Công, điện thế và hiệu điện thế

Trong điện trường tĩnh, công lực điện khi đưa q từ M đến N bằng độ giảm thế năng: A_MN = W_M − W_N. Chọn một điểm làm mốc W = 0, thế năng tại M bằng công lực điện có thể thực hiện khi q đi từ M tới mốc. Nếu một lực ngoài đưa điện tích thật chậm từ mốc tới M, động năng hầu như không đổi; công lực ngoài khi ấy bằng độ tăng thế năng, còn công lực điện trái dấu. Vì vậy, khi gặp từ “công đưa điện tích”, cần đọc rõ lực nào thực hiện và chiều đi. Điện thế V_M = W_M/q mô tả trường tại M theo mốc đã chọn. Điện thế có thể âm; điều đó không có nghĩa trường yếu hơn hoặc điện tích nhất thiết âm. Điện thế là đại lượng vô hướng, còn cường độ điện trường là vectơ.

Với cùng mốc thế năng: $$W_M=qV_M,\quad U_{MN}=V_M-V_N,\quad A_{MN}=qU_{MN}.$$ V và U tính bằng volt; 1 V = 1 J/C. | Đại lượng | Ý nghĩa khi đổi mốc chung | |---|---| | Điện thế $V_M$ tại một điểm | Thay đổi | | Hiệu điện thế $U_{MN}=V_M-V_N$ | Không đổi | Trong điện trường tĩnh, công lực điện không phụ thuộc đường đi mà phụ thuộc hai điểm đầu–cuối. Trong điện trường đều, $A=qEd$ nếu d là độ dịch chuyển đại số theo chiều E. d không phải luôn là quãng đường thực đi. Công dương làm thế năng điện giảm; với điện tích âm cần giữ dấu q trong phép tính.

Nếu đề cho V = kQ/r với mốc ở vô cực, giữ dấu Q để tính V. Điện thế của nhiều điện tích cộng đại số, khác phép cộng vectơ điện trường. Tại trung điểm hai điện tích +Q và −Q đối xứng, điện thế tổng bằng 0 nhưng hai vectơ điện trường cùng chiều nên E không bằng 0. Chỉ dùng quan hệ này cho hệ và mốc thích hợp được đề nêu; không dùng E = V/r như quy tắc chung cho mọi điện trường.