Định Luật Coulomb Về Tĩnh Điện (Phần 2)

--- Bài mới hơn ---

  • Định Luật Kepler Và Newton Về Chuyển Động Của Các Hành Tinh
  • Kiến Thức Về Dòng Điện Và Điện Áp
  • Hằng Số Avogadro, Câu Hỏi Và Bài Tập Áp Dụng
  • Tìm Hiểu Về Lực Đàn Hồi Của Lò Xo Và Định Luật Hooke
  • Khái Niệm Sáng Chế Và Các Vấn Đề Pháp Lý Liên Quan Đến Sáng Chế
  • Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), nhà vật lí Pháp nổi tiếng với định luật mô tả lực tương tác giữa hai điện tích điểm.

    HIẾU KÌ. Sở trường kĩ thuật của Coulomb giữ một vai trò lớn trong việc xây dựng công sự Martinique, một hòn đảo ở Caribbean. yC là đơn vị chính thức cho yocto-coulomb, bằng 10 -24 coulomb. Coulomb giành giải thưởng của Viện hàn lâm Khoa học Pháp cho phương pháp tốt nhất chế tạo la bàn dành cho tàu thuyền.

    Những đóng góp của Coulomb cho khoa học về lực ma sát là vô cùng to lớn. Không hề cường điệu, người ta có thể nói rằng ông đã sáng lập lĩnh vực khoa học này.

    Có thể xem Coulomb là một trong những kĩ sư vĩ đại nhất ở châu Âu thế kỉ mười tám.

    Ai có thể quên được cái lần “Chuck” Coulomb thuyết trình trước Viện hàn lâm Khoa học ở Paris năm 1773 khi ông bàn về lí thuyết cơ học đất tiên phong?

    Charles-Augustin de Coulomb là một trong những nhà vật lí và kĩ sư lỗi lạc nhất của mọi thời đại có đóng góp cho các lĩnh vực điện học, từ học, cơ học ứng dụng, lực ma sát, và lực xoắn. Coulomb sinh ra trong một gia đình khá giả ở Angoulême ở tây nam nước Pháp. Sau đó gia đình ông chuyển đến Paris, ông vào học trường Collège Mazarin. Ông được hưởng một nền giáo dục phổ thông tốt về nhân chủng học, cũng như toán học, thiên văn học, và hóa học.

    Có một dạo, cha ông mất trắng tiền bạc trong đầu cơ tài chính. Tình trạng khó khăn này, cộng với sự bất đồng của Coulomb với mẹ ông về các dự tính nghề nghiệp, làm cho gia đình ông li tán, Coulomb cùng cha chuyển đến Montpellier còn mẹ ông vẫn ở lại Paris. Theo một số nguồn thông tin, mẹ Coulomb muốn ông trở thành một bác sĩ, còn cậu con trai của bà nhất quyết đòi học một chuyên ngành định lượng hơn như là kĩ thuật hoặc toán học. Các bất đồng dần trở nên nảy lửa, và mẹ ông hầu như không thèm nhìn mặt ông.

    Năm 1760, Coulomb vào học trường École du Génie tại Mézières và sau đó tốt nghiệp kĩ sư trong hàng ngũ đại úy hải quân trong Quân đoàn Kĩ sư (Corps du Génie). Trong hai thập niên sau đó, ông đã chu du khắp nơi, ở đâu ông cũng tham gia vào kĩ thuật cấu trúc, thiết kế công sự, và cơ học đất – chẳng hạn, ông đã dành ra vài năm ở West Indies với vai trò kĩ sư quân sự – trước khi trở lại Pháp, nơi ông bắt đầu viết các bài báo quan trọng về cơ học ứng dụng.

