Sách điện từ/Điện tích

Điện tích đại diện cho các phần tử mang điện tồn tại trong tự nhiên thí dụ như điện tử âm, điện tử dương, điện tử trng hòa trong nguyên tử điện . Điện tích còn được hiểu là "vật tích điện". Mọi vật trung hòa về điện khi cho hay nhận điện tử âm sẽ trở thành điện tích.

Loại điện tích

Có 2 loại Điện tích ; Điện tích âm và Điện tích dương . Khi vật nhận electron vật sẻ trở thành điện tích âm . Khi vật cho electron vật sẻ trở thành điện tích dương . Mọi điện tích đều có các tính chất sau Điện lượng Q, Điện trường E và Từ trường B

Loại điện tích	'Ký hiệu	Tích điện của vật	Điện trường	Từ trường
Điện tích âm	(-)	Vật + e
Điện tích dương	(+)	Vật − e

Tính chất Điện tích

Điện lượng

Điện lượng cho biết số lượng điện của Điện tích. Điện lượng có ký hiệu Q đo bằng đơn vị Coulomb (C) . Điện tích âm có -Q C . Điện tích dương có +Q C .

Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau

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

Điện trường

Điện trường cho biết trường điện của các đường lực điện trong một diện tích . Điện trường có ký hiệu E đo bằng đơn vị V/m . Điện tích âm có các đường lực điện hướng vô , Điện tích dương có các đường lực điện hướng ra

Từ trường

Từ trường cho biết trường từ của các đường lực từ trong một diện tích . Từ trường có ký hiệu B . 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).[nb 5] 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.[12]. Điện tích âm có các vòng tròn lực từ đi thuận chiều kim đồng hồ , Điện tích dương có các vòng tròn lực từ đi nghịch chiều kim đồng hồ.

Định luật tương tác Điện tích

Định luật Coulomb

Điện trường của điện tích điểm dương và âm.

Định luật Coulomb hay định luật hấp dẩn giửa 2 Điện tích .

Định luật Coulomb cho rằng

Khi có nhiều điện tích nằm kề nhau, điện tích đồng loại sẻ đẩy nhau . Điện tích khác loại sẻ hút nhau . Điện tích âm sẻ hút điện tích dương về hướng mình tạo ra lực hút điện tích còn được gọi là Lực Coulomb

Lực điện tích âm hút điện tích dương về hướng mình được tính bằng định luật Coulomb như sau

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

Với

$F_{Q}$ - Lực hút điện tích

$Q_{+},Q_{-}$ - Điện tích

$r$ - Cách khoảng giửa 2 điện tích

$K$ - Hằng số hấp dẩn điện tích

Từ trên Khoản cách giửa 2 điện tích

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

Với 2 điện lượng cùng cường độ

$Q_{+}=Q_{-}=Q$

Lự Coulomb

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

Khoảng cách giửa 2 điện tích

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

Điện trường

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

Năng lực Điện trường

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

Năng lươ.ng Điện trường

$U_{E}={\frac {W_{E}}{t}}=K{\frac {Q}{rt}}$

Định luật Ampere

Định luật Ampere hay định luật tương tác giửa Điện tích và điện

Thí nghiệm cho thây, lực điện tương tác với điện tích làm cho điện tích di chuyển thẳng hàng theo hướng ngang sẻ tạo ra một điện trường . Lực điện tạo ra điện trường được tính theo định luật Ampere như sau

$F_{E}=QE$

Với

$F_{E}$ - Lực điện động

$Q$ - Điện lượng

$E$ - Điện trương

Từ trên,

$F_{E}=QE=Q{\frac {V}{l}}={\frac {W}{l}}$

Đường dài di chuyển

$l={\frac {W}{F_{E}}}$

Vận tốc di chuyển

$v={\frac {l}{t}}={\frac {W}{tF_{E}}}={\frac {U}{F_{E}}}$

Thời gian di chuyển

$t={\frac {l}{v}}={\frac {W}{F_{E}}}/{\frac {U}{F_{E}}}={\frac {W}{U}}$

Định luật Lorentz

Định luật Lorentz hay định luật tương tác giửa Điện tích và từ trường

Thí nghiệm cho thấy, khi điện tích di chuyển qua nam châm, lực từ của nam châm làm cho điện tích di chuyển thẳng hàng theo hướng dọc đi lên hay đi xuống hay theo vòng tròn quỹ đạo đi thuận hay nghịch chiều kim đồng hồ

Định luật Lorentz cho rằng

Lực điện từ 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 .

Điện tích di chuyển thẳng hàng theo hướng dọc đi lên hay đi xuống

Trong trường hợp lực từ của nam châm làm cho điện tích di chuyển thẳng hàng theo hướng dọc đi lên hay đi xuống . Lực từ được tính theo định luật Lorentz như sau

$F_{B}=\pm QvB$

Với

$F_{B}$ - Lực Lorentz hay Lực từ động

$Q$ - Điện lượng

$v$ - Vận tốc

$B$ - Từ cảm

Từ trên,

$F_{B}=QvB=ItvB=IlB$

Vận tốc di chuyển

$v={\frac {F_{B}}{QB}}$

Đường dài di chuyển

$l={\frac {F_{B}}{IB}}$

Thời gian di chuyển

$t={\frac {F_{B}}{IB}}/{\frac {F_{B}}{QB}}={\frac {Q}{I}}$

Điện tích di chuyển theo vòng tròn quỹ đạo đi thuận hay nghịch chiều kim đồng hồ

Chuyểng động cân bằng của 2 lực lực vô vòng tròn và lực từ động

$F_{R}=F_{B}$

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

Vận tốc di chuyển

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

Bán kín vòng tròn

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

Lực Điện từ

Lực điện từ có ký hiệu $F_{EB}$ đo bằng đơn vị Newton N . Lực điện từ tạo ra từ tổng của 2 lực , Lực động điện và Lực động từ được tính bằng công thức sau

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

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

Từ trên,

• $v=0$

$F_{EB}=QE$

• $E=0$

$F_{EB}=\pm QvB$

• $E\pm QvB=0$

$F_{EB}=Q(E\pm vB)=0$

$E\pm QvB=0$

$|E|=v|B|$

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

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

Đường dài điện trường

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

Đường dài từ trường

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

Đường dài điện từ trường

$l_{EB}={\sqrt {l_{E}^{2}+l_{B}^{2}}}={\sqrt {({\frac {QV}{F_{E}}})^{2}+({\frac {F_{B}}{IB}})^{2}}}$