Hiệu điện thế là gì? Là kiến thức quan trọng có trong SGK Vật lý 7, nó được sinh ra bởi các trường tĩnh điện, dòng điện chạy qua từ trường,….và là đại diện cho nguồn năng lượng (lực điện). Để hiểu rõ về khái niệm, đơn vị đo cũng như công thức tính hiệu điện thế, quý bạn đọc hãy theo dõi thông tin dưới đây.
Hiệu điện thế là gì? Hiệu điện thế là gì vật lý 7
Hiệu điện thế là gì?
Có rất nhiều định nghĩa được đưa ra để giải thích khái niệm hiệu điện thế là j. Theo wikipedia, hiệu điện thế là sự chênh lệch giữa 2 cực. Hiệu điện thế là công thực hiện được để di chuyển một hạt mang điện tích trong trường tĩnh điện, từ điểm này cho tới điểm khác. Nó còn có thể đại diện cho nguồn năng lượng hoặc sự mất đi, sử dụng, hoặc là năng lượng lưu trữ (giảm thế).
Hiệu điện thế có thể được sinh ra bởi các trường tĩnh điện, dòng điện chạy qua từ trường; các từ trường sẽ thay đổi theo thời gian hoặc có sự kết hợp của 3 nguồn kể trên. Hiệu điện thế có ký hiệu là ∆V hay ∆U, được viết đơn giản là V hoặc U.
Hiệu điện thế giới hạn là gì?
Hiệu điện thế giới hạn là giá trị hiệu điện thế tối đa mà vật liệu tiêu thụ điện có thể chịu đựng được. Nếu vượt quá giới hạn thì thiết bị sử dụng điện sẽ gặp sự cố hỏng hóc, ảnh hưởng tới quá trình sử dụng.
Hiệu điện thế định mức là gì?
Số vôn ghi trên mỗi dụng cụ dùng điện là giá trị hiệu điện thế định mức. Mỗi dụng cụ điện sẽ hoạt động ổn định, bình thường khi thiết bị được sử dụng đúng với hiệu điện thế định mức. Nếu như vượt quá định mức đó, thiết bị điện sẽ chập cháy, hỏng hóc.
Ví dụ: Trên thân của nồi cơm điện có ghi 220V thì có nghĩa là hiệu điện thế định mức của nồi cơm điện là 220V. Nếu sử dụng nồi cơm điện với nguồn điện 220V thì nó sẽ hoạt động bình thường; ngược lại khi vượt quá giá trị đó thì nồi cơm điện của bạn bị hỏng.
Hiệu điện thế định mức của nồi cơm điện
Đơn vị đo hiệu điện thế là gì? Dụng cụ đo hiệu điện thế là gì?
Đơn vị hiệu điện thế là Vôn, ký hiệu là V. Khi sử dụng vôn kế để tính hiệu điện thế giữa 2 điểm của hệ thống điện thì gốc thế của hệ thống điện được chọn sẽ là mặt đất.
Dụng cụ đo hiệu điện thế được sử dụng chủ yếu là đồng hồ vạn năng, đồng hồ đo điện bằng điện tử,…
Công thức tính hiệu điện thế
Công thức hiệu điện thế thứ nhất
Đâu là công thức hiệu điện thế cơ bản nhất, công thức như sau: U = I.R
Trong đó:
- U: Hiệu điện thế (V)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- R: Điện trở của vật dẫn điện (Ω)
Ở bậc THPT, thông qua việc phân tích, tìm hiểu về bản chất ta có thể thấy rằng:
U12 = U1 – U2
Công thức hiệu điện thế thứ hai
Với hiệu điện thế giữa 2 điểm có trong điện trường sẽ là một đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường nếu có bất kỳ điện tích nào di chuyển giữa 2 điểm đó.
Công thức tính như sau: UMN = VM – VN = AMNqAMNq
Lưu ý:
- Điện thế và hiệu điện thế là một đại lượng vô hướng mang giá trị âm hoặc dương.
- Ở hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N trong điện trường có giá trị xác định, còn với điện thế tại một điểm ở trong từ trường sẽ mang giá trị phụ thuộc vào việc người dùng chọn làm gốc điện thế.
- Trong điện trường nếu vecto có cường độ điện trường mang hướng từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thấp.
Công thức hiệu điện thế thứ ba
Hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N trong điện trường đặc trưng bởi khả năng sinh công của lực điện, trong sự di chuyển điện tích từ M đến N nó sẽ được xác định bằng thương số của lực tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của M, N và độ lớn của q.
Công thức tính như sau: UMN= VM–VN = AMNq
Cách đo hiệu điện thế bằng vôn kế
Cách đo hiệu điện thế bằng vôn kế
Trước khi đo hiệu điện thế bằng vôn kế, bạn cần phải xác định đơn vị đo và độ chia nhỏ nhất của vôn kế để tìm được loại phù hợp nhất. Tiếp đó, mắc vôn kế song song với 2 cực của nguồn điện. Mắc cực dương (+) của vôn kế với cực dương của nguồn điện, cực âm (-) của vôn kế sẽ được mắc với cực âm của nguồn điện.
