01Kiến thức cần nhớ
1. Công của lực điện trong điện trường đều
Điện tích chuyển động từ đến trong điện trường đều . Lực điện không đổi, công là
trong đó là hình chiếu của lên phương đường sức, tính có dấu: nếu hình chiếu cùng chiều , nếu ngược chiều. Nếu hợp với góc thì .
Điều quan trọng: công chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối, không phụ thuộc hình dạng đường đi (đường thẳng, gấp khúc hay cong đều cho cùng ). Trường lực có tính chất này gọi là trường thế. Đi theo đường cong khép kín rồi trở về điểm đầu thì công bằng . Đi vuông góc đường sức thì , lực điện không sinh công.
2. Thế năng điện
Công của lực điện bằng độ giảm thế năng điện của điện tích:
Thế năng điện của điện tích tại đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đưa điện tích từ ra xa vô cực (hoặc về mốc quy ước). Chọn mốc thế năng tại bản âm hoặc tại đất. Lực điện sinh công dương thì thế năng giảm, sinh công âm thì thế năng tăng.
3. Điện thế và hiệu điện thế
Điện thế tại là thương số của thế năng điện và điện tích:
Điện thế phụ thuộc mốc chọn (thường chọn đất hay bản âm là ) nhưng hiệu hai điện thế thì không. Hiệu điện thế (điện áp):
Từ đó . Trong điện trường đều, chiếu lên đường sức:
Dọc theo chiều đường sức điện thế giảm: đi theo chiều thì và , tức . Các điểm cùng nằm trên mặt vuông góc đường sức có cùng điện thế (mặt đẳng thế).
Đơn vị điện năng nhỏ hay dùng trong vật lí hạt: electron-volt (eV), năng lượng electron thu được khi đi qua hiệu điện thế : .
Kéo N tới chỗ khác rồi bấm Đi. Đổi đường đi (thẳng, vuông góc rồi song song, cong): công toàn phần không đổi vì chỉ hình chiếu d lên đường sức có tác dụng; đoạn vuông góc đường sức cho công bằng 0. Đổi dấu q để thấy công đổi dấu.
4. Điện thế do điện tích điểm (mở rộng)
Điện tích điểm gây tại điểm cách nó điện thế (chọn mốc ở vô cực), giảm tỉ lệ nghịch với chứ không phải như . Mặt đẳng thế là các mặt cầu tâm . Ví dụ trong không khí: tại có .
02Tóm tắt
| Đại lượng | Công thức |
|---|---|
| Công lực điện | |
| Điện thế | , đơn vị V |
| Hiệu điện thế | (: hình chiếu có dấu) |
| Chiều | Dọc chiều đường sức điện thế giảm |
| Đơn vị |
03Mở rộng
Điện thế của điện tích điểm cho phép tính điện thế tổng hợp bằng cộng đại số (điện thế là đại lượng vô hướng): , đơn giản hơn cộng vectơ . Ví dụ hai điện tích và cách mỗi điểm trên đường trung trực cùng một khoảng thì điện thế tại đó bằng (mặt trung trực là mặt đẳng thế ).