Một câu hỏi đặt ra là, có một đại lượng nào đặc trưng cho khả năng tạo ra công của điện trường mà không phụ thuộc vào điện tích q? Câu trả lời sẽ được đưa ra trong bài viết này khi chúng ta tìm hiểu về Điện thế và Hiệu điện thế là gì? Cùng tìm hiểu về quan hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường.
I. Điện thế là gì?
1. Khái niệm về Điện thế
– Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về khả năng tạo ra năng lượng tiềm năng của điện tích.
– Chúng ta có: AM∞ = WM = VMq
– Hệ số VM chỉ phụ thuộc vào điện trường tại điểm M. Nó đại diện cho điện trường trong việc tạo ra năng lượng tiềm năng của điện tích q. VM được gọi là điện thế tại điểm M.
2. Định nghĩa Điện thế
– Điện thế tại một điểm M trong điện trường là một đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường trong việc tạo ra năng lượng tiềm năng khi một điện tích q được đặt tại điểm đó. Điện thế được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M về vô cực và độ lớn của q.
– Công thức tính điện thế:
3. Đơn vị Điện thế
– Đơn vị của điện thế là Volt (V).
4. Đặc điểm của Điện thế
– Điện thế là một đại lượng số học, thường chọn điện thế ở mặt đất hoặc điểm vô cực làm mốc (có giá trị bằng 0).
– Với q > 0, nếu AM∞ > 0 thì VM > 0; nếu AM∞ < 0 thì VM < 0;
II. Hiệu điện thế là gì?
1. Hiệu điện thế
– Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu của hai điện thế VM và VN: UMN = VM – VN.
2. Định nghĩa Hiệu điện thế
– Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng tạo ra công của điện trường trong quá trình di chuyển một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong quá trình di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.
– Đơn vị của hiệu điện thế là Volt (V).
3. Đo hiệu điện thế
– Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng cách sử dụng thiết bị đo hiệu điện thế.
4. Quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường
– Xét hai điểm M, N trên một đường sức điện của một điện trường yếu:
– Hiệu điện thế:
– Cường độ điện trường:
– Công thức này cũng đúng trong trường hợp điện trường không đồng nhất, nếu trong khoảng d rất nhỏ theo đường sức điện, cường độ điện trường thay đổi không đáng kể.
III. Bài tập về Điện thế, Hiệu điện thế
* Bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11: Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào?
>> Lời giải bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11
* Bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11: Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là gì?
>> Lời giải bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11
* Bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết công thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công của lực điện sinh ra khi xảy ra di chuyển một điện tích q giữa hai điểm đó.
>> Lời giải bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11
* Bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết công thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường và chỉ ra điều kiện áp dụng công thức đó
>> Lời giải bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11
* Bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11: Biết hiệu điện thế UMN = 3V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?
A. VM = 3V
B. VN = 3V
C. VM – VN = 3V
D. VN – VM = 3V
>> Lời giải bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11
* Bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng.
Khi một điện tích q = -2C di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường, công của lực điện sinh ra là -6J. Hỏi hiệu điện thế UMN bằng bao nhiêu?
A. +12V B. -12V C. +3V D. -3V
>> Lời giải bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11
* Bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng.
Thả một electron không có vận tốc ban đầu vào một điện trường. Electron đó sẽ:
A. Di chuyển dọc theo một đường sức điện
B. Di chuyển từ điểm có điện thế cao xuống điểm có điện thế thấp
C. Di chuyển từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao.
D. Đứng yên.
>> Lời giải bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11
* Bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11: Có hai tấm kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm dương và tấm âm là 120V. Hỏi điện thế tại một điểm M nằm giữa hai tấm, cách tấm âm 0,6cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế ở tấm âm.
>> Lời giải bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11