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.
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 − {displaystyle e^{-}} Điện tích âm -Q B ↓ Vật – e − {displaystyle e^{-}} Điện tích dương +Q B ↑
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 {displaystyle F_{Q}} . Trong hệ SI, B có đơn vị tesla (T) và tương ứng ΦB (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.
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 Q + Q − r 2 {displaystyle F_{Q}=K{frac {Q_{+}Q_{-}}{r^{2}}}}
Với
F Q {displaystyle F_{Q}} – Lực tỉnh điện Q {displaystyle Q} – Điện tích r {displaystyle r} – Khoảng cách giửa 2 điện tích K {displaystyle 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 Q 2 r 2 {displaystyle F_{Q}=K{frac {Q^{2}}{r^{2}}}} Với Q + = Q − {displaystyle Q_{+}=Q_{-}}
Điện trường cuả điện tích
E = F Q Q = K Q r 2 {displaystyle E={frac {F_{Q}}{Q}}=K{frac {Q}{r^{2}}}}
Điện thế cuả điện tích
V = ∫ E d r = ∫ K Q r 2 d r = K Q r {displaystyle V=int Edr=int K{frac {Q}{r^{2}}}dr=K{frac {Q}{r}}}
Năng lượng cuả điện
− U = ∇ V {displaystyle -U=nabla V}
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 = F E Q {displaystyle E={frac {F_{E}}{Q}}}
Lực làm cho Điện tích di chuyển tạo ra Điện trường
F = Q E {displaystyle F=QE}
Năng lực
W = Q E l = Q V {displaystyle W=QEl=QV}
Năng lựong
U = W t = Q t = I V {displaystyle U={frac {W}{t}}={frac {Q}{t}}=IV}
Điện thế
V = W Q = E l {displaystyle V={frac {W}{Q}}=El}
Điện lượng
Q = F E = W V {displaystyle Q={frac {F}{E}}={frac {W}{V}}}
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
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 {displaystyle F_{B}} và được tính bằng công thức
F B = ± Q v B {displaystyle F_{B}=pm QvB} F B = Q v B = I t v B = I B l {displaystyle F_{B}=QvB=ItvB=IBl} v = I B l B Q = I l Q {displaystyle v={frac {IBl}{BQ}}={frac {Il}{Q}}} Q = I l v = I t {displaystyle Q=I{frac {l}{v}}=It} I = Q t {displaystyle I={frac {Q}{t}}}
Với
F B {displaystyle F_{B}} – Lực động từ B {displaystyle B} – Từ trường Q {displaystyle Q} – Điện lượng v {displaystyle v} – Vận tốc
Vòng tròn từ của Điện tích di chuyển qua từ trường của nam châm
Q v B = m v 2 r {displaystyle QvB=m{frac {v^{2}}{r}}} v = Q m B r {displaystyle v={frac {Q}{m}}Br} m = Q v B r {displaystyle m={frac {Q}{v}}Br} r = m v Q B {displaystyle r={frac {mv}{QB}}}
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 E B {displaystyle F_{EB}} đo bằng đơn vị Newton N
F E B = F E + F B = Q E ± Q v B = Q ( E ± v B ) {displaystyle F_{EB}=F_{E}+F_{B}=QEpm QvB=Q(Epm vB)}
Với
F E B {displaystyle F_{EB}} – Lực động điện từ F E {displaystyle F_{E}} – Lực động điện F B {displaystyle F_{B}} – Lực động từ Q {displaystyle Q} – Điện lượng E {displaystyle E} – Điện trường E {displaystyle E} – Từ trường v {displaystyle v} – Vận tốc
- Khi E bằng không
F E B = F B = Q v B {displaystyle F_{EB}=F_{B}=QvB}
- Khi v bằng không
F E B = F E = Q E {displaystyle F_{EB}=F_{E}=QE}
- Khi v khác không va F E B = 0 {displaystyle F_{EB}=0}
F E B = F E + F B = 0 {displaystyle F_{EB}=F_{E}+F_{B}=0} Q E = Q v B {displaystyle QE=QvB} v = E B {displaystyle v={frac {E}{B}}} B = 1 v E {displaystyle B={frac {1}{v}}E} E = v B {displaystyle E=vB}