Tìm hiểu Định luật Coulomb (Cu-lông) là gì: định nghĩa, phương trình và lịch sử khám phá

Định luật Coulomb là gì?

Định luật Coulomb là một định luật vật lý quy định lực giữa hai điện tích tỷ lệ thuận với lượng điện tích trên cả hai điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Luật này còn được gọi là luật bình phương nghịch đảo của Coulomb.

Phương trình Định luật Cu-lông

Công thức cho định luật Coulomb được sử dụng để thể hiện lực mà qua đó các hạt tích điện đứng yên thu hút hoặc đẩy nhau. Lực hấp dẫn nếu các điện tích hút nhau (có dấu hiệu trái ngược) hoặc lực đẩy nếu các điện tích có dấu hiệu giống như.

Dạng vô hướng của Định luật Coulomb là: F = kQ1Q2/r2 hoặc  F ∝ Q1Q2/r2

Trong đó:

  • k = hằng số Coulomb (9.0 × 109 N m2 C − 2) F = lực giữa các điện tích
  • Q1 và Q2 = số tiền phí
  • r = khoảng cách giữa hai điện tích

Một dạng vectơ của phương trình cũng có sẵn, có thể được sử dụng để chỉ cả cường độ và hướng của lực giữa hai điện tích. Có ba yêu cầu phải được đáp ứng để sử dụng Định luật Coulomb:

  • Dòng điện tích phải đứng yên đối với nhau.
  • Dòng điện tích phải không chồng chéo.
  • Các điện tích phải là điện tích điểm hoặc mặt khác có dạng hình cầu đối xứng.

Lịch sử khám phá Định luật Coulomb

Các nền văn hóa cổ đại quanh Địa Trung Hải biết rằng một số vật thể, như que hổ phách, có thể được cọ xát bằng lông mèo để thu hút các vật thể nhẹ như lông vũ. Nhà khoa học cổ đại Thales đã thực hiện một loạt các quan sát về tĩnh điện vào khoảng năm 600 trước Công nguyên, từ đó ông tin rằng ma sát tạo ra từ tính hổ phách, trái ngược với các khoáng chất như từ tính, không cần cọ xát. Thales đã không chính xác khi tin rằng sự hấp dẫn là do hiệu ứng từ, nhưng sau này khoa học sẽ chứng minh mối liên hệ giữa từ tính và điện.

Điện sẽ vẫn còn ít hơn một sự tò mò trí tuệ trong nhiều thiên niên kỷ cho đến năm 1600, khi nhà khoa học người Anh William Gilbert thực hiện một nghiên cứu cẩn thận về điện và từ tính, phân biệt hiệu ứng lodstone với tĩnh điện được tạo ra bởi hổ phách. Ông đã tạo ra từ điện Latinh mới (“hổ phách” hoặc “giống như hổ phách”, từ ἤλεκτρ νν [elektron], từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “hổ phách”) để chỉ tài sản thu hút các vật nhỏ sau khi bị cọ xát. Hiệp hội này đã tạo ra các từ tiếng Anh “điện” và “điện”, xuất hiện lần đầu tiên trong bản in trong Pseudodoxia Epidemica năm 1646 của Thomas Browne.

Các nhà điều tra đầu thế kỷ 18, những người nghi ngờ rằng lực điện giảm dần theo khoảng cách như lực hấp dẫn đã làm (nghĩa là bình phương nghịch đảo của khoảng cách) bao gồm Daniel Bernoulli và Alessandro Volta, cả hai đều đo lực giữa các bản của một tụ điện, và Franz Aepinus, người cho rằng luật bình phương nghịch đảo vào năm 1758.

Dựa trên các thí nghiệm với các quả cầu tích điện, Joseph Priestley của Anh là một trong những người đầu tiên đề xuất rằng lực điện tuân theo định luật nghịch đảo bình phương, tương tự như định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Tuy nhiên, ông không khái quát hay giải thích về điều này. [8] Năm 1767, ông phỏng đoán rằng lực giữa các điện tích thay đổi theo bình phương nghịch đảo của khoảng cách.

Năm 1769, nhà vật lý người Scotland John Robison tuyên bố rằng, theo các phép đo của ông, lực đẩy giữa hai quả cầu có điện tích cùng dấu thay đổi như x − 2.06.  Đầu những năm 1770, sự phụ thuộc của lực giữa các vật thể tích điện vào cả khoảng cách và điện tích đã được phát hiện, nhưng không được công bố, bởi Henry Cavendish của Anh.

Cuối cùng, vào năm 1785, nhà vật lý người Pháp Charles-Augustin de Coulomb đã công bố ba báo cáo đầu tiên về điện và từ tính, nơi ông tuyên bố luật của mình. Ấn phẩm này rất cần thiết cho sự phát triển của lý thuyết điện từ. Ông đã sử dụng cân bằng xoắn để nghiên cứu lực đẩy và lực hút của các hạt tích điện và xác định rằng cường độ của lực điện giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Cân bằng xoắn bao gồm một thanh treo lơ lửng ở giữa bởi một sợi mỏng. Các sợi hoạt động như một lò xo xoắn rất yếu. Trong thí nghiệm của Coulomb, cân bằng xoắn là một thanh cách điện với một quả bóng được bọc kim loại gắn vào một đầu, được treo bằng một sợi tơ. Quả bóng được tích điện với một điện tích tĩnh đã biết và một quả bóng tích điện thứ hai có cùng cực được đưa đến gần nó. Hai quả bóng tích điện đẩy nhau, xoắn sợi qua một góc nhất định, có thể được đọc từ thang đo trên nhạc cụ. Bằng cách biết bao nhiêu lực cần thiết để xoắn sợi quang qua một góc nhất định, Coulomb đã có thể tính toán lực giữa các quả bóng và rút ra định luật tỷ lệ nghịch đảo bình phương của mình.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker