Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế là gì? ví dụ?

Bài viết này sẽ giúp các em nắm vững công thức iên hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U qua các ví dụ minh họa ngắn gọn dễ hiểu.

1. Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

 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.

Như vậy:

Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U giữa hai điểm trong điện trường đều là:

2. Ví dụ vận dụng công thức liên hệ giữa E và U

* Ví dụ 1: Trong cơ thể sống, có nhiều loại tế bào, màng tế bào có nhiệm vụ kiểm soát các chất và ion ra vào tế bào đảm bảo cho quá trình trao đổi chất và bảo vệ tế bào trước các tác nhân có hại của môi trường. Một tế bào có màng dày khoảng 8.10^-9m mặt trong của màng tế bào mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích dương. Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0,07V. Hãy tính cường độ điện trường trong màng tế bào trên.

Lời giải:

Áp dụng công thức: E = U/d

Ta tính được cường độ điện trường trong màng tế bào là: E = 0,07/8.10^-9 = 8,75.10⁶ (V/m)

* Ví dụ 2: Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau d = 5cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm đó bằng 500V. Tính cường độ điện trường trong khoảng giữa hai bản phẳng.

Lời giải:

Áp dụng công thức: E = U/d

Điện trường ở giữa hai tấm kim loại là điện trường đều, các đường sức song song và cách đều nhau và có cường độ điện trường là: 

E = 500/0,05 = 10000 (V/m)

* Ví dụ 3: 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:

- Ta có, d₀ = 1cm = 0,01m là khoảng cách giữa 2 bản dương và âm

- Điện trường giữa hai bản kim loại này là: 

- Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm d_M = 0,6cm = 6.10^-3m là:

 U_M = E.d_M = 12.10³.6.10^-3 = 72 (V) = V_M - V_(-)

- Do mốc điện thế ở bản âm V_(-) =0, nên V_M=72(V).