Công thức điện thế, hiệu điện thế lớp 11 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức điện thế, hiệu điện thế lớp 11 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức điện thế, hiệu điện thế từ đó học tốt môn Vật Lí 11.

1. Công thức

+ Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó.

$V=\frac{A}{q}$

+ Hiệu điện thế U_MN là giá trị của hiệu giữa điện thế tại M và điện thế tại N:

U_MN = V_M – V_N.

2. Ví dụ

Ví dụ 1. Một đám mây dông bị phân thành hai tầng, tầng trên mang điện dương cách xa tầng dưới mang điện âm. Đo bằng thực nghiệm, người ta thấy điện trường trong khoảng giữa hai tầng của đám mây dông đó gần đều, hướng từ trên xuống dưới với $\text{E}=830\text{ V}/\text{m}$, khoảng cách giữa hai tầng là $\mathrm{0,7}\text{ km}$, điện tích của tầng phía trên ước tính được bằng $Q_1=\mathrm{1,24}\text{C}$. Coi điện thế của tầng mây phía dưới là V₁.

a) Hãy tính điện thế của tầng mây phía trên.

b) Ước tính thế năng điện của tầng mây phía trên.

Hướng dẫn giải

a) Vận dụng mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế $E_M=\frac{V_M-V_N}{\overline{MN}}$, với M là điểm ở tầng mây phía dưới, N là điểm ở tầng mây phía trên, $\overline{\text{MN}}$ được tính ngược chiều đường sức điện nên có giá trị âm, ta tính được điện thế của tầng mây phía trên: $V_N=V_2=V_1-Eh=V_1+581000\left(V\right)$

b) Vận dụng mối liên hệ giữa thế năng điện và điện thế $W_M=Vq$. Ta tính được thế năng điện của tầng mây phía trên: ${\text{W}}_2=\left({\text{V}}_1+581000\right)\cdot \mathrm{1,24}\left(\text{ J}\right)$

Ví dụ 2. Tiếp tục đo bằng thực nghiệm tầng mây phía dưới của đám mây dông ở bài 20.7, người ta thấy nó nằm cách mặt đất khoảng 6450m. Trong khoảng không gian nằm giữa mặt đất và tầng dưới đám mây có điện trường đều hướng thẳng đứng từ dưới lên trên với $\text{E}=250\text{ V}/\text{m}$. Điện tích của tầng dưới đám mây ước tính được là $Q_2=-\mathrm{2,03}\text{C}$.

a) Chọn mốc điện thế là mặt đất, hãy ước tính điện thế của tầng phía dưới đám mây dông trên.

b) Tính thế năng điện của tầng dưới đám mây dông đó.

Hướng dẫn giải

a) Với chú ý điện trường hướng từ dưới lên trên Hình 20.1G, $\overline{\text{MN}}$ được tính ngược chiều đường sức điện nên có giá trị âm, điểm M là điểm ở tầng thấp đám mây, điểm N là điểm trên mặt đất trong công thức $E_M=\frac{V_M-V_N}{\overline{MN}}$. Ta có điện thế của tầng thấp đám mây là: $V_M =V_N+E_M\overline{MN} =0+250.\left(-6450\right)=-1612500\text{ V}$

b) Thế năng điện của tầng dưới đám mây dông là:

${\text{W}}_{\text{M}}=\text{Vq}=-1612500\cdot \left(-\mathrm{2,03}\right)=3273375\text{ J}$

3. Bài tập

Câu 1. Biết điện thế tại điểm M trong điện trường là 20V. Electron có điện tích e = -1,6.10^-19 C đặt tại điểm M có thế năng là:

A. 3,2.10^-18 J.       

B. -3,2.10^-18 J.      

C. 1,6.10²⁰ J.        

D. -1,6.10²⁰ J.

Đáp án đúng là B

Câu 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN  = 20V. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. Điện thế tại điểm M là 20 V.

B. Điện thế tại điểm N là 0 V.

C. Điện thế ở M có giá trị dương, ở N có giá trị âm.

D. Điện thế ở M cao hơn điện thế ở N 40 V.

Đáp án đúng là D

Câu 3. Biết hiệu điện thế U_MN = 5 V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

A. V_M  = 5 V.        

B. V_N  = 5 V.        

C. V_M - V_N  = 5 V.          

D. V_N - V_M  = 5V.

Đáp án đúng là C

Câu 4. Biết hiệu điện thế U_NM = 20 V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng?

A. V_M  = 20 V.      

B. V_N  = 20 V.      

C. V_M - V_N  = 20 V.        

D. V_N - V_M  = 20V.

Đáp án đúng là D

Câu 5. Điện thế là đại lượng đặc trưng cho riêng điện trường về

A. phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q.

B. khả năng sinh công của vùng không gian có điện trường.

C. khả năng sinh công tại một điểm.

D. khả năng tác dụng lực tại tất cả các điểm trong không gian có điện trường.

Đáp án đúng là A

Câu 6. Điện thế là đại lượng:

A. là đại lượng đại số.                       

B. là đại lượng vecto.

C. luôn luôn dương.                          

D. luôn luôn âm.

Đáp án đúng là A

Câu 7. Điện thế tại một điểm M trong điện trường được xác định bởi biểu thức:

A. $V_M=q.A_{M\infty }$

B. $V_M=A_{M\infty }$

C. $V_M=\frac{A_{M\infty }}{q}$

D. $V_M=\frac{q}{A_{M\infty }}$

Đáp án đúng là C

Câu 8. Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN  = 20V. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. Điện thế tại điểm M là 20 V

B. Điện thế tại điểm N là 0 V

C. Điện thế ở M có giá trị dương, ở N có giá trị âm.

D. Điện thế ở M cao hơn điện thế ở N 40 V

Đáp án đúng là D

Câu 9. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 5 μC từ A đến B là - 5 mJ. Hiệu điện thế U_AB có giá trị nào sau đây?

A. 1000  V.           

B. -1000 V.                    

C. 2500 V.            

D. - 2500 V.

Đáp án đúng là A

Câu 10. Tính công mà lực điện tác dụng lên một điện tích - 5 μC sinh ra khi nó chuyển động từ điểm A đến điểm B. Biết U_AB = 1000 V

A. 5000 J.            

B. - 5000 J.          

C. 5 mJ.               

D. - 5 mJ.

Đáp án đúng là D

Xem thêm các bài viết về công thức Vật Lí 11 sách mới hay, chi tiết khác:

• Công thức tụ điện

• Công thức liên quan đến ghép tụ

• Công thức năng lượng của tụ điện

• Công thức cường độ dòng điện

• Công thức vận tốc trôi

---