Sách điện từ/Điện thế

Trong điện học, điện thế là trường thế vô hướng của điện trường; tức là gradien của điện thế là vectơ ngược hướng và cùng độ lớn với điện trường. Cũng như mọi trường thế vô hướng, điện thế có giá trị tùy theo quy ước điện thế của điểm lấy mốc. Trong kỹ thuật điện và điện tử học, khái niệm hiệu điện thế hay điện áp thường được dùng khi so sánh điện thế giữa hai điểm, hoặc nói về điện thế của một điểm khi lấy điểm kia là mốc có điện thế bằng 1.

Ký hiệu và đơn vị đo lường điện thế

Trong hệ đo lường quốc tế, điện thế đo bằng Volt (viết tắt là v) và có ký hiệu V

Điện

Điện thế

$V=\int Edr=Er=\frac{W}{Q}$

Hiệu điện thế giữa 2 điểm

Như mọi trường vectơ có dạng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (ví dụ lực hấp dẫn), trường véctơ cường độ điện trường là một trường vectơ bảo toàn. Điều này nghĩa là mọi tích phân đường của vectơ cường độ điện trường E từ vị trí r₀ đến r:

$V_{r_o-r}=\underset{{𝐫}_0}{\overset{𝐫}{\int }}𝐄\cdot d{𝐫}^{\prime }$

Đều có giá trị không phụ thuộc vào đường đi cụ thể từ r₀ đến r.

Như vậy tại mỗi điểm r đều có thể đặt giá trị gọi là điện thế:

$\varphi (𝐫)=\varphi ({𝐫}_0)+\underset{{𝐫}_0}{\overset{𝐫}{\int }}𝐄\cdot d{𝐫}^{\prime }$

Với

Φ(r₀) là giá trị điện thế quy ước ở mốc r₀.

Hiệu điện thế giữa 2 điểm

$\underset{{𝐫}_0}{\overset{𝐫}{\int }}𝐄\cdot d{𝐫}^{\prime }=E(r)-E(r_o)$

Điện thế không đổi theo thời gian sẽ có công thức

$v(t)=V$

Điện thế biến đổi đều theo thời gian sẽ có công thức

$v(t)=Er$

Điện thế biến đổi không đều theo thời gian sẽ có công thức

$v(t)=\int Edr$

Điện thế của dẫn điện

Điện tích điểm

$V=\int Edr=Er=\frac{W}{Q}$

2 Điện tích điểm âm dương

Với 2 điện tích khác loại có cùng điện lượng, điện thế được tính như sau

$V=\int Edr=\int K\frac{Q}{r^2}dr=K\frac{Q}{r}$

Với

$E=\frac{F}{Q}=\frac{\frac{K{Q}^2}{r^2}}{Q}$

Tụ điện

Với một tụ điện tạo từ 2 bề mặt song song với nhau, điện thế được tính như sau

$V=\frac{Q}{C}$

Điện trở

Với một điện trở tạo từ một cộng dây thẳng dẩn điện , điện thế được tính như sau

$V=IR$

Cuộn từ

$V=\frac{d{\varphi }_B}{dt}=L\frac{di}{dt}$

$-V=-\frac{d{\varphi }_B}{dt}=-NL\frac{di}{dt}$