250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 60)

Định luật Coulomb về Tĩnh điện

1785

Charles-Augustin Coulomb (1736–1806)

“Chúng ta gọi ngọn lửa của đám mây đen ấy là điện,” nhà văn tiểu luận Thomas Carlyle viết hồi những năm 1800, “thế nhưng nó là cái gì? Nó được làm bằng gì?” Những nỗ lực ban đầu nhằm tìm hiểu điện tích được thực hiện bởi nhà vật lí Pháp Charles-Augustin Coulomb, nhà vật lí lỗi lạc có đóng góp cho các lĩnh vực điện học, từ học, và cơ học. Định luật của ông về tĩnh điện nói rằng lực hút hay đẩy giữa hai điện tích tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r của chúng. Nếu hai điện tích cùng dấu, thì lực là lực đẩy. Nếu hai điện tích trái dấu, thì lực là lực hút.

Ngày nay, các thí nghiệm đã chứng minh rằng Định luật Coulomb có giá trị trên một phạm vi rộng khoảng cách, từ nhỏ cỡ 10^-16 mét (một phần mười đường kính của một hạt nhân nguyên tử) cho đến lớn cỡ 10⁶ mét. Định luật Coulomb chỉ chính xác khi các điện tích đứng yên bởi sự chuyển động tạo ra từ trường làm thay đổi lực tác dụng lên các điện tích.

Mặc dù các nhà nghiên cứu khác trước Coulomb đã đề xuất quy luật 1/r², nhưng chúng ta quy mối liên hệ này là Định luật Coulomb để tôn vinh các kết quả độc lập của Coulomb thu được thông qua bằng chứng do dụng cụ cân xoắn của ông đem lại. Nói cách khác, Coulomb đã cung cấp các kết quả định lượng thuyết phục cho cái, mãi đến năm 1785, chỉ là một dự đoán tốt.

Một phiên bản cân xoắn của Coulomb gồm một quả cầu kim loại và một quả cầu phi kim gắn với một thanh cách điện. Thanh được treo tại điểm giữa của nó bằng một sợi dây mảnh không dẫn điện. Để đo lực điện, quả cầu kim loại được tích điện. Một quả cầu thứ ba có điện tích giống vậy được đặt gần quả cầu tích điện của cân, làm cho quả cầu trên cân bị đẩy ra. Lực đẩy này làm sợi dây xoắn lại. Nếu chúng ta đo lượng lực cần thiết để làm xoắn sợi dây đến một góc quay nào đó, thì chúng ta có thể ước tính mức độ lực do quả cầu tích điện gây ra. Nói cách khác, sợi dây mảnh tác dụng như một lò xo rất nhạy đem lại lực tỉ lệ với góc xoắn.

XEM THÊM. Các phương trình Maxwell (1861), Chai Leyden (1744), Phép đoo gradient trọng trường của Eötvös (1890), Electron (1897), Thí nghiệm Giọt dầu Millikan (1913).

Cân xoắn của Charles-Augustin de Coulomb