ mô-đun điện từ — công suất điện, tiếp theo, là những gì xảy ra khi bạn lưu trữ điện tích mà quy luật này đẩy xung quanh, và mỗi bài học sau đều giả định các điện tích tương tác theo cách này.