Vật Lý

Hiệu điện thế tĩnh điện là gì ? Công thức và đơn vị của Hiệu thế tĩnh điện

Hiệu điện thế tĩnh điện có thể được định nghĩa là lực bên ngoài, nhưng vẫn bảo toàn. Là công do ngoại lực thực hiện trong việc đưa điện tích s từ điểm này sang điểm khác tức là từ điểm r đến điểm p . Nói cách khác, nó là sự khác biệt về thế năng của các điện tích từ điểm r đến điểm p. Hãy tham khảo với hocdientu.

Hiệu điện thế tĩnh điện là gì ? Công thức và đơn vị của Hiệu thế tĩnh điện
Hiệu điện thế tĩnh điện là gì ? Công thức và đơn vị của Hiệu thế tĩnh điện

Định nghĩa về thế tĩnh điện

Thế tĩnh điện là công do ngoại lực thực hiện trong việc đưa điện tích từ vô cực đến điểm đó. Công thức của nó được đưa ra dưới đây:

Định nghĩa về thế tĩnh điện
Định nghĩa về thế tĩnh điện

Xuất phát: Cho một điện tích q đang được chuyển động từ điểm R đến điểm P chống lại lực đẩy của điện tích Q. Do đó, để đưa điện tích q từ điểm R về P thì lực cần thiết có thể được lấy là F ext = -FE (âm vì cùng là lực đẩy)

hoặc, công đã hoàn thành,

hoặc, WRP = ∫ PR Fext. dr = -∫ PR FE. dr

Biểu thức trên giải thích rằng công được thực hiện sẽ được lưu trữ dưới dạng thế năng. Khi lực bên ngoài bị loại bỏ, điện tích q dịch chuyển xa hơn Q do tác dụng của lực đẩy. Thế năng được chuyển thành động năng và do đó tổng vẫn được bảo lưu.


Hiệu điện thế tĩnh điện

Như cái tên đã gợi ý Hiệu điện thế tĩnh điện có nghĩa là sự khác biệt về điện thế của hai điểm khác nhau. Nếu một điểm được đặt là là V 1 và điểm còn lại được đặt là là V 2 thì hiệu điện thế giữa hai điểm sẽ là V 2 -V 1 = hiệu điện thế.

Hiệu điện thế tĩnh điện
Hiệu điện thế tĩnh điện

Cũng giống như hiệu số thế năng, hiệu số thế năng giữa hai điểm cũng có thể được tính toán. Thế năng tại một điểm là U 1 và thế năng tại một điểm khác là U 2 . Do đó, hiệu số thế năng sẽ là U 2 – U 1 .


Đẳng thế

Đẳng thế và hiệu điện thế là cùng một khái niệm. Nó có nghĩa là các bề mặt mà điện thế tại mọi điểm là như nhau. Công thức cho tương tự sẽ là:

Thế điện = (V) = k. Q / r

Vì vậy, điện thế V sẽ không đổi và sẽ như nhau đối với tất cả các điểm với điều kiện khoảng cách giữa điểm và bộ sạc không đổi.


Tĩnh điện của một dây dẫn

Tĩnh điện của một vật dẫn giải thích chi tiết về tình huống và cách vật dẫn phản ứng với các hiện tượng tĩnh điện khác nhau trong các tình huống khác nhau.

Một số điều cơ bản về tĩnh điện của dây dẫn được đề cập dưới đây :

  1. Trường tĩnh điện bên trong vật dẫn luôn bằng không – Dù vật dẫn là trung tính hay tích điện thì vẫn có thể có trường tĩnh điện bên ngoài. Một vật dẫn có các điện tử tự do và trong môi trường tĩnh, các điện tích tự do tự phân bố theo cách mà điện trường ở mọi nơi bằng không.
  2. Tại bề mặt của vật dẫn điện tích, trường tĩnh điện phải bình thường đối với bề mặt tại mọi điểm- Nếu trường tĩnh điện không bình thường đối với bề mặt thì nó sẽ có bề mặt khác 0 do đó các điện tích tự do sẽ trải qua một lực và di chuyển. Trường tĩnh điện không được có thành phần tiếp tuyến và do đó, trường tĩnh điện là bình thường tại mọi điểm liên quan đến bề mặt.
  3. Bên trong của vật dẫn không được có điện tích dư thừa trong tình huống tĩnh – Vật dẫn trung tính sẽ có lượng điện tích âm và dương bằng nhau trong mỗi thể tích nhỏ. Theo định luật Gauss khi một vật dẫn được tích điện thì điện tích dư thừa chỉ có thể cư trú trên bề mặt trong trường hợp tĩnh. Trên bề mặt đóng, liên quan đến phần tử thể tích, trường tĩnh điện bằng không và do đó tổng thông lượng điện cũng bằng không. Áp dụng định luật Gauss không có điện tích thực được bao bọc bởi bề mặt. Bề mặt bên trong và khối lượng có thể được làm nhỏ một cách biến mất. Điều này có nghĩa là không có điện tích thực bên trong vật dẫn và điện tích tương tự phải tồn tại ở bề mặt.
  4. Thế tĩnh điện là không đổi trong toàn bộ khối lượng của vật dẫn và có cùng giá trị trên bề mặt của nó- Không đổi có nghĩa là bằng không. Vì vậy, điện thế tĩnh điện bằng 0 bên trong vật dẫn không có thành phần tiếp tuyến trên bề mặt có nghĩa là không có sự khác biệt về điện thế giữa hai điểm bất kỳ bên trong hoặc trên bề mặt của vật dẫn. Do đó, kết quả trên.
  5. Thế tĩnh điện ở bề mặt vật dẫn tích điện là E = σ /? . n ^ – Trong đó σ là mật độ điện tích bề mặt và n ^ là vectơ đơn vị pháp tuyến của bề mặt theo hướng ra ngoài.
  6. Che chắn tĩnh điện- Trường bên trong khoang của bất kỳ vật dẫn nào luôn bằng không và đây được gọi là che chắn tĩnh điện.

