Công thức tính thế năng của điện tích hay nhất | Cách tính thế năng của điện tích - Vật lý lớp 11

Công thức tính thế năng của điện tích hay nhất | Cách tính thế năng của điện tích - Vật lý lớp 11

1. Định nghĩa

Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường

2. Công thức

- Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra vô cực. Đó là vì ở vô cực, tức là ở rất xa các điện tích gây ra điện trường thì điện trường bằng 0 và lực điện cũng bằng 0. Do vậy:

${\text{W}}_M=A_{M\infty }$

Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử q nên công và thế năng của một điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với q:

${\text{W}}_M=A_{M\infty }=V_{M}q$

- Trong đó:

+ W_M: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm M (J)

+ $A_{M\infty }$: Công của lực điện trường trong sự dịc h chuyển điện tích điểm q từ điểmM tới vô cùng (J)

+ $V_M$: Điện thế tại điểm M (V)

+ q: Điện tích (C)

3. Mở rộng

- Công của một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường

$A_{MN}={\text{W}}_M-{\text{W}}_N$

- Trong đó:

+ $A_{MN}$: Công của một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường

+ W_M: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm M (J)

+ W_N: Thế năng của một điện tích điểm q tại điểm N (J)

4. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:

Hướng dẫn giải:

+Áp dụng công thức

 $V_H=\frac{{\text{W}}_H}{q}\to \text{W}=_{H}q.V_H=-{\mathrm{1,6.10}}^{-19}.3=-{48.10}^{-20}\left(J\right).$

Ví dụ 2:

Hướng dẫn giải:

+ Áp dụng công thức

$V_M=\frac{{\text{W}}_M}{q}=\frac{{2.10}^{-19}}{-{10}^{-19}}=+2\left(V\right).$