Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường - Vật lý 11 bài 5

Câu hỏi là, có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường không phụ thuộc vào điện tích q? Câu trả lời sẽ có trong nội dung bài viết này khi chúng ta tìm hiểu về Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Hệ thức liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường.

I. Điện thế là gì?

1. Khái niệm điện thế

- Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích.

- Ta có: A_M∞ = W_M = V_Mq

- Hệ số V_M chỉ phụ thuộc điện trường tại M. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. V_M được gọi là điện thế tại M.

2. Định nghĩa Điện thế

- Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó 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.

- Công thức tính điện thế: 

3. Đơn vị điện thế

- Đơn vị của điện thế là Vôn (V). 

4. Đặc điểm của điện thế

- Điện thế là đại lượng đại số, thường chọn điện thế ở mặt đất hoặc một điểm vô cực làm mốc (bằng 0).

- Với q > 0 nếu A_M∞ > 0 thì V_M > 0; nếu A_M∞ < 0 thì V_M < 0;

II. Hiệu điện thế là gì?

1. Hiệu điện thế

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu giữa điện thế V_M và V_N: U_MN = V_M - V_N.

2. Định nghĩa Hiệu điện thế

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh của điện trường trong sự di chuyển của 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 sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.

- Đơn vị hiệu điện thế là Vôn (V).

3. Đo Hiệu điện thế

- Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế.

4. Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

- Xét 2 điểm M, N trên một đường sức điện của một điền trường yếu:

- Hiệu điện thế: 

- Cường độ điện trường: 

- Công thức này cũng đúng cho trường hợp điện trường không đều, nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc 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 hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó.

>> Lời giải bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11

* Bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường và nói rã điều kiện áp dụng hệ thức đó

>> Lời giải bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11

* Bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11: Biết hiệu điện thế U_MN = 3V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

 A. V_M = 3V

 B. V_N = 3V

 C. V_M - V_N = 3V

 D. V_N - V_M = 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 thì lực điện sinh công -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 cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường. Êlectron đó có.

A. Chuyển động dọc theo một đường sức điện

B. Chuyển động từ điểm có điện thế cao xuống điểm có điện thế thấp

C. Chuyển động 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 bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai bản dương và bản âm là 120V. Hỏi điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế ở bản âm.

>> Lời giải bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11