Lý thuyết về điện thế - Hiệu điện thế SGK Vật lý 11

1. Điện thế

a) Khái niệm điện thế

Trong công thức tính thế năng của một điện tích q tại một điểm M trong điện trường W_M = V_Mq thì hệ số V_M không phụ thuộc q, mà chỉ phụ thuộc điện trường tại M. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. Ta gọi nó là điện thế tại M :

b) Định nghĩa

Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng sinh công khi đặt nó tại một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q :

(5.1)

c) Đơn vị điện thế

Đơn vị điện thế là Vôn, kí hiệu là V.

Trong công thức (5.1), nếu q = 1 C, A_M∞ = 1 J thì V_M­ = 1 V.        

d) Đặc điểm của hiệu điện thế

Điện thế là đại lượng số. Trong công thức

vì q  > 0 nên nếu

A_M∞  >0 thì V_M­ > 0. Nếu A_M∞ < 0 thì V_M< 0.

Điện thế của đất và của một điểm ở vô cực thường lấy bằng 0. ( V đất = 0).

2) Hiệu điện thế

a) Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu điện thế giữa VM­ và VN. (Hình 5.1)

U_MN = V_M – V_N (5.2)

b) Định nghĩa

Từ công thức (5.2) ta suy ra :

 

Mặt khác ta có thể viết A_M∞ =A_MN + A_M∞

Kết quả thu được :

 (5.3)

Vậy hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của M và N và độ lớn của q.

Đơn vị hiệu điện thế cũng là Vôn. Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm mà nếu di chuyển điện tích q = 1 C từ điểm nọ đến điểm kia thì lực điện sinh công là 1 J.

c) Đo hiệu điện thế

Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế. (Hình 5.2)

d) Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

Xét hai điểm M và N trê một đường sức điện của một điện trường đều. (Hình 5.3)

Nếu di chuyển một điện tích q trên một đường thẳng MN thì công của lực điện sẽ  là : A_MN = qEd với d = MN. Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N sẽ là:

Công thức này cho thấy tại sao ta lại dùng đơn vị của cường độ điện trường là Vôn trên mét (V/m).