Hiệu điện thế và công thức tính

Hiệu điện thế (ký hiệu là U, đơn vị là Vôn) biểu thị cho khả năng thực hiện công di chuyển một hạt điện tích trong trường tĩnh điện từ điểm này đến điểm kia. Nó là một đại lượng vô hướng và là một giá trị xác định (không phụ thuộc vào việc lựa chọn gốc thế năng).

Hiệu điện thế luôn tạo ra một điện trường có véc tơ từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp. Tại vô cực, hiệu điện thế được quy ước bằng 0. Để đo hiệu điện thế người ta thường sử dụng Vôn kế.

Hiệu điện thế đã được nhắc đến ngay từ bậc cơ sở với công thức: U = I x R, trong đó I là cường độ dòng điện (A), R là điện trở của vật dẫn điện (Ω), và U là hiệu điện thế (V).

Công thức tính hiệu điện thế

Lên tới bậc phổ thông qua những phân tích tìm hiểu về bản chất như ở trên ta có thể thấy rằng:

U12 = V1 – V2

Xem Thêm: Thế năng là gì? Tìm hiểu công thức tính thế năng trong vật lý chính xác

trong đó A1, A2 lần lượt là khả năng thực hiện công để đưa điện tích từ vị trí (1), vị trí (2) ra vô cực. Như vậy, hiệu điện thế giữa hai điểm (1) và (2) trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ vị trí 1 đến vị trí 2.

Ví dụ minh họa

Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm hiệu điện thế:

Nếu trong mạch điện có hai điểm A và B với điện thế lần lượt là 10V và 5V, thì hiệu điện thế giữa hai điểm này sẽ là:

hiệu điện thế là gì công thức tính hiệu điện thế vai trò của hiệu

ε = V_B – V_A = 5V – 10V = -5V

Do đó, hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trên mạch điện là -5V.

Vai trò của hiệu điện thế

Hiệu điện thế là một khái niệm quan trọng trong việc mô tả tính chất của một nguồn điện và có vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng điện khác nhau. Ví dụ, trong mạch điện, hiệu điện thế giúp điều chỉnh mức độ điện áp và dòng điện để đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng cách và an toàn.

Ngoài ra, hiệu điện thế cũng được sử dụng để đo đạc sự khác biệt điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện, giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về tính chất của nguồn điện và các thiết bị điện tử.

Xác định công thức và đơn vị tính trong điện trường đều

Để tính toán trong điện trường đều, ta sử dụng công thức:

Xem Thêm: Định Luật ÔM Là Gì, Công thức định luật ôm

A12= q. E. d12

U12= d12. E

Trong đó:

A12 là công của lực điện để di chuyển điện tích từ vị trí điểm (1) đến vị trí điểm (2), đơn vị là joule (J)
U12 là hiệu điện thế giữa 2 điểm (1) và (2), đơn vị là volt (V)
q là điện tích, đơn vị là coulomb (C)
E là cường độ điện trường, đơn vị là volt trên mét (V/m)
d12 là đường chiếu của 2 điểm tại vị trí q và 2 trên phương của đường sức (m)

Bài tập vận dụng

Một điện tích e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của một điện trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10^-18 J.

Tính cường độ điện trường

Độ dài đoạn MN là 0,6 cm = 0,006 m. Theo định nghĩa, công của lực điện A12 bằng lực điện sinh ra nhân với đường đi của điện tích:

A12 = e * U12 = 9,6 . 10^-18 J

Từ đó suy ra cường độ điện trường E:

E = A12 / (q * d12) = 104 V/m

Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P

Độ dài đoạn NP là 0,4 cm = 0,004 m. Vì điện trường đều, nên cường độ điện trường không đổi. Ta có:

Ap = e * U12 = E * q * dp = 1,602 . 10^-19 J

Tính hiệu điện thế UNP

Hiệu điện thế UNP bằng độ dài đoạn NP nhân với cường độ điện trường E:

UNP = U(NP) = E * d(NP) = 41,6 mV

Kết luận

Thông qua bài viết này, chúng ta đã nắm được kiến thức cơ bản về hiệu điện thế, công thức tính và ví dụ quan trọng. Hy vọng rằng những kiến thức này sẽ giúp các em xử lý các bài tập về hiệu điện thế, cường độ dòng điện, điện trường dễ dàng hơn.

Xem Thêm: Định lí Vi-ét là gì? Áp dụng cho phương trình bậc 2 và cách ứng dụng cực hay