Công thức Định luật Coulomb về lực tương tác tĩnh điện lớp 11?

1. Khái niệm, công thức Định luật Coulomb về lực tương tác tĩnh điện

Đinh luật Coulomb: Lực tươg tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Công thức định luật Coulomb: 

Trong đó:

k : là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng;

q₁, q₂ : là các giá trị đại số của hai điện tích.

Trong hệ đơn vị SI: 

 với 

* Lưu ý: Khi đặt hai điện tích vào một môi trường điện môi đồng chất, lực tương tác tĩnh điện sẽ giảm ε lần so với khi chúng được đặt trong chân không:

Với ε là hằng số điện môi, chỉ phụ thuộc vào bản chất của môi trường.

Bảng sau cho biết giá trị của ε trong một số chất:

2. Mở rộng: Điện tích q chịu tác dụng của n điện tích điểm

Xét điện tích q chịu tác dụng bởi lực tĩnh điện của n điện tích điểm, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q được xác định như sau:

3. Vận dụng công thức định luật Coulomb về lực tương tác tĩnh điện

Ví dụ 1: Tính độ lớn lực tương tác tĩnh điện giữa electron và proton trong hạt nhân nguyên tử hydrogen. Biết khoảng cách giữa electron - hạt nhân là r = 5,3.10^-11 m và môi trường giữa chúng là chân không. Electron và proton lần lượt tích điện âm và dương với cùng độ lớn của điện tích nguyên tố.

Lời giải:

Điện tích electron: q_e = –1,6.10^-19 C

Điện tích proton: q_p = 1,6.10^-19 C

Lực tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân trong nguyên tử hydrogen là lực hút và có độ lớn.

Ví dụ 2: Hai điện tích q₁ = -q; q₂ = 4q đặt cách nhau một khoảng r. Nếu điện tích q₁ tác dụng lực điện lên điện tích q₂ có độ lớn là F thì lực tác dụng của điện tích q₂ lên q₁ có độ lớn là bao nhiêu?

Lời giải:

Theo định luật Coulomb ta có: Lực tác dụng của điện tích q₁ lên q₂ và lực tác dụng của điện tích q₂ lên q₁ bằng nhau: 

Ví dụ 3: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên đặt cách nhau một khoảng 5cm là F. Nếu để chúng cách nhau 1cm thì lực tương tác giữa chúng là bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có:

Khi r₁ = 5cm: Áp dụng công thức định luật Coulomb, lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích là:

Khi r₂ = 1cm: Áp dụng công thức định luật Coulomb, lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích là: