Điện thế là gì?
Điện thế (thường gọi là hiệu điện thế hay điện áp) tại một điểm trong không gian chính là thế năng điện trên một đơn vị điện tích mà một điện tích thử sẽ có tại vị trí đó. Đối với một điện tích điểm Q, điện thế tại khoảng cách r được xác định bằng công thức \(V = kQ/r\), trong đó k là hằng số Coulomb. Máy tính này mang tính phổ quát — nó chỉ dựa trên các hằng số vật lý nên cho kết quả như nhau ở mọi nơi.
Cách sử dụng máy tính
Nhập điện tích nguồn Q tính bằng coulomb (C) và khoảng cách r tính bằng mét (m) từ điện tích đó đến điểm bạn muốn xác định điện thế. Máy tính sẽ trả về điện thế V tính bằng vôn (V). Điện tích dương tạo ra điện thế dương, còn điện tích âm tạo ra điện thế âm. Vì điện thế của điện tích điểm là một đại lượng vô hướng, bạn không cần xác định phương chiều.
Giải thích công thức
Mối liên hệ được biểu diễn bằng $$V = k \cdot \frac{\text{Charge Q (C)}}{\text{Distance r (m)}}$$ Trong đó \(k \approx 8{,}9876 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\) là hằng số Coulomb, \(Q\) là điện tích và \(r\) là khoảng cách. Điện thế giảm theo tỉ lệ \(1/r\), vì vậy khi khoảng cách tăng gấp đôi thì điện thế giảm đi một nửa. Khác với cường độ điện trường (giảm theo \(1/r^2\)), điện thế giảm chậm hơn theo khoảng cách.
Ví dụ minh họa
Giả sử một điện tích Q = 1 microcoulomb (\(1 \times 10^{-6}\ \text{C}\)) đặt tại gốc tọa độ và bạn muốn tính điện thế tại điểm cách đó 1 mét. Khi đó $$V = \frac{8{,}9876 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{1} \approx 8987{,}55\ \text{vôn}$$ Ở khoảng cách 2 mét, điện thế sẽ chỉ còn một nửa: khoảng 4493,78 vôn.
Câu hỏi thường gặp
Điện thế có phải là đại lượng vector không? Không. Điện thế là một đại lượng vô hướng, nên đóng góp từ nhiều điện tích chỉ đơn giản được cộng lại theo phép tính đại số.
Điều gì xảy ra khi r = 0? Công thức sẽ tiến tới vô cùng ngay tại vị trí của một điện tích điểm lý tưởng, vì vậy máy tính sẽ trả về giá trị 0 khi khoảng cách bằng không để tránh kết quả không xác định.
Mốc điện thế được chọn ở đâu? Công thức này giả định điện thế bằng 0 tại vô cực, đây là quy ước chuẩn đối với một điện tích điểm cô lập.