    Coulomb đã chế tạo một cân xoắn vào khoảng năm 1777 để đo lực tĩnh điện. Cân xoắn gồm hai quả cầu kim loại gắn với một thanh cách điện. Thanh được treo tại ngay giữa của nó bằng một sợi tơ hoặc sợi chỉ mảnh không dẫn điện. Để đo lực điện, một trong hai quả cầu được làm cho nhiễm điện. Một quả cầu thứ ba có điện tích giống như vậy được đặt gần quả cầu nhiễm điện của cân, làm cho quả cầu trên cân bị đẩy ra. Lực đẩy này làm cho sợi tơ xoắn đi một lượng nhất định. Nếu chúng ta đo xem cần một lực bao nhiêu để làm xoắn sợi dây một góc bằng như vậy, thì ta có thể ước tính mức độ lực gây ra bởi quả cầu nhiễm điện. Nói cách khác, sợi dây tác dụng như một lò xo rất nhạy cung cấp một lực tỉ lệ thuận với góc xoắn. Coulomb chỉ ra rằng lực biến thiên theo 1/ r2 đối với lực đẩy giữa các điện tích cùng dấu, và lực hút giữa các điện tích trái dấu, cách nhau khoảng r lúc ban đầu. Hình như chưa bao giờ ông thật sự chứng minh được rằng lực giữa các điện tích tỉ lệ thuận với tích các giá trị điện tích – ông chỉ đơn giản thừa nhận điều này là đúng. C. Stewart Gillmor, viết trong Từ điển tiểu sử khoa học, chỉ ra mức độ mà cân xoắn của Coulomb ảnh hưởng đến nền khoa học trong nhiều thế hệ:

    Giải phép đơn giản, đẹp đẽ của Coulomb cho vấn đề lực xoắn trong bình trụ rằng lực hút điện tuân theo quy luật giống với lực hấp dẫn và do đó phụ thuộc theo bình phương khoảng cách; vì như thế dễ dàng chứng tỏ rằng Trái Đất có dạng một lớp vỏ, một vật thể mà ở bên trong nó sẽ không bị hút về một phía nhiều hơn phía kia?

    Mặc dù Priestly chẳng nêu ra bằng chứng thuyết phục cho Định luật Coulomb, song những suy đoán của ông về cơ bản là đúng. Priestly còn độc lập phát minh ra cân xoắn và dùng nó để chỉ ra rằng lực giữa hai cực nam châm biến theo theo nghịch đảo bình phương khoảng cách giữa hai cực.

    Ngày nay, chúng ta gọi quy luật 1/ r2 là Định luật Coulomb để tôn vinh những kết quả độc lập mà Coulomb thu được thông qua bằng chứng do hệ thống cân xoắn của ông đem lại. Nói cách khác, Coulomb đã cung cấp các kết quả định lượng có tính thuyết phục cho một điều mà mãi đến năm 1785 thường chỉ là một suy đoán tốt.

    Lực Coulomb cũng thích ứng ở cấp độ nguyên tử, và thật vậy, để có thông tin ta hãy so sánh lực hấp dẫn với lực Coulomb đối với nguyên tử hydrogen. Lấy gần đúng, ta xem electron là một hạt điểm quay xung quanh hạt điểm proton, với khoảng cách trung bình giữa electron và proton là 5,3 × 10 -11 mét, lực Coulomb có thể được tính bởi

    Độ lớn của lực hấp dẫn Fg giữa proton và electron có thể được tính gần đúng bằng khối lượng electron me và khối lượng proton mp:

    Lưu ý rằng lực Coulomb lớn hơn rất nhiều so với lực hấp dẫn giữa hai hạt hạ nguyên tử này.

