Điện thế là gì?

Điện thế: \[V_{M}=\dfrac{A_{M\infty }}{q}=\dfrac{W_{M}}{q}\] là đại lượng vật lí đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra năng lượng tiềm năng (thế năng)
Trong đó

• V$_{M}$: điện thế của điện tích q tại điểm M (V)
• W$_{M}$ (thế năng) A$_{M∞}$ (công của lực điện): năng lượng của điện trường tạo ra để dịch chuyển điện tích q từ điểm M ra vô cùng (J)

Mục lục chuyên đề Công của lực điện trường, Hiệu điện thế

• Bài giảng công của lực điện trường
• Bài giảng điện thế, hiệu điện thế (điện áp)
• Bài tập công của lực điện trường, hiệu điện thế
• Bài tập dịch chuyển của điện tích trong điện trường đều
• Bài tập trắc nghiệm công của lực điện trường, hiệu điện thế

Video Bài giảng điện thế là gì, hiệu điện thế

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 W$_{M }$= A$_{M∞}$

Theo biểu thức tính công của lực điện ta nhận thấy rằng A$_{M∞}$ phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q => thế năng của điện tích W$_{M }$cũng phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q.
=> \[V_{M}=\dfrac{A_{M\infty }}{q}=\dfrac{W_{M}}{q}\] 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)

Video vật lí khám phá Tại sao sờ vào một quả cầu có hiệu điện thế 200 000V mà bạn không chết trong khi lại có người chết vì dòng điện có hiệu điện thế 220V.

https://www.facebook.com/video.php?v=529744067357044

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 lí lý thuyết đưa vào khái niệm điện thế.

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:

A$_{MN }$= (W$_{M}$ - W$_{N}$) = (qV$_{M}$ - qV$_{N}$) = q(V$_{M}$ - V$_{N}$) (1)​

Nhận xét 1: V$_{M}$ > V$_{N }$=> A$_{MN}$ > 0
Có nghĩa là điện thế tại điểm M lớn hơn điện thế tại điểm N thì điện trường sinh công dương làm dịch chuyển điện tích từ nơi có điện thế cao về nơi có điện thế thấp.
Nhận xét 2: A$_{MN }$= 0=>V$_{M}$ = V$_{N}$ 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)

Điện áp (hiệu điện thế):
Hiệu (phép trừ) giữa hai điện thế V$_{M}$ và V$_{N}$ được gọi là Điện áp (hiệu Điện thế) giữa hai điểm MN

\[U_{MN}= V_M - V_N = \dfrac{A_{MN}}{q}\]​

Trong đó:

• U$_{MN}$: Điện áp (hiệu điện thế) giữa hai điểm M, N (V)
• A$_{MN}$: năng lượng điện trường dịch chuyển điện tích từ điểm M đến điểm N (J)
• q: điện tích (C)

Cách đo điện áp (hiệu điện thế), ý nghĩa vật lí 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 => U$_{MN }$= 5V có nghĩa là Điện thế tại điểm M lớn hơn điện thế tại điểm N là 5V ( V$_{M}$ – V$_{N }$= 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 => U$_{MN }$= –5V có nghĩa là Điện thế tại điểm M nhỏ hơn điện thế tại điểm N là 5V (V$_{M}$ – V$_{N }$= –5V) khi đó dòng các điện tích dương sẽ dịch chuyển từ điểm N về điểm M
=> ta luôn có: U$_{MN }$= - U$_{NM}$

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

Công thức liên hệ giữa điện áp (hiệu Điện thế) và cường độ điện trường

\[U=\dfrac{A}{q}=\dfrac{qEd}{q}=Ed\]​

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)

Kết luận: để có dòng dịch chuyển của các điện tích thì phải có sự trênh lệch về điện thế (hiệu điện thế ≠0) giữa hai điểm trong điện trường => đây chính là điều kiện cần để có dòng điện chạy trong dây dẫn

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 11 chương điện tích, điện trường

nguồn vật lí trực tuyến