Thế Năng Tương Tác Tĩnh Điện

Mô tả sản phẩm

Thế năng tương tác tĩnh điện là năng lượng cần thiết để di chuyển hai điện tích điểm từ vô cùng đến một khoảng cách xác định giữa chúng. Nó phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng. Nếu hai điện tích cùng dấu thì thế năng sẽ dương, nghĩa là cần phải thực hiện công để đưa chúng lại gần nhau. Ngược lại, nếu hai điện tích trái dấu thì thế năng sẽ âm, nghĩa là hệ thống sẽ tự động giải phóng năng lượng khi chúng tiến lại gần nhau.

Công thức tính thế năng tương tác tĩnh điện

Trong chân không:

Công thức tính thế năng tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm q₁ và q₂ trong chân không, cách nhau khoảng cách r là:

W = k * q₁ * q₂ / r

Trong đó:

W là thế năng tương tác tĩnh điện (Jun)

k là hằng số Coulomb (k ≈ 9 x 10⁹ Nm²/C²)

q₁, q₂ là độ lớn của hai điện tích (Culomb)

r là khoảng cách giữa hai điện tích (mét)

Trong môi trường điện môi:

Công thức tính thế năng tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm q₁ và q₂ trong môi trường điện môi có hằng số điện môi ε là:

W = k * q₁ * q₂ / (ε * r)

Trong đó ε là hằng số điện môi của môi trường.

Ứng dụng của thế năng tương tác tĩnh điện

Thế năng tương tác tĩnh điện có nhiều ứng dụng quan trọng trong vật lý và kỹ thuật, ví dụ như:

• Giải thích hiện tượng hút đẩy giữa các vật nhiễm điện.
• Tính toán lực tương tác giữa các điện tích trong các thiết bị điện tử.
• Thiết kế các thiết bị sử dụng điện trường, ví dụ như máy in laser, máy photocopy.
• Nghiên cứu cấu trúc vật chất ở mức độ nguyên tử và phân tử.

Ví dụ minh họa

Hãy tưởng tượng hai điện tích điểm q₁ = 1 µC và q₂ = -2 µC đặt cách nhau 1 cm trong không khí (ε ≈ 1). Thế năng tương tác tĩnh điện giữa chúng sẽ là:

W = (9 x 10⁹ Nm²/C²) * (1 x 10^-6 C) * (-2 x 10^-6 C) / (0.01 m) = -1.8 J

Dấu âm cho thấy hệ thống có xu hướng giải phóng năng lượng khi hai điện tích tiến lại gần nhau.

Xem thêm: quy tắc nhân chia cộng trừ

Sản phẩm hữu ích: thâm căn cố đế

Sản phẩm hữu ích: bảng nguyên tố hóa học iupac