Công thức tính hiệu điện thế là một trong những kiến thức cơ bản trong chương trình môn Vật lí 11.

Cách tính hiệu điện thế mà Download.vn sẽ giới thiệu trong bài học hôm nay gồm toàn bộ kiến thức về lý thuyết, công thức tính ví dụ minh họa và các phân loại hiệu điện thế. Qua đó giúp các bạn học sinh tham khảo, hệ thống lại kiến thức để giải nhanh các bài tập về hiệu điện thế. Ngoài ra các bạn xem thêm công thức Vật lí 11.

1. Hiệu điện thế là gì?

Như đã đề cập ở trên hiệu điện thế chính là sự chênh lệch điện thế giữa 2 cực của một dòng điện.

U₁₂= V₁ – V₂

Hiệu điện thế biểu thị cho khả năng thực hiện công di chuyển một hạt điện tích trong trường tĩnh điện từ điểm này đến điểm kia

Hiệu điện thế ký hiệu là U, đơn vị là V (Vôn)

Hiệu điện thế là một đại lượng vô hướng và là một giá trị xác định (không phụ thuộc vào việc lựa chọn gốc thế năng)

Hiệu điện thế luôn tạo ra một điện trường có véc tơ từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp

Tại vô cực hiệu điện thế được quy ước bằng 0

Để đo hiệu điện thế người ta thường sử dụng Vôn kế

2. Công thức tính hiệu điện thế

Hiệu điện thế đã được nhắc đến ngay từ bậc cơ sở với công thức:

U= I. R

Trong đó :

• I là cường độ dòng điện (A)
• R là điện trở của vật dẫn điện (Ω)
• U là hiệu điện thế (V)

Lên tới bậc phổ thông qua những phân tích tìm hiểu về bản chất như ở trên ta có thể thấy rằng:

U₁₂= V₁ – V₂.

Gọi A₁, A₂ lần lượt là khả năng thực hiện công để đưa điện tích từ vị trí (1) , vị trí (2)ra vô cực;

Như vậy hiệu điện thế giữa hai điểm (1) và (2) trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích từ vị trí 1 đến vị trí 2. Nó được xác định bằng thương số công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của (1) và (2) và độ lớn của q.

Trong đó: U₁₂ : Hiệu điện thế giữa 2 điểm (1) và (2), đơn vị là V

A₁₂: Công của lực điện để làm cho điện tích dịch chuyển từ vị trí điểm (1) đến vị trí điểm (2), đơn vị là J

q : điện tích (C)

- Mở rộng công thức: Đối với điện trường đều ta có

A₁₂= q.  E. d₁₂

U₁₂= d₁₂. E

Trong đó: d12 : đường chiếu của 2 điểm tại vị trí q và 2 trên phương của đường sức (m)

(d₁₂ có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 0 , bằng 0 phụ thuộc vào chiều chuyển dịch của điện tích)

E: cường độ điện trường (V/m)

3. Ví dụ minh họa

Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của 1 điện trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10^-18J

a. Tính cường độ điện trường

b. Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên?

c. Tính hiệu điện thế U_NP

Lời giải

0.6 cm=0.006m

a, E= 9,6.10^-18J / ( 0.006.1.602 . 10^-19 ) = 10⁴ (V/m)

b, 0.4 cm= 0.004m

Ap = E.q.dp= 10⁴ . 1.602 . 10^-19. 0.004

= 6,4.10^-18 J

c, U_NP =A_p/q = -40 V

4. Phân loại hiệu điện thế

Tùy vào từng ứng dụng cụ thể và quy ước của mỗi quốc gia mà hiệu điện thế lại được phân loại khác nhau, cụ thể như sau:

+> Trong truyền tải điện công nghiệp tại Việt Nam, EVN quy ước:

• Nguồn điện lưới nhỏ hơn 1 kV là hạ thế
• Từ 1kV đến 66kV là trung thế
• Lớn hơn 66kV là cao thế

+> Theo lưới truyền tải điện ở Việt Nam năm 1993:

• Cao thế có 4 mức: 66kV, 110kV, 220kV và 500kV
• Trung thế có 5 mức: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35 kV
• Hạ thế có 2 mức: 0,4kV và 0,2kV

+> Theo mục tiêu đồng bộ lưới điện đến năm 2010 tại Việt Nam:

• Cao thế có 4 mức: 66kV, 110kV, 220kV và 500kV
• Trung thế có 2 mức: 22kV và 35 kV
• Hạ thế có 1 mức: 0,4kV

+> Theo nghị định chính phủ về bảo vệ an toàn lưới điện cao áp:

• Điện thế lớn hơn 1000V là cao thế
• Đối với đồ điện dân dụng, trong bóng hình tivi, điện thế 15-22kV được gọi là cao áp