    1. Ampère (André-Marie Ampère, nhà toán học và nhà vật lí)

    2. Arago (Dominique François Jean Arago, nhà thiên văn học và nhà vật lí)

    3. Barral (Jean-Augustin Barral, nhà nông học, nhà hóa học, nhà vật lí)

    4. Becquerel (Antoine Henri Becquerel, nhà vật lí)

    5. Bélanger (Jean-Baptiste-Charles-Joseph Bélanger, nhà toán học)

    6. Belgrand (Eugene Belgrand, kĩ sư)

    7. Berthier (Pierre Berthier, nhà khoáng vật học)

    8. Bichat (Marie François Xavier Bichat, nhà giải phẫu học và nhà sinh lí học)

    9. Borda (Jean-Charles de Borda, nhà toán học)

    10. Breguet (Abraham Louis Breguet, thợ máy và nhà phát minh)

    11. Bresse (Jacques Antoine Charles Bresse, kĩ sư dân sự và kĩ sư thủy lực)

    12. Broca (Paul Pierre Broca, thầy thuốc và nhà nhân chủng học)

    13. Cail (Jean-François Cail, nhà tư bản công nghiệp)

    14. Carnot (Nicolas Léonard Sadi Carnot, nhà toán học)

    15. Cauchy (Augustin Louis Cauchy, nhà toán học)

    16. Chaptal (Jean-Antoine Chaptal, nhà nông học và nhà hóa học)

    17. Chasles (Michel Chasles, nhà hình học)

    18. Chevreul (Michel Eugène Chevreul, nhà hóa học)

    19. Clapeyron (Émile Clapeyron, kĩ sư)

    20. Combes (Émile Combes, kĩ sư và nhà luyện kim)

    21. Coriolis (Gaspard-Gustave Coriolis, kĩ sư và nhà khoa học)

    22. Coulomb (Charles-Augustin de Coulomb, nhà vật lí)

    23. Cuvier (Baron Georges Leopold Chretien Frédéric Dagobert Cuvier, nhà tự nhiên học)

    24. Daguerre (Louis Daguerre, nghệ sĩ và nhà hóa học)

    25. De Dion (Albert de Dion, kĩ sư)

    26. De Prony (Gaspard de Prony, kĩ sư)

    27. Delambre (Jean Baptiste Joseph Delambre, nhà thiên văn học)

    28. Delaunay (Charles-Eugène Delaunay, nhà thiên văn học)

    29. Dulong (Pierre Louis Dulong, nhà vật lí và nhà hóa học)

    30. Dumas (Jean Baptiste André Dumas, nhà hóa học)

    31. Ebelmen (Jean-Jacques Ebelmen, nhà hóa học)

    32. Fizeau (Hippolyte Fizeau, nhà vật lí)

    33. Flachat (Jeugène Flachat, kĩ sư)

    34. Foucault (Léon Foucault, nhà vật lí)

    35. Fourier (Jean Baptiste Joseph Fourier, nhà toán học)

    36. Fresnel (Augustin-Jean Fresnel, nhà vật lí)

    37. Gay-Lussac (Joseph Louis Gay-Lussac, nhà hóa học)

    38. Giffard (Henri Giffard, kĩ sư)

    39. Goüin (Ernest Goüin, kĩ sư và nhà tư bản công nghiệp)

    40. Haüy (René-Just Haüy, nhà khoáng vật học)

    41. Jamin (Jules Célestin Jamin, nhà vật lí)

    42. Jousselin (Alexandre Louis Jousselin, kĩ sư)

    43. Lagrange (Joseph Louis Lagrange, nhà toán học)

    44. Lalande (Joseph Jérôme Lefrançais de Lalande, nhà thiên văn học)

    45. Lamé (Gabriel Lamé, nhà hình học)

    46. Laplace (Pierre-Simon Laplace, nhà toán học và nhà thiên văn học)

    47. Lavoisier (Antoine Lavoisier, nhà hóa học)

    48. Le Chatelier (Henri Louis le Chatelier, nhà hóa học)

    49. Le Verrier (Urbain Le Verrier, nhà thiên văn học)

    50. Legendre (Adrien-Marie Legendre, nhà hình học)

    51. Malus (Etienne-Louis Malus, physicist)

    52. Monge (Gaspard Monge, nhà hình học)

    53. Morin (Jean-Baptiste Morin, nhà toán học và nhà vật lí học)

    54. Navier (Claude-Louis Marie Henri Navier, nhà toán học)

    55. Petiet (Jules Petiet, kĩ sư)

    56. Pelouze (Théophile-Jules Pelouze, nhà hóa học)

    57. Perdonnet (Albert Auguste Perdonnet, kĩ sư)

    58. Perrier (François Perrier, nhà địa lí và nhà toán học)

    59. Poinsot (Louis Poinsot, nhà toán học)

    60. Poisson (Simeon Poisson, nhà toán học và nhà vật lí)

    61. Polonceau (Antoine-Rémi Polonceau, kĩ sư)

    62. Poncelet (Jean-Victor Poncelet, nhà hình học)

    63. Regnault (Henri Victor Regnault, nhà hóa học và nhà vật lí)

    64. Sauvage (Jean-Pierre Sauvage, thợ máy)

    65. Schneider (Jacques Schneider, nhà tư bản công nghiệp)

    66. Seguin (Marc Seguin, thợ máy)

    67. Sturm (Jacques Charles François Sturm, nhà toán học)

    68. Thénard (Louis Jacques Thénard, nhà hóa học)

    69. Tresca (Henri Tresca, kĩ sư và thợ máy)

    70. Triger (Jacques Triger, kĩ sư)

    71. Vicat (Louis Vicat, kĩ sư)

    72. Wurtz (Charles-Adolphe Wurtz, nhà hóa học)

    ĐỌC THÊM

    Blau, Peter J., Friction Science and Technology (New York: Marcel Dekker, 1995).

