Điện tích

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Trường điện của điện tích điểm dương và âm.

Điện tích là một tính chất cơ bản và không đổi của một số hạt hạ nguyên tử, đặc trưng cho tương tác điện từ giữa chúng. Điện tích tạo ra trường điện từ và cũng như chịu sự ảnh hưởng của trường điện từ. Sự tương tác giữa một điện tích với trường điện từ, khi nó chuyển động hoặc đứng yên so với trường điện từ này, là nguyên nhân gây ra lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên.

Điện tích còn được hiểu là "hạt mang điện". Khi hạt mang điện này được coi là rất nhỏ, như một chất điểm, thì điện tích được gọi là điện tích điểm. Nếu điện tích điểm được sử dụng trong một thí nghiệm, có thể là thí nghiệm tưởng tượng trên lý thuyết, thì nó được gọi là điện tích thử.

Khái quát[sửa | sửa mã nguồn]

Theo quy ước, có hai loại điện tích: điện tích âmđiện tích dương. Điện tích của electron là âm, ký hiệu là -e còn điện tích của proton là dương, ký hiệu là +e với e là giá trị của một điện tích nguyên tố.

Các hạt mang điện cùng dấu (cùng dương hoặc cùng âm) sẽ đẩy nhau. Ngược lại, các hạt mang điện khác dấu sẽ hút nhau. Tương tác giữa các hạt mang điện nằm ở khoảng cách rất lớn so với kích thước của chúng tuân theo định luật Coulomb. Định luật Coulomb (đọc là Cu-lông), đặt theo tên nhà vật lý Pháp Charles de Coulomb, phát biểu là:

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Công Thức: F = k_\mathrm{e} \frac{q_1q_2}{r^2}

 \begin{align}
k_\mathrm{e} &= \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} = \frac{c^2 \ \mu_0}{4 \pi} = c^2 \cdot 10^{-7} \ \mathrm{H} \cdot \mathrm{m}^{-1}\\
   &= 8.987\ 551\ 787 \times 10^9 \ \mathrm{N \cdot m^2 / C^{2}}.
\end{align}

Điện tích của một vật vĩ môtổng đại số của tất cả các điện tích tương ứng của các hạt phần tử cấu thành nên vật đó. Thông thường, các vật quanh ta đều trung hòa về điện, đó là do mỗi nguyên tử ở trạng thái tự nhiên đều có tổng số proton bằng tổng số electron, nên các điện tích của chúng bù trừ lẫn nhau.

Tuy nhiên, ngay cả khi điện tích tổng cộng của một vật bằng không, vật ấy vẫn có thể tham gia tương tác điện từ, đó là nhờ hiện tượng phân cực điện. Các điện tích chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng phân cực gọi là điện tích liên kết, các điện tích có thể di chuyển linh động trong vật dẫn dưới tác dụng của từ trường ngoài gọi là điện tích tự do.

Chuyển động của các hạt mang điện theo một hướng xác định sẽ tạo thành dòng điện.

Đơn vị của điện tích trong hệ SICoulomb (viết tắt là C), 1 C xấp xỉ bằng 6,24×1018e. Kí hiệu Q được dùng để diễn tả độ lớn một lượng điện tích xác định, gọi là điện lượng.

Phần lớn điện lượng trong tự nhiên là bội số nguyên của điện tích nguyên tố. Các hạt quark có điện tích phân số so với e. Phản hạt của một hạt cơ bản sẽ có điện tích bằng về độ lớn, nhưng trái dấu so với điện tích của hạt cơ bản đó.

Có thể đo điện tích bằng một dụng cụ gọi là tĩnh điện kế.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Điện tích là một đại lượng bất biến tương đối tính, điều đó có nghĩa là vật (hoặc hạt) mạng điện tích q khi đứng yên, thì vẫn sẽ mang điện tích q như vậy khi chuyển động. Điều này đã được kiểm chứng trong một thực nghiệm, ở đó điện tích của một hạt nhân heli (gồm 2 proton và 2 neutron, hạt nhân này di chuyển rất nhanh) được quan sát là gấp đôi điện tích của một hạt nhân deuteri (gồm 1 proton và 1 neutron, được xem là chuyển động rất chậm so với hạt nhân helium).

Điện tích tuân theo định luật bảo toàn điện tích:

Tổng điện tích của một hệ kín là không thay đổi theo thời gian, không phụ thuộc vào các biến đổi trong hệ.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]