Điện tích

Điện tích đại diện cho mọi vật mang điện. Thí dụ như Điện tử. Tích điện là hiện tượng vật chất trung hòa; có tổng điện bằng không; tích điện để trở thành điện tích bằng cách cho hay nhận điện tử âm.

Điện tích

Trong điều kiện tự nhiên, mọi vật có tổng điện bằng 0 . Khi vật cho hay nhận Điện tử âm vật sẻ trở thành Điện tích âm hay Điện tích dương . Mọi Điện tích đều có các đặc tính sau

Vật		Điện tích	Điện lượng	Điện trường	Từ trường
Vật	+ $e^{-}$	Điện tích âm	-Q		B ↓
Vật	- $e^{-}$	Điện tích dương	+Q		B ↑

Điện lượng của Điện tích

Điện lượng cho biết số lượng điện trên Điện tích . Điện tích có ký hiệu Q đo bằng đơn vị Coulomb C va tính bằng công thức

$Q=DA=ϵEA$

Điện trường của Điện tích

Điện trường tạo ra từ các đường lực điện bao quanh lấy Điện tích có ký hiệu E đo bằng đơn vị . Điện trường của Điện tích âm tạo ra từ các đường lực điện hướng vô . Điện trường của Điện tích dương tạo ra từ các đường lực điện hướng ra . Từ trường của Điện tích âm tạo ra từ các vòng tròn lực từ theo chiều kim đồng hồ . Điện trường của Điện tích dương tạo ra từ các vòng tròn lực từ theo chiều nghịch chiều kim đồng hồ .

Cường độ điện trường

Tương quan giửa Mật độ điện trường , Điện lượng và Điện trường

$D=\frac{Q}{A}=ϵE$

Cường độ điện lượng

$Q=DA=ϵEA$

Cường độ điện trường

$E=\frac{D}{ϵ}=\frac{Q}{ϵA}$

Cường độ điện trường của Điện tích có diện tích hình cầu có diện tích $A=4\pi r^2$

$E=\frac{Q}{4\pi r^2ϵ}$

Định luật Gauss về mật độ Điện trường

Định luật Gauss về Điện trường có thể biểu diển bằng công thức tích phân như sau

${\varphi }_E=EA=\int EdA=\frac{Q}{ϵ}$

Mật độ điện trường

${\varphi }_E=EA=\frac{Q}{ϵ}$

Dưới dạng phương trình tích phân

${\varphi }_E=\int EdA$

Từ trường của Điện tích

Cường độ từ trường

Tương quan giửa H , B và I

$H=\frac{B}{\mu }=\frac{I}{A}$

Mật độ từ trường

$B=\frac{\mu I}{A}$

Định luật Gauss về từ trường

${\varphi }_B=BA=\mu I=\int BdA$

Điện từ trường của Điện tích

Lực từ tạo ra từ trường của điện tích di chuyển

$F_B=\pm QvB=I(tv)B=IBl$

$v=\frac{IBl}{QB}=I\frac{l}{Q}$

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

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

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

Điện từ trường của Điện tích

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

Khi v=0

$F_{EB}=QE=F_E$

Khi v khác 0

$QE=QvB$

$E=vB$

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

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

Lực Coulomb

Lực tương tác giữa hai điện tích được gọi là Lực Coulomb hay Lực tĩnh điện, do nhà vật lý người Pháp Charles-Augustin de Coulomb công bố tìm ra năm 1785.Lực này tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích, tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích.

Lực Coulomb có ký hiệu $F_Q$ . Trong hệ SI, B có đơn vị tesla (T) và tương ứng Φ_B (từ thông) có đơn vị weber (Wb) do vậy mật độ thông lượng 1 Wb/m² bằng 1 tesla.

Đơn vị SI của tesla bằng (newton•giây)/(coulomb•mét). Trong đơn vị Gauss-cgs, B có đơn vị gauss (G) (và 1 T = 10.000 G) Trường H có đơn vị ampere trên mét (A/m) trong hệ SI, và oersted (Oe) trong hệ CGS.