Sau đó, số vôn (milivon) sẽ hiển thị trên màn hình và đó chính là giá trị của hiện điện thế giữa 2 cực của nguồn điện khi chưa mắc vào mạch. Cũng chính vì thế mà người ta chỉ đo hiệu điện thế với mạch điện hở.
Đối với vôn kế sử dụng kim, trước khi đo thì bạn phải quan sát vị trí của chiếc kim. Nếu cần thì hãy điều chỉnh kim về số 0, nó sẽ giúp việc đo được chính xác hơn.
Lưu ý khi tính hiệu điện thế giữa 2 điểm
Để hiểu rõ hơn về dòng điện hoạt động trong các thiết bị gia đình như tivi, tủ lạnh, máy giặt,….thì bạn cần phải lưu ý một số điều quan trọng sau về hiệu điện thế giữa 2 điểm bất kỳ, cụ thể:
- Điện áp được hiểu một cách đơn giản và khái quát nhất đó là đại lượng vô hướng. Đại lượng này có giá trị âm hoặc dương tùy theo từng điều kiện cụ thể. Đại lượng vô hướng nhưng khi xác định, giá trị của điện áp giữa 2 điểm bất kỳ có thể được xác định được giá trị một cách chính xác và tuyệt đối.
- Điện áp giữa 2 điểm A và B trong điện trường sẽ có giá trị luôn xác định. Giá trị này chúng ta có thể tính bằng công thức điện thế. Đối với một điểm bất kỳ trong điện trường thì giá trị còn phụ thuoocjv ào điểm mà bạn chọn làm gốc.
- Để xác định hướng vecto cường độ dòng điện thì phải xác định hướng của điện thế cao sang điện thế thấp. Không có trường hợp nào xác định từ điện thế thấp đến điện thế cao.
Phân biệt hiệu điện thế và cường độ dòng điện
Để việc phân biệt dễ dàng thì bạn cần phải hiểu đúng về hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
Hiệu điện thế là sự biến động của dòng điện giữa 2 điểm nghĩa là dòng điện sẽ di chuyển từ điểm này tới điểm kia. Ví dụ: Người dùng có thể lấy điểm đầu là pin, điểm cuối là bóng đèn. Năng lượng ở điểm đầu pin sẽ di chuyển tới bóng đèn, làm sáng bóng đèn. Sự khác biệt giữa pin và bóng điện được gọi là hiệu điện thế.
Cường độ dòng điện được đặc trưng bởi sự mạnh yếu của dòng điện
Cường độ dòng điện là sự đặc trưng cho sự mạnh, yếu của dòng điện hay cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong đơn vị thời gian. Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe, ký hiệu là A
=> Hiệu điện thế và cường độ dòng điện có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Hiệu điện thế tạo nên cường độ dòng điện và ngược lại.
Một số bài tập về hiệu điện thế
Bài tập 1: Trong trường hợp nào dưới đây có một hiệu điện thế khác 0?
- Giữa hai cực Bắc, Nam của một thanh nam châm
- Giữa hai đầu một cuộn dây dẫn để riêng trên bàn.
- Giữa hai cực của một pin còn mới
- Giữa hai đầu bóng đèn pin khi chưa mắc vào mạch
Gợi ý đáp án: C
Bài tập 2: Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M cho đến điểm N dọc theo một đường sức điện của 1 điện trường đều thì lực điện sinh công là 9,6.10-18J. Hãy:
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 cho đến điểm P theo phương và chiều nói trên?
- Tính hiệu điện thế UNP.
Gợi ý đáp án
- Đổi 0,6 cm = 0,006m
E = 9,6.10-18 J/ (0,006.1.602.10-19) =104(V/m)
- Đổi 0,4 cm = 0,004m
Ap = E.q.dp = 104.1.602.10-19.0,004 = 6,4.10-18J
- UNP=AP/q = -40V
Bài tập 3: Cho 2 miếng kim loại phẳng đặt song song với nhau, cách nhau một khoảng 1 cm. Hiệu điện thế giữa miếng dương và miếng âm là 120V. Tính điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa 2 miếng kim loại, cách miếng âm 0,6 cm. Lấy mốc điện thế ở miếng âm.
Gợi ý đáp án
Khoảng cách giữa 2 miếng âm và dương là d0 = 1 cm = 0,01 m.
Điện trường giữa 2 bản kim loại là: E = U0 /d0 = 120 / 0,01 = 12.10 3 (V).
Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa 2 miếng, cách miếng âm 0,6cm là:
UM = E.dM = 12.103.6.10 -3 = 72 (V)
Do mốc điện thế ở miếng âm V (-) = 0 nên VM = 72 (V)
Với các thông tin có trong bài viết “Hiệu điện thế là gì? Đơn vị đo, công thức tính hiệu điện thế” hy vọng sẽ giúp ích với bạn. Cập nhật nhiều thông tin hữu ích khác về Vật lý bằng cách truy cập website mayruaxemini.vn.