    Elert, Glenn, “Dielectrics,” trong The Physics Hypertextbook; xem hypertextbook. com/physics/electricity/dielectrics/.

    Gillmor, C. Stewart, “Charles Coulomb,” trong Dictionary of Scientific Biography, Charles Gillispie, biên tập chính (New York: Charles Scribner’s Sons, 1970).

    James, Ioan, Remarkable Physicists: From Galileo to Yukawa (New York: CambridgeUniversity Press, 2004).

    Kovacs, J., “Coulomb’s Law,” Project PHYSNET, Michigan State University; xem physnet.org/modules/pdfmodules/m114.pdf.

    Priestley, Joseph, The History and Present State of Electricity (London: J. Doddsley, J. Johnson, B. Davenport, & T. Cadell, 1767).

    Shamos, Morris, Great Experiments in Physics: Firsthand Accounts from Galileo to Einstein (New York: Dover, 1987).

    Wikipedia, ” The 72 Names on the Eiffel Tower “; xem chúng tôi The_72_names_on_the_Eiffel_Tower.

    LUẬN BÀN

    Từng sự thật được chọn lọc và nhóm lại với nhau sao cho các kết nối hợp lẽ của chúng trở nên tường minh. Bằng cách nhóm những quy luật này với nhau, người ta có thể thu được những quy luật khác tổng quát hơn… Tuy nhiên… những tiến bộ lớn về tri thức khoa học chỉ hình thành … Ở cấp độ lượng tử, chúng ta đang nhìn vào ngôn ngữ máy, bên dưới đó có lẽ chính là cái máy, và chẳng có thuật toán nào ở cấp độ ấy, chỉ có các thay đổi trạng thái của cái máy cho phép các thuật toán vận hành. Đây là lí do vì sao các hạt lượng tử trông hành xử quá thất thường và khó tóm bắt – chúng không chính thức “ở trong” mô phỏng; chúng là cái đang làm cho mô phỏng xảy ra.

    James Platt, trò chuyện cá nhân, 1 tháng Ba 2007

    Thế nhưng toàn bộ lịch sử khoa học là một câu chuyện rõ ràng về những lí giải liên tục đổi mới và thay đổi của các sự thật cũ. Tuổi thọ của sự trường tồn hình như là hoàn toàn ngẫu nhiên nên nó chẳng nhìn thấy trật tự nào ở chúng cả. Một số chân lí khoa học có vẻ tồn tại hàng thế kỉ, số khác thì kéo dài chưa tới một năm. Chân lí khoa học không phải giáo điều, nó tốt cho đời sau, mà là một thực thể nhất thời định lượng có thể nghiên cứu được như bất kì thứ gì khác.

    Khoa học hoạt động là do vũ trụ được xếp trật tự theo một cách có thể hiểu được. Hiện thân tinh tế nhất của sự trật tự này được tìm thấy ở các định luật vật lí, các quy tắc toán học cơ bản chi phối mọi hiện tượng thiên nhiên. Một trong những câu hỏi lớn nhất của khoa học đó là nguồn gốc của các định luật đó: do đâu mà có chúng, và tại sao chúng có hình thức như chúng vốn thế?… Các định luật vật lí có một tính chất kì lạ và bất ngờ: cùng với nhau, chúng đem lại cho vũ trụ khả năng tạo ra sự sống và sinh vật có ý thức, ví dụ như chúng ta, những người có thể nêu ra những câu hỏi lớn ấy.

    Paul Davies, “Thiết lập Các Định luật”, New Scientist

    Trích từ Archimedes to Hawking (Clifford Pickover) Vui lòng ghi rõ “Nguồn chúng tôi khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

    Thêm ý kiến của bạn

    --- Bài cũ hơn ---

  • Chủ Đề 1: Điện Tích
  • Bài Tập Về Định Luật Coulomb Và Định Luật Bảo Toàn Điện Tích
  • Giáo Án Môn Vật Lý Lớp 11
  • Bạn Có Biết Vẫn Còn Một Định Luật Moore Thứ 2?
  • Định Luật Moore Sắp Sửa Bị Khai Tử?
  • Tin tức online tv