Điện tích và sự phân bố điện tích | Vật Lý Đại Cương

A. Lý Thuyết

Bạn đang xem: Điện tích và sự phân bố điện tích | Vật Lý Đại Cương

1. Tương tác năng lượng điện và năng lượng điện tích

Từ ngày xưa, loài người vẫn biết hiện tượng lạ một số trong những vật sau thời điểm cọ xát thì bọn chúng rất có thể mút hút hoặc đẩy nhau và bọn chúng mút hút được những vật nhẹ nhàng. Người tao gọi bọn chúng là những vật nhiễm năng lượng điện và phân biệt trở nên nhị loại nhiễm năng lượng điện dương và âm. Mãi cho tới đầu thế kỉ XVII, người tao mới nhất phân tích nghành nghề dịch vụ này như 1 ngành khoa học tập.

Các vật nhiễm điện sở hữu chứa chấp năng lượng điện. Điện tích được kí hiệu là q hoặc Q. Trong bất ngờ, tồn bên trên nhị loại năng lượng điện tích: năng lượng điện dương, kí hiệu là (+) và năng lượng điện âm, kí hiệu là (-). Đơn vị đo năng lượng điện là coulomb, kí hiệu là C. Giá trị vô cùng của năng lượng điện được gọi là năng lượng điện lượng.

Năm 1886, Stoney thể hiện định nghĩa năng lượng điện yếu tắc. Điện tích có mức giá trị nhỏ nhất vô bất ngờ được gọi là điện tích vẹn toàn tố, tức là điện tích chứa chấp vô một vật ngẫu nhiên luôn luôn thông qua số vẹn toàn chuyến năng lượng điện vẹn toàn tố. Giá trị của năng lượng điện yếu tắc là \( e=1,{{6.10}^{-19}}C \).

+ Điện tích của phân tử electron là năng lượng điện yếu tắc âm: \( -e=-1,{{6.10}^{-19}}C \)

+ Điện tích của phân tử proton là năng lượng điện yếu tắc dương: \( +e=+1,{{6.10}^{-19}}C \)

Điện tích có một vật ngẫu nhiên luôn luôn thông qua số vẹn toàn chuyến năng lượng điện vẹn toàn tố: \( Q=ne\begin{matrix}{} & (1.1)  \\\end{matrix} \), với n là số vẹn toàn.

Giữa thế kỷ XX, những phân tử quark sở hữu năng lượng điện \( \pm \frac{e}{3} \)hoặc \( \pm \frac{2e}{3} \) được vạc hiện tại. Nhưng vì như thế những quark ko tồn bên trên một cơ hội riêng lẻ, nên tất cả chúng ta ko lựa chọn bọn chúng thực hiện năng lượng điện yếu tắc.

Theo thuyết năng lượng điện tử, vật hóa học được kết cấu kể từ những vẹn toàn tử. Mỗi vẹn toàn tử bao gồm phân tử nhân đem năng lượng điện dương và những electron tảo xung xung quanh. Bình thông thường, tổng năng lượng điện của electron có tính rộng lớn vì như thế năng lượng điện của phân tử nhân nên vẹn toàn tử hòa hợp về năng lượng điện. Nếu vẹn toàn tử thất lạc electron, nó sẽ bị tích năng lượng điện dương và phát triển thành ion dương; nếu như nhận tăng electron, vẹn toàn tử tiếp tục tích năng lượng điện âm và phát triển thành ion âm. Như vậy, một vật tích năng lượng điện âm hoặc năng lượng điện dương khi nó quá hoặc thiếu thốn electron. Số electron quá hoặc thiếu thốn được xác lập từ  \( \left( 1.1 \right) \).

Điện tích dương và năng lượng điện âm rất có thể hòa hợp cho nhau tuy nhiên tổng đại số những năng lượng điện vô một hệ xa lánh là ko thay đổi – này đó là nội dụng của định luật bảo toàn năng lượng điện tích.

Một vật đem năng lượng điện nhưng mà độ cao thấp của vật ko đáng chú ý đối với những khoảng cách nhưng mà tao tham khảo thì vật này được xem là một năng lượng điện điểm. Nghiên cứu giúp những đặc thù năng lượng điện tự năng lượng điện điểm tạo ra là hạ tầng nhằm nghiện cứu giúp những đặc thù năng lượng điện tự một vật đem năng lượng điện tạo ra.

Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua loa phần mềm Zoom, Google Meet,...

Đối với vật tích năng lượng điện sở hữu độ cao thấp rộng lớn, năng lượng điện của vật rất có thể phân bổ từng vô thể tích của vật, cũng rất có thể chỉ phân bổ bên trên mặt phẳng của vật hoặc phân bổ dọc từ chiều lâu năm của vật ê. Từ ê người tao thi công những không giống nhau về tỷ lệ năng lượng điện.

+ Mật chừng năng lượng điện khối là tỷ lệ năng lượng điện phân bổ vô thể tích của vật, kí hiệu là \( \rho \), được khái niệm là: \( \rho =\frac{dq}{dV}\begin{matrix}{} & (1.2)  \\\end{matrix} \), vô ê dq là năng lượng điện chứa chấp vô nguyên tố thể tích dV của vật đem năng lượng điện.