Phân cực điện môi

Tồn tại chất dẫn điện và chất cách điện. Chất dẫn điện là vật liệu có thể dẫn điện trong khi chất cách điện không thể do các electron có bên trong cùng không có đủ không gian để di chuyển xung quanh. Chất cách điện gây chú ý với thuật ngữ mới này được gọi là độ bền điện môi. Chất điện môi về cơ bản là chất không dẫn điện và có thể nói nó là tên gọi khác của chất cách điện. Chúng không có sóng mang điện tích không đáng kể bên trong và do đó chúng không thể dẫn điện. Theo tính chất tĩnh điện của vật dẫn, bất cứ khi nào vật dẫn được đưa vào điện trường ngoài, thì điện tích tự do bắt đầu tự sắp xếp sao cho điện trường do điện tích gây ra đối nghịch với trường bên ngoài. bên trong vật dẫn. Đây được gọi là phân cực điện môi.

Phân cực điện môi
Phân cực điện môi

Điện thế điện tích điểm

Thế điện tại một điện tích điểm có thể được định nghĩa là lượng công được thực hiện trong việc di chuyển một điện tích thử dương đơn vị từ vô cùng đến điểm đó đối nghịch với lực tĩnh điện dọc theo đường đi bất kỳ.

Điện thế điện tích điểm
Điện thế điện tích điểm

Trong đó, r là độ lớn của vectơ vị trí của điểm và q là điện tích nguồn.

Hiệu điện thế tại một điểm do ‘n’ số điện tích điểm .

Hiệu điện thế tại một điểm do một cực điện môi – Hiệu điện thế tại một cực điện môi được cho bởi hệ thức sau:

V = pcos ø / 4π € 0 r 2 ,

trong đó, ø là góc giữa vectơ mômen lưỡng cực và vectơ vị trí của điểm tính từ tâm cực.

Điện thông

Điện thông là tổng số đường sức đi qua khu vực đó một cách bình thường.

Định luật Gauss

Điện thông qua bất kỳ bề mặt kín nào bằng 1 / ε 0  lần điện tích được bao bọc bởi bề mặt đó.

Về mặt toán học, nó được biểu thị như sau:

Trong đó các biểu tượng có ý nghĩa tương ứng.


Những điểm cần nhớ

  • Điện thế tại một điểm trong điện trường được xác định là bằng số bằng công khi đưa một điện tích dương đơn vị từ vô cực đến điểm.
  • Điện thế là một lượng tử vô hướng và nó có Vôn là đơn vị của nó.
  • Dựa trên định nghĩa này, thế năng ở vô cùng bằng không.
  • Vì hiệu điện thế được định nghĩa là bằng số bằng công được thực hiện trong việc đưa một điện tích dương đơn vị từ vô cùng đến điểm, nên nó có giá trị không đổi trong mọi phần vật liệu của vật dẫn.
  • Do đó, điện trường bên trong vật dẫn bằng không. Không có điện trường bên trong vật dẫn.

Q 1. Thế tĩnh điện do một lưỡng cực điện tại một điểm ở xích đạo là bao nhiêu? (1 dấu)

Trả lời. Điện thế tại bất kỳ điểm nào trong mặt phẳng xích đạo của lưỡng cực đều bằng không.

Q 2. Công thức nào được thực hiện khi dịch chuyển một điện tích q qua một khoảng cách 1 cm dọc theo trục xích đạo của một lưỡng cực điện? (2 điểm)

Trả lời. Vì thế năng đối với trục xích đạo = 0

hoặc, V = 0

hoặc, W = qV = 0

Do đó, công việc được thực hiện sẽ là không đơn vị.

Q 3. Xác định thuật ngữ thế năng của điện tích q cách V trong điện trường ngoài. (1 dấu)

Trả lời. Nó được định nghĩa là khối lượng công việc đưa điện tích từ vô cực đến vị trí của nó trong hệ trong điện trường của một điện tích khác mà không có gia tốc.

V = Er

Q 4. Một quả cầu rỗng bằng kim loại bán kính 5 cm được tích điện sao cho hiệu điện thế trên bề mặt của nó là 10V. Thế năng tại tâm của bề mặt là bao nhiêu? (1 dấu)

Trả lời. Điện trường bên trong sẽ bằng không. Điều này cho thấy rằng điện thế là không đổi bên trong vỏ vì công việc không được thực hiện trong việc di chuyển một điện tích bên trong vỏ, do đó giá trị của nó cũng bằng 10V.

Q 5. Tại sao điện thế tĩnh điện không đổi trong suốt khối lượng của vật dẫn và có cùng giá trị (như bên trong bề mặt của nó)? (1 dấu)

Trả lời. Điện trường bên trong vật dẫn = 0

E = dV / dr → dV / dr = 0

Do đó, V = 0

Q 6. (a) Vẽ các mặt đẳng thế ứng với điện trường tăng đều có độ lớn theo phương z.

Q 7. Hai điện tích -q và + q đặt tại điểm (0, 0, – a) và (0, 0, a). Thế tĩnh điện tại các điểm (0, 0, ± z) và (x, y, 0) là bao nhiêu?

Đỗ Thủy Học Điện Tử

Tôi một người đam mê cung cấp kiến thức cuộc sống và kiến thức giáo dục văn học , vật lý , điện tử đến cho mọi người hãy cùng tôi tiếp nhận kiến thức mới nhé !

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Check Also
Close
Back to top button