Chương I: Điện Thế Là Gì? Khái Niệm điện áp (hiệu điện Thế)

Chương I: Điện thế là gì? Khái niệm điện áp (hiệu điện thế)

Chương I: Tụ điện là gì? năng lượng điện trường của tụ điện

Điện thế là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng tạo ra năng lượng tiềm năng (thế năng) của điện trường.

1/ Điện thế là gì? Khi đặt một điện tích thử q (q>0) vào trong điện trường đều có cường độ điện trường E. Lực điện trường sinh công dịch chuyển điện tích q từ điểm M dọc theo đường sức điện trường ra vô cùng, phần năng lượng điện trường cung cấp để dịch chuyển điện tích (thế năng năng của điện tích) là WM=AM∞

Theo biểu thức tính công của lực điện ta nhận thấy rằng AM∞ phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q => thế năng của điện tích WM cũng phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q. => VM=AM∞q=WMqVM=AM∞q=WMq sẽ là một đại lượng không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q mà chỉ phụ thuộc vào độ mạnh, yếu của điện trường (cường độ điện trường E)

Trong hệ qui chiếu lấy điện trường làm trung tâm, nhận thấy sự phụ thuộc vào một yếu tố bên ngoài (độ lớn điện tích thử) sẽ làm giảm vai trò của điện trường vì vậy các nhà vật lý lý thuyết đưa vào khái niệm điện thế.

Kết luận: Điện thế là đại lượng vật lý đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng tạo ra năng lượng tiềm năng (thế năng), thế năng sẽ cung cấp năng lượng cho các điện tích dịch chuyển trong điện trường (giống như trong trường hấp dẫn thế năng của lực hấp dẫn sẽ cung cấp năng lượng cho vật ở độ cao h chuyển động rơi về phía tâm trái đất) Điện thế của điện tích tại một điểm M trong điện trường được xác định bằng biểu thức

VM=AM∞q=WMqVM=AM∞q=WMq​

Chương I: Điện thế là gì? Khái niệm điện áp (hiệu điện thế)

Trong đó

• VM: điện thế của điện tích q tại điểm M (V)
• WM (thế năng) AM∞ (công của lực điện): năng lượng của điện trường tạo ra để dịch chuyển điện tích q từ điểm M ra vô cùng (J)

Trong thực tế, điện trường không cung cấp đủ năng lượng để dịch chuyển điện tích ra vô cùng, mà chỉ dịch chuyển từ điểm này (M) đến điểm khác (N) nên phần năng lượng cần có trong dịch chuyển đó là:

AMN = (WM – WN)=(qVM – qVN)=q(VM – VN) (1)​ Nhận xét 1: AMN > 0 => WM – WN > 0 => WM > WN Trường hợp 1:q > 0 => q(VM – VN) > 0 => VM > VN => điện thế tại điểm M lớn hơn điện thế tại điểm N => Nếu đặt một điện tích dương trong điện trường thì điện trường sẽ sinh ra một năng lượng (thế năng) dịch chuyển điện tích đó cùng chiều điện trường từ nơi có điện thế cao (VM) về nơi có điện thế thấp (VN)Trường hợp 2:q < 0 => q(VM – VN) > 0 => VM < VN => điện thế tại điểm M sẽ nhỏ hơn điện thế tại điểm N => Nếu đặt một điện tích âm trong điện trường thì điện trường sẽ sinh ra một năng lượng (thế năng) dịch chuyển điện tích đó ngược chiều điện trường từ nơi có điện thế thấp (VM) về nơi có điện thế cao (VN)

Nhận xét 2: AMN = 0=>VM = VN điện thế tại điểm M cân bằng với điện thế tại điểm N => Tại những nơi có Điện thế bằng nhau thì không có sự dịch chuyển của các điện tích do điện trường không sinh ra năng lượng (công của lực điện)

2/ Điện áp (hiệu điện thế):

Hiệu (phép trừ) giữa hai điện thế VM và VN được gọi là Điện áp (hiệu Điện thế) giữa hai điểm MN

từ (1) => AMN = q(VM – VN)=qUMN => UMN=AMNqUMN=AMNq​

Trong đó:

• UMN: Điện áp (hiệu điện thế) giữa hai điểm M, N (V)
• AMN: năng lượng điện trường dịch chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N (J)
• q: điện tích (C)

3/ Cách đo điện áp (hiệu điện thế), ý nghĩa vật lý của giá trị hiệu điện thế: Bạn có thể sử dụng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai điểm bất kỳ

dụng cụ vôn kế cơ và vôn kế điện tử dùng để đo hiệu điện thế.​

Khi đo điện áp giữa hai điểm MN vôn kế chỉ 5V => UMN=5V có nghĩa là Điện thế tại điểm M lớn hơn điện thế tại điểm N là 5V ( VM – VN=5V) khi đó dòng các điện tích dương sẽ dịch chuyển từ điểm M về điểm N

Khi đo điện áp giữa hai điểm MN vô kế chỉ -5V => UMN=-5V có nghĩa là Điện thế tại điểm M nhỏ hơn điện thế tại điểm N là 5V (VM – VN=-5V) khi đó dòng các điện tích dương sẽ dịch chuyển từ điểm N về điểm M =>ta luôn có: UMN = – UNM

4/ Công thức liên hệ giữa điện áp (hiệu Điện thế) và cường độ điện trường xét điện trường đều giữa hai bản kim loại đặt song song tích điện trái dấu đặt cách nhau một khoảng là d khi đó ta có công thức liên hệ giữa điện áp (hiệu Điện thế) và cường độ điện trường

U=Aq=qEdq=EdU=Aq=qEdq=Ed​

Trong đó:

• U: điện áp (hiệu Điện thế) giữa hai bản kim loại (V)
• E: cường độ điện trường (V/m)
• d: khoảng cách giữa hai bản kim loại (m)

Chuyên mục: Lý Thuyết Vật Lý Lớp 11

Thảo luận cho bài: Chương I: Điện thế là gì? Khái niệm điện áp (hiệu điện thế)

Bài viết cùng chuyên mục

• Chương VII: Hiện tượng nhật thực là gì? Trái Đất là nơi duy nhất quan sát được hiện tượng nhật thực (Đọc thêm)

• Chương VII: Lịch sử phát triển kính thiên văn dụng cụ quang học của ngành vật lý thiên văn (Đọc thêm)

• Chương VII: Kính hiển vi quang học, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động (Đọc thêm)

• Chương VII: Năng suất phân ly của mắt, độ phân giải hiển thị (Đọc thêm)

• Chương VII: Kính thiên văn, số bội giác của kính thiên văn

• Chương VII: Kính lúp là gì? số bội giác của kính lúp

• Chương VII: Cấu tạo quang học của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục

• Chương VII: Công thức thấu kính, chứng minh công thức thấu kính