Năng lượng điện trường là gì? Công thức tính và ứng dụng thực tế

Việc phát hiện ra điện từ trường là một bước tiến lớn trong đời sống và văn minh nhân loại. Năng lượng điện trường được sử dụng là nền tảng cho nhiều thiết bị, ứng dụng thực tế. Bạn đang tìm hiểu về điện từ trường, năng lượng điện trường, thì bài viết dưới đây sẽ giúp bạn làm rõ về thuật ngữ phổ biến này.

Tìm hiểu các thuật ngữ về điện trường và năng lượng điện trường

Điện trường là yếu tố quan trọng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ. Cùng tìm hiểu các thuật ngữ liên quan đến điện trường là gì? Năng lượng điện trường để hiểu rõ về thành phần này.

Điện trường là gì?

Điện trường là môi trường vật chất bao bọc xung quanh các điện tích. Lúc này, điện trường sẽ tác dụng lên các điện tức khác đặt trong nó, khiến chúng di chuyển theo một hướng. Nơi nào có điện tích thì xung quanh đó có điện trường.

Điện trường và từ trường đều là biểu hiện của lực điện từ và lực điện từ là 1 trong 4 lực cơ bản (tương tác cơ bản) của tự nhiên.

Có thể hiểu đơn giản, điện trường là đường lực điện bao quang điện tích. Trong đó, điện trường là đại lượng có hướng, được biểu hiện thông qua vector cường độ điện trường. Phương vector cường độ điện trường sẽ trùng với chiều của đường sức điện.

Điện trường đều có vector cường độ điện trường đều cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn. Đường sức điện cũng là những đường thẳng song song và cách đều nhau.

Cường độ điện trường là gì?

Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng của lực điện trường tại chính điểm đó. Đại lượng này được xác định bằng thương của lực điện trường tác dụng lên diện tích của 1 điện tích (Với độ lớn là q).

Công thức tính cường độ điện trường:

E = F/q = k.(|Q| / e.r²)

Trong đó:

• E là cường độ điện trường, đơn vị đo V/m.
• K là hằng số giá trị 9.10^9 (N.m²/C²).
• q là độ lớn điện tích
• e hàng số điện môi trong môi trường.
• r là khoảng cách từ điện tích tới điểm xét.

▷ Xem thêm: công thức tính cường độ dòng điện.

Đường sức điện là gì?

Đường sức điện là đường có tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với giá của vector cường độ điện trường tại chính điểm đó. Hiểu đơn giản hơn, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó. Các đặc điểm nổi bật của đường sức điện kể đến như:

• Mỗi điểm trong điện trường chỉ có 1 đường sức điện đi qua.
• Đường sức điện là những đường có hướng. Trong đó, hướng của đường sức điện là hướng của vector cường độ điện trường tại điểm đó.
• Với điện trường tĩnh điện, đường sức điện sẽ là những đường không khép kín, đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
• Đường sức điện dày đặc, được vẽ dựa trên nguyên tắc: Số đường sức từ đi qua 1 điện tích đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm xét.

Năng lượng điện trường là gì?

Một tụ điện khi được tích điện thì 2 điện cực sẽ bắt đầu tích điện trái dấu. Lúc này, sẽ có một điện trường được tạo ra từ tụ dương sang tụ âm. Điện trường sinh ra của tụ điện có năng lượng, cụ thể là thế năng. Do vậy, năng lượng điện trường là năng lượng của tụ điện.

Công thức tính của năng lượng điện trường như thế nào?

Năng lượng tụ điện là thế năng. Vậy, công thức tính năng lượng điện trường sẽ được xác định như thế nào?

W = ½.C.U² = ½.Q.U = ½.Q²/C

Trong đó:

• W là năng lượng của tụ điện.
• C là giá trị điện dung của tụ điện, đơn vị mF hoặc F.
• U là hiệu điện thế đo được, đơn vị V.
• Q là điện tích, đơn vị C.

▷ Xem thêm: Công thức tính công suất điện.

Ứng dụng thực tế của điện trường trong đời sống

Điện trường và từ trường là những yếu tố quan trọng trong đời sống, trong môi trường tự nhiên. Chúng được khai thác để phục vụ con người, mang lại tiện nghi cuộc sống. Dưới đây là những ứng dụng thực tế của điện từ trường:

• Các thiết bị điện tử: Tivi, điều hòa nhiệt độ, lò vi song lò nướng, quạt… Đều ứng dụng nguyên lý hoạt động của điện từ trường.
• Máy móc công nghiệp ứng dụng điện từ, cụ thể như: Máy phát điện, động cơ. Ví dụ như máy phát điện hoạt động trên nguyên tắc chính là chuyển đổi cơ học thành điện năng, cung cấp năng lượng cho các thiết bị khác trong hệ thống.
• Hệ thống rada định vị, máy bay vận chuyển, chiến đấu, thiết bị an ninh, cảnh báo…
• Hệ thống liên lạc ứng dụng điện từ như: Điện thoại di động, thiết bị vô tuyến. Âm thanh được chuyển thành năng lượng điện từ ở đầu phát và ở đầu nhận năng lượng vô tuyến lại được chuyển thành âm thanh.
• Hệ thống y tế ứng dụng điện từ: Các thiết bị y tế hầu hết đều ứng dụng điện từ (thiết bị x-quang, máy quét, máy đo thân nhiệt, thiết bị MRI…)

Nhìn chung, điện từ trường là một phần không thể thiếu trong trong đời sống hiện đại. Hiểu về năng lượng điện trường, cách xác định sẽ giúp bạn nắm rõ hơn về loại năng lượng quan trọng này. Hy vọng những chia sẻ trên đây sẽ hữu ích cho bạn đọc quan tâm tìm kiếm thông tin về điện trường và từ trường.