Định luật Coulomb

Theo định luật Coulomb , khi có 2 điện tích khác lọai nằm kề nhau

Điện tích khác loại sẻ hút nhau . Điện tích âm sẻ hút điện tử dương . Điện tích đồng loại sẻ đẩy nhau

Lực hút giửa 2 điện tích khác loại được gọi là Lực Coulomb có công thức toán sau

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

Với

$F_Q$ - Lực tỉnh điện

$Q$ - Điện tích

$r$ - Khoảng cách giửa 2 điện tích

$K$ - Hằng số hấp dẩn

Thí dụ

Khi có 2 điện tích cùng giá trị nằm kề nhau . Lực tỉnh điện giửa 2 điện tích

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

Điện trường cuả điện tích

$E=\frac{F_Q}{Q}=K\frac{Q}{r^2}$

Điện thế cuả điện tích

$V=\int Edr=\int K\frac{Q}{r^2}dr=K\frac{Q}{r}$

Năng lượng cuả điện

$-U=\mathrm{\nabla }V$

Lực Ampere

Khi có một lực làm cho Điện tích di chuyển từ vị trí đứng yên tạo ra một Điện trường E , Điện trường có thể tính bằng

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

Lực làm cho Điện tích di chuyển tạo ra Điện trường

$F=QE$

Năng lực

$W=QEl=QV$

Năng lựong

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

Điện thế

$V=\frac{W}{Q}=El$

Điện lượng

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

Lực Lorentz

Lực Lorentz là lực điện từ tương tác với Điện tích tạo ra trường điện từ . Lực Lorentz được tạo ra từ 2 lực Lực động điện và Lực động từ

Lực động từ

Lorentz khám phá ra rằng khi điện tích di chuyển qua từ trường của nam châm điện tích sẻ đi lệch hướng . Điện tích dương đi lên, điện tích âm đi xuống . Tương tác giửa điện tích và từ trường làm cho điện tích thay đổi hướng di chuyển . Khi hướng di chuyển của điện tích qua từ trường hướng lên hay hướng xuống theo hướng vuông góc với hướng di chuyển ban đầu sẻ tạo ra Lực động từ

Theo Định luật Lorentz,

Tương tác giửa điện tích và từ trường làm cho điện tích thay đổi hướng di chuyển . Điện tích dương đi lên . Điện tích âm đi xuống

Khi hướng di chuyển của điện tích qua từ trường hướng lên hay hướng xuống theo hướng vuông góc với hướng di chuyển ban đầu sẻ tạo ra Lực động từ . Lực động từ có ký hiệu $F_B$ và được tính bằng công thức

$F_B=\pm QvB$

$F_B=QvB=ItvB=IBl$

$v=\frac{IBl}{BQ}=\frac{Il}{Q}$

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

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

Với

$F_B$ - Lực động từ

$B$ - Từ trường

$Q$ - Điện lượng

$v$ - Vận tốc

Vòng tròn từ của Điện tích di chuyển qua từ trường của nam châm

$QvB=m\frac{v^2}{r}$

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

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

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

Lực điện từ

Lực điện từ hay Lực Lorentz tạo ra từ tổng của 2 lực , Lực động điện và Lực động từ . Lực điện từ có ký hiệu $F_{EB}$ đo bằng đơn vị Newton N

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

Với

$F_{EB}$ - Lực động điện từ

$F_E$ - Lực động điện

$F_B$ - Lực động từ

$Q$ - Điện lượng

$E$ - Điện trường

$E$ - Từ trường

$v$ - Vận tốc

• Khi E bằng không

$F_{EB}=F_B=QvB$

• Khi v bằng không

$F_{EB}=F_E=QE$

• Khi v khác không va $F_{EB}=0$

$F_{EB}=F_E+F_B=0$

$QE=QvB$

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

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

$E=vB$