Điện Học - Điện Trường, Dòng Điện, Từ Trường

🔋

Điện Tích & Điện Trường

Định luật Coulomb

F = k\frac{|q_1 q_2|}{r^2}

k = 9×10⁹ N·m²/C²

Cường độ điện trường

E = \frac{F}{q} = k\frac{|Q|}{r^2}

E: cường độ điện trường (V/m hoặc N/C)

Điện thế

V = k\frac{Q}{r}

Hiệu điện thế

U = V_A - V_B = \frac{A_{AB}}{q}

Liên hệ E và U (điện trường đều)

E = \frac{U}{d}

d: khoảng cách giữa hai bản

Công của lực điện

A = qU = qEd

🔌

Tụ Điện

Điện dung

C = \frac{Q}{U}

C: điện dung (F), Q: điện tích (C), U: hiệu điện thế (V)

Điện dung tụ phẳng

C = \varepsilon_0 \varepsilon \frac{S}{d}

ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m, ε: hằng số điện môi

Năng lượng tụ điện

W = \frac{1}{2}CU^2 = \frac{Q^2}{2C} = \frac{1}{2}QU

Ghép tụ song song

C_{tđ} = C_1 + C_2 + ... + C_n

Ghép tụ nối tiếp

\frac{1}{C_{tđ}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ... + \frac{1}{C_n}

💡

Dòng Điện Không Đổi

Cường độ dòng điện

I = \frac{q}{t} = \frac{U}{R}

Định luật Ohm cho đoạn mạch

I = \frac{U}{R}

Định luật Ohm cho toàn mạch

I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}

ℰ: suất điện động (V), r: điện trở trong

Điện trở dây dẫn

R = \rho \frac{l}{S}

ρ: điện trở suất (Ω·m), l: chiều dài (m), S: tiết diện (m²)

Công suất điện

P = UI = I^2 R = \frac{U^2}{R}

Điện năng tiêu thụ

A = Pt = UIt

1 kWh = 3.6×10⁶ J

Định luật Joule-Lenz

Q = I^2 Rt

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

💡 Ví dụ: Tính tiền điện

Bóng đèn 100W sử dụng 5 giờ/ngày, 30 ngày. Giá điện 3000đ/kWh

Điện năng: $A = 0.1 \times 5 \times 30 = 15$ kWh

Tiền điện: $15 \times 3000 = 45,000$ đ

🧲

Từ Trường

Cảm ứng từ của dây dẫn thẳng dài

B = 2 \times 10^{-7} \frac{I}{r}

Cảm ứng từ tại tâm vòng dây

B = 2\pi \times 10^{-7} \frac{NI}{R}

N: số vòng dây, R: bán kính vòng dây

Cảm ứng từ trong ống dây

B = 4\pi \times 10^{-7} nI

n: số vòng dây trên mỗi mét

Lực từ tác dụng lên dây dẫn

F = BIl\sin\alpha

Quy tắc bàn tay trái

Lực Lorentz

F = |q|vB\sin\alpha

Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động

🔄

Cảm Ứng Điện Từ

Từ thông

\Phi = BS\cos\alpha

Φ: từ thông (Wb), B: cảm ứng từ (T)

Suất điện động cảm ứng

e = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}

Định luật Faraday

Suất điện động tự cảm

e_{tc} = -L\frac{\Delta i}{\Delta t}

L: độ tự cảm (H)

Năng lượng từ trường trong cuộn cảm

W = \frac{1}{2}LI^2

🌍

Ứng Dụng Thực Tế

📱 Sạc không dây điện thoại

Sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ: Cuộn dây trong đế sạc tạo từ trường biến thiên, cuộn dây trong điện thoại sinh dòng điện cảm ứng để sạc pin.

🔌 Máy biến áp

\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}

Tăng/giảm điện áp dựa trên cảm ứng điện từ

🚄 Tàu đệm từ (Maglev)

Sử dụng lực đẩy từ tính để nâng tàu lên khỏi đường ray, giảm ma sát và đạt tốc độ rất cao (600+ km/h).

💳 Thẻ từ & RFID

Thẻ ATM, thẻ khóa cửa sử dụng từ trường để lưu trữ và đọc dữ liệu.

⚡ Điện Học