Sự phân bố điện tích

Điện tích là thuộc tính cơ bản và không thay đổi của các hạt sơ cấp, quyết định sự tương tác điện từ giữa chúng. Điện tích không chỉ tạo ra trường điện từ mà còn bị ảnh hưởng bởi trường điện từ. Sự tương tác giữa điện tích và trường điện từ, khi nó di chuyển hoặc đứng yên, là nguyên nhân gây ra lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên.

Khi điện tích xuất phát từ các hạt điện nhỏ, nó được gọi là điện tích điểm. Trong các thí nghiệm lý thuyết hoặc tưởng tượng, điện tích điểm được gọi là điện tích thử.

Điện tích của một vật lớn là tổng của tất cả các điện tích của các hạt cấu thành vật đó. Thông thường, các vật xung quanh chúng ta đều có điện tích trung hòa, vì số proton và số electron trong mỗi nguyên tử thường là bằng nhau.

Dù tổng điện tích của một vật có thể bằng không, vật vẫn có thể tương tác điện từ nhờ hiện tượng phân cực điện. Các điện tích bị ảnh hưởng bởi phân cực được gọi là điện tích liên kết, còn các điện tích có khả năng di chuyển tự do trong vật dẫn dưới tác dụng của từ trường ngoài được gọi là điện tích tự do.

Dòng điện là sự chuyển động của các hạt mang điện theo một hướng cụ thể.

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

Điện tích có thể được đo bằng một thiết bị gọi là tĩnh điện kế.

Các quan niệm khác về điện tích

Điện tích cũng có thể được coi là 'vật đã được tích điện.' Một vật sẽ trở thành điện tích khi nhận hoặc mất electron.

Khi vật nhận thêm electron, nó sẽ trở thành điện tích âm.

Vật + e → Điện tích âm (-)

Khi vật nhả electron, nó sẽ trở thành điện tích dương.

Vật − e → Điện tích dương (+)

Ký hiệu và đơn vị đo điện tích

Điện tích âm được ký hiệu là − Q, còn điện tích dương được ký hiệu là + Q. Đơn vị đo điện tích là Coulomb, ký hiệu C

Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau:

$1C=6,24\times <!--\; \times \; -->{10}^{18}$ electron.

Đặc điểm của tương tác điện tích

Tương tác giữa hai điện tích

Khi hai điện tích tương tác, các điện tích cùng loại sẽ đẩy nhau, trong khi các điện tích khác loại sẽ hút nhau. Khi hai điện tích cách nhau một khoảng cách r, lực tương tác giữa chúng tuân theo Định luật Coulomb, được gọi là Lực Coulomb.

Định luật Coulomb phát biểu rằng:

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm có hướng dọc theo đường thẳng nối chúng, với độ lớn lực tỷ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Trong đó:

${\mathrm{ϵ<!--\; ϵ\; -->}}_0$ là hằng số điện môi, giá trị gần đúng thường dùng trong tính toán ở cấp phổ thông là $9\times <!--\; \times \; -->{10}^{9}N\cdot <!--\; \cdot \; -->m^2/C^2$

Tương tác giữa điện tích và trường điện

Tương tác giữa một điện tích đứng yên và trường điện tạo ra lực điện có thể sinh ra dòng điện tích di chuyển theo đường thẳng trong trường điện E theo định luật Ampere:

Do đó

$F_E=QE$

Tương tác giữa điện tích và từ trường

Tương tác giữa điện tích chuyển động và từ trường tạo ra lực từ F B {displaystyle F_{B}} có thể tạo ra từ trường B vuông góc với điện trường E theo định luật Lorentz:

$F_B=\pm <!--\; \pm \; -->QvB$

Do đó:

Tương tác của điện tích với cả điện và từ trường

$F_{EB}=F_E+F_B=QE\pm <!--\; \pm \; -->QvB=Q(E\pm <!--\; \pm \; -->vB)$

Khi vận tốc bằng không

$F_{EB}=F_E=QE$

Khi vận tốc khác không

$QE=QvB$

$E=vB$

Lực tác động giữa các điện tích

Lực tĩnh điện	$F_Q=K\frac{|Q_{+}||Q_{-<!--\; -\; -->}|}{r^2}$
Lực động điện	$F_E=QE$
Lực động từ	$F_B=\pm <!--\; \pm \; -->QvB$
Lực điện từ	$F_{EB}=Q(E\pm <!--\; \pm \; -->vB)$

• Dòng điện

Liên kết bên ngoài