Hiệu điện thế là gì? Công thức tính hiệu điện thế | Tự học Vật Lý

0
374

Hiệu điện thế là một đại lượng được nhắc đến rất nhiều trong Vật Lý. Vậy hiệu điện thế là gì? Các công thức tính hiệu điện thế? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu và ôn tập về phần kiến thức này qua bài viết sau đây nhé!

Hiệu điện thế là gì?

Khái niệm hiệu điện thế là gì được đề cập trong chương trình Vật Lý 7 và 11. Mỗi một lớp sẽ có cách trình bày và sử dụng ngôn từ khác nhau sao cho phù hợp với từng lứa tuổi học trò. 

Trong chương trình Vật Lý 7, hiệu điện thế được hiểu là nguồn điện được tạo ra giữa hai cực của dòng điện đó. Hay là sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực của nguồn điện. 

Hiệu điện thế là công được thực hiện để một hạt điện tích di chuyển từ điểm này tới điểm kia trong trường tĩnh điện. 

Hiệu điện thế trong chương trình Vật Lý 11 được trình bày cụ thể hơn. Trong điện trường, điện thế tại điểm M là đại lượng đặc trưng của điện trường tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. Giá trị điện thế tại M được xác định bằng thương của công của lực tác dụng lên điện tích q khi q di chuyển từ M ra vô cực (AM∞) với độ lớn của q. 

VM = AM∞q 

Hiệu điện thế giữa hai điểm M và điểm N là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của một điện tích di chuyển từ điểm M đến điểm N. Giá trị hiệu điện thế này được xác định bằng công của lực điện tác dụng lên điện tích q khi q di chuyển từ M đến N 

(AMN) với độ lớn của q. 

UMN = VM - VN = AMNq

công thức tính hiệu điện thế
Hình ảnh minh họa cho hiệu điện thế giữa hai điểm M và N

Ký hiệu, đơn vị và dụng cụ đo hiệu điện thế

Hiệu điện thế thường được ký hiệu là △U hoặc △V. Hoặc bạn cũng có thể viết đơn giản là U hoặc V. 

Đơn vị dùng để đo hiệu điện thế là Vôn (V). Ngoài ra, người ta cũng sử dụng milivon (mV) hoặc kilôvôn (kV) để đo hiệu điện thế. Cụ thể như sau: 

  • 1mV = 0.001V
  • 1kV = 1000V

Dụng cụ đo hiệu điện thế chuyên dụng là vôn kế. Vôn kế được chia thành 2 loại là vôn kế đồng hồ kim và vôn kế hiển thị số. Cả hai loại này đều có công dụng như nhau và được dùng phổ biến để đo hiệu điện thế. Ngoài ra, người ta cũng sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo hiệu điện thế!

hiệu điện thế lớp 7
Cấu tạo chi tiết của vôn kế

Phân loại hiệu điện thế

Tùy theo ứng dụng cụ thể và quy ước của mỗi quốc gia mà hiệu điện thế được chia thành nhiều loại khác nhau. Tại Việt Nam, hiệu điện thế được chia thành các loại sau: 

Truyền tải điện công nghiệp

  • Điện lưới < 1kV: Hạ thế
  • Từ 1kV - 66kV: Trung thế
  • > 66kV: Cao thế

Theo mục tiêu đồng bộ mạng lưới điện

  • Cao thế gồm có các mức: 500kV, 220kV, 110kV và 66kV
  • Trung thế gồm có các mức: 35kV, 22kV
  • Hạ thế: 0.4kV

Theo nghị định của Chính Phủ về vấn đề bảo vệ an toàn mạng lưới điện áp

  • Cao thế: >1000V
  • Cao áp: Các thiết bị đồ điện dân dụng có điện thế dao động từ 15 - 22kV

Đặc điểm của hiệu điện thế là gì?

  • Hiệu điện thế là đại lượng vô hướng, có giá trị âm hoặc giá trị dương. 
  • Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường còn phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc điện thế. 
  • Véc - tơ cường độ điện trường sẽ có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp. 

Tổng hợp các công thức tính hiệu điện thế

Công thức số 1

U = I R

Trong đó: 

  • U: Hiệu điện thế (V)
  • I: Cường độ dòng điện (A)
  • R: Điện trở của dây dẫn ( )

Công thức số 2

UMN = VM - VN = AMNq

Trong đó: 

  • UMN: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và điểm N
  • AMN: Công lực điện được sinh ra để điện tích q di chuyển từ điểm M đến N (J). 
  • q: Điện tích (C)

Công thức số 3

Nếu M và N nằm trong một điện trường đều thì ta có: 

UMN = E d

Trong đó: 

  • UMN: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N (V)
  • d: Khoảng cách hai hình chiếu của M và N trên đường sức từ (m)
  • E: Cường độ điện trường đều (V/m)

Bài tập minh họa về hiệu điện thế

Phương pháp chung: Hiểu rõ khái niệm hiệu điện thế là gì và các công thức tính hiệu điện thế. 

Ví dụ 1: Cho điện trở là 15, cường độ dòng điện là 0.4A. Hãy tính hiệu điện thế?

Lời giải: 

Ta có: 

U = I R = 0.4 15 = 6V

Ví dụ 2: Điện tích q = -2C dịch chuyển từ M đến N trong điện trường và lực điện sinh công là -6J. Hãy tính hiệu điện thế giữa hai điểm đó?

Lời giải: 

Ta có: 

UMN = VM - VN = AMNq = -6-2 = 3V

Ví dụ 3: Tam giác ABC (vuông tại A) được đặt trong một điện trường đều E. Biết rằng cạnh BC = 6cm, góc ABC bằng 600UBC = 120V. 

Hãy tính UBA , UAC và điện trường E. 

hiệu điện thế là gì
bài tập ví dụ về hiệu điện thế

Lời giải:

Ta có: BC = 6cm => BA = 3cm; AC = 632cm

Khi đó: 

UBA = UBC = 120V; UAC = 0. 

Mà: 

E = Ud = UBA BA= 1200.03 = 4000 (V/m)

Ví dụ 4: Một e dịch chuyển từ M đến N theo quãng đường dài 0,6cm dọc theo đường sức từ của điện trường đều. Lực điện sinh công là 9,6.10-18 J. 

  1. Xác định E?
  2. Nếu e dịch chuyển tiếp từ N sang P theo phương và chiều như trên một quãng đường dài 0,4cm thì công lực điện sinh là bao nhiêu?
  3. Hãy tính UNP?

Lời giải: 

  1. EMN = UMNMN = AMNMN q = 9,6.10-18 1,602.10-190,0006 = 104(V/m)
  2. ANP = E q dNP = 104 1,602.10-19 0,0004 = 6,4.10-18 J
  3. UNP = ANPq = 6,4.10-181,602.10-19 = -40V

Trên đây là bài viết giải đáp câu hỏi hiệu điện thế là gì và các công thức tính hiệu điện thế. Mong rằng qua những thông tin tổng hợp trên sẽ là nguồn tài liệu giúp ích cho quý bạn đọc trong quá trình tự học Vật Lý tại nhà nhé!
Xem thêm :   
- Dòng điện là gì? Những kiến thức quan trọng về dòng điện

- Sóng điện từ là gì? Toàn bộ kiến thức cơ bản về sóng điện...
- Hiện tượng quang điện là gì và thuyết lượng tử ánh sáng

Theo dõi
Thông báo của
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận