1. Điện Thế
a) Khái niệm điện thế
Điện thế tại một điểm là một đại lượng vật lý quan trọng, đặc trưng cho điện trường về khả năng tạo ra thế năng cho một điện tích q đặt tại điểm đó. Nó cho biết điện trường có khả năng thực hiện công lên điện tích q như thế nào. Điện thế tại điểm M được ký hiệu là (V_{M}) và được xác định bằng công thức:
(V_{M}=dfrac{W_{M}}{q}=dfrac{A_{Minfty }}{q})
Trong đó:
- (W_{M}) là thế năng của điện tích q tại điểm M.
- (A_{Minfty }) là công của lực điện khi điện tích q di chuyển từ M ra vô cực.
b) Định nghĩa điện thế
Điện thế là đại lượng đặc trưng cho điện trường xét về khả năng sinh công khi đặt một điện tích q vào trong nó. Điện thế tại điểm M trong điện trường là một đại lượng vô hướng, được xác định bằng thương số giữa công mà lực điện thực hiện khi di chuyển điện tích q từ M ra vô cực và độ lớn của điện tích q đó.
(V_{M}=dfrac{A_{Minfty }}{q})
c) Đơn vị điện thế
Đơn vị đo điện thế là Vôn (V).
Theo công thức trên, nếu điện tích q = 1 C và công (A_{Minfty }) = 1 J, thì điện thế (V_{M}) = 1 V. Một Vôn (1V) tương đương với một Jun trên Culông (1 J/C).
d) Đặc điểm của điện thế
- Điện thế là đại lượng vô hướng (chỉ có độ lớn, không có hướng).
- Dấu của điện thế phụ thuộc vào dấu của công (A_{Minfty }) (vì q > 0). Nếu (A_{Minfty }) > 0 thì (V_{M}) > 0, và ngược lại.
- Điện thế của đất và điện thế tại vô cực thường được quy ước bằng 0.
- Điện thế tại điểm M do một điện tích điểm q gây ra được tính bằng công thức:
({V_M} = kfrac{q}{r})
Trong đó:
-
k là hằng số Coulomb.
-
r là khoảng cách từ điện tích q đến điểm M.
-
Điện thế tại một điểm do nhiều điện tích gây ra bằng tổng đại số các điện thế do từng điện tích gây ra tại điểm đó:
(V = {V_1} + {V_2} + … + {V_M})
2. Hiệu Điện Thế
a) Khái niệm hiệu điện thế
Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N, ký hiệu là (U_{MN}), là sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm đó: (U_{MN} = V_M – V_N).
b) Định nghĩa hiệu điện thế
Từ công thức (U_{MN} = V_M – V_N), ta có thể viết:
(U_{MN}=dfrac{A_{Minfty }}{q}-dfrac{A_{Ninfty }}{q}=dfrac{A_{Minfty }-A_{Ninfty }}{q})
Mà (A_{Minfty } = A_{MN} + A_{Ninfty }), nên:
(U_{MN}=dfrac{A_{MN}}{q})
Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện khi di chuyển một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong quá trình di chuyển từ M đến N và độ lớn của điện tích q đó.
Đơn vị của hiệu điện thế cũng là Vôn (V). Một Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm mà khi di chuyển một điện tích q = 1 C giữa hai điểm đó, lực điện sinh công 1 J.
c) Đo hiệu điện thế
Hiệu điện thế được đo bằng tĩnh điện kế hoặc vôn kế.
d) Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường
Trong một điện trường đều, hiệu điện thế giữa hai điểm M và N liên hệ với cường độ điện trường E và khoảng cách d giữa hai điểm theo phương của đường sức điện như sau:
(U_{MN}=dfrac{A_{MN}}{q}=Ed) hay (E=dfrac{U_{MN}}{d}=dfrac{U}{d})
Công thức này giải thích tại sao đơn vị của cường độ điện trường thường được biểu diễn là Vôn trên mét (V/m).