Trong tình huống tổng quát mắng, độ quý hiếm của \( \rho \) tùy thuộc vào địa điểm của từng điểm vô thể tích V của vật, tao viết lách \( \rho =\rho (x,y,z) \). Khi ê, năng lượng điện của vật đem năng lượng điện được xem bởi: \( Q=\int\limits_{(V)}{\rho dV}\begin{matrix}{} & (1.3)  \\\end{matrix} \)

Trường phù hợp quan trọng đặc biệt, nếu như độ quý hiếm của \( \rho \) là bất biến bên trên từng điểm vô thể tích V của vật ( \( \rho =const \)) thì tao rằng năng lượng điện phân bổ đều vô thể tích của vật. Khi ê năng lượng điện của vật tiếp tục là: \( Q=\rho V\begin{matrix}{} & (1.4)  \\\end{matrix} \)

+ Mật chừng năng lượng điện mặt là tỷ lệ năng lượng điện phân bổ bên trên mặt phẳng của vật, kí hiệu là \( \sigma \), được khái niệm là \( \sigma =\frac{dq}{dS}\begin{matrix}{} & (1.5)  \\\end{matrix} \) vô ê dq là năng lượng điện chứa chấp vô nguyên tố diện tích S mặt phẳng dS của vật đem năng lượng điện.

Xem thêm: Tóm tắt Dì Hảo của Nam Cao

Trường phù hợp tổng quát mắng, độ quý hiếm của \( \sigma \) tùy thuộc vào địa điểm của từng điểm bên trên năng lượng điện mặt phẳng S của vật, tao viết lách \( \sigma =\sigma (x,y,z) \). Khi ê, năng lượng điện của vật đem năng lượng điện được xem bởi: \( Q=\int\limits_{(S)}{\sigma dS}\begin{matrix}{} & (1.6)  \\\end{matrix} \)

Trường phù hợp quan trọng đặc biệt, nếu như độ quý hiếm của \( \sigma \) là bất biến bên trên từng điểm bên trên mặt phẳng S của vật ( \( \sigma =const \)) thì tao rằng năng lượng điện phân bổ đều bên trên mặt phẳng của vật. Khi ê năng lượng điện của vật tiếp tục là  \( Q=\sigma S\begin{matrix}{} & (1.7)  \\\end{matrix} \)

+ Mật chừng năng lượng điện dài là tỷ lệ năng lượng điện phân bổ dọc từ chiều lâu năm của vật, kí hiệu là \( \lambda \), được khái niệm là \( \lambda =\frac{dq}{dl}\begin{matrix}{} & (1.8)  \\\end{matrix} \), vô ê dq là năng lượng điện chứa chấp vô nguyên tố chiều lâu năm \( dl \) của vật đem năng lượng điện.

Trường phù hợp tổng quát mắng, độ quý hiếm của \( \lambda \) tùy thuộc vào địa điểm của từng điểm dọc từ chiều lâu năm L của vật, tao viết lách \( \lambda =\lambda (x,y,z) \). Khi ê, năng lượng điện của vật đem năng lượng điện được xem bởi: \( Q=\int\limits_{(L)}{\lambda dl}\begin{matrix}{} & (1.9)  \\\end{matrix} \)

Trường phù hợp quan trọng đặc biệt, nếu như độ quý hiếm của \( \lambda \) là bất biến bên trên từng điểm bên trên chiều lâu năm L của vật ( \( \lambda =const \)) thì tao rằng năng lượng điện phân bổ đều dọc từ chiều lâu năm của vật. Khi ê, năng lượng điện của vật được xem là \( Q=\lambda L\begin{matrix}{} & (1.10)  \\\end{matrix} \)

Trong hệ SI, đơn vị chức năng đo tỷ lệ năng lượng điện khối \( \rho \) là coulomb bên trên mét khối \( \left( C/{{m}^{3}} \right) \), đơn vị chức năng đo tỷ lệ năng lượng điện mặt mày \( \sigma \) là coulomb bên trên mét vuông \( \left( C/{{m}^{2}} \right) \) và đơn vị chức năng đo tỷ lệ năng lượng điện lâu năm \( \lambda \) là coulomb bên trên mét \( \left( C/m \right) \).

B. Bài luyện được bố trí theo hướng dẫn giải

Câu 1. Hai hòn bi Fe y sì nhau, tích năng lượng điện theo lần lượt là \( {{q}_{1}}=3,2\mu C \) và \( {{q}_{2}}=-9,6\mu C \).

a) Chúng quá hoặc thiếu thốn từng nào electron?

b) Cho bọn chúng chạm nhau thì năng lượng điện khi sau của bọn chúng là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

a) Hòn bi loại nhất tích năng lượng điện dương nên nó thiếu thốn electron. Số electron thiếu thốn là:

 \( {{n}_{1}}=\frac{{{q}_{1}}}{e}=\frac{3,{{2.10}^{-6}}}{1,{{6.10}^{-19}}}={{2.10}^{13}}\text{ electron} \)

Hòn bi loại nhị tích năng lượng điện âm nên nó quá electron. Số electron quá là:

Xem thêm: Nhân tố sinh thái nào sau đây là nhân tố vô sinh?

 \( {{n}_{2}}=\frac{{{q}_{2}}}{e}=\frac{-9,{{6.10}^{-6}}}{-1,{{6.10}^{-19}}}={{6.10}^{13}}\text{ electron} \)

b) Khi mang đến nhị hòn bi chạm vô nhau, bọn chúng tiếp tục trao thay đổi năng lượng điện lẫn nhau. Do nhị hòn bi y sì nhau nên năng lượng điện khi sau của bọn chúng cần cân nhau. Theo lăm le luật bảo toàn năng lượng điện, tổng đại số những năng lượng điện cần ko thay đổi. Vì thế, năng lượng điện khi sau của từng hòn bi là:

 \( {{Q}_{1}}={{Q}_{2}}=\frac{{{q}_{1}}+{{q}_{2}}}{2}=\frac{3,2-9,6}{2}=-3,2\mu C \)