Bài giảng vật lý 11: Định luật OHM đối với toàn mạch

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠMKHOA VẬT LÝ       SVTH: TRỊNH THỊ ÁNH TUYẾT LỚP : 08SVL KIỂM TRA BÀI CŨ Câu1: a)Công của dòng điện là gì? b) Viết biểu thức tính công của dòng điện? Câu2: a) Hãy phát biểu và viết biểu thức định luật Jun-Len-xơ b) Chọn phương án đúng Theo định luật Jun-Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn A. Tỉ lệ với cường độ qua dây dẫn B. Tỉ lệ nghịch với bình phương cường độ dòng điện C. Tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện D. Tỉ lệ với bình phương điện trở dây dẫn  Bài 13: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I. ĐỊNH LUẬT OHM CHO TOÀN MẠCH : Xét một mạch điện kín gồm: Nguồn , r,R như hình vẽ Gỉa sử cường độ dòng điện chạy trong mạch I, trong thời gian t có điện lượng q=I.t chuyển qua mạch nguồn đã thực hiện công A = q = It (13.1) Nhiệt lương tỏa ra ở điện trở ngoài R và điện trở trong r trong thời gian t Q = RI2t + rI2t (13.2) Biểu thức tính công của nguồn điện Biểu thức tính nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở trong r, điện trở ngoài R trong thời gian t Như vậy năng lượng do nguồn cung cấp là A, năng lươngtiêu thụ trên toàn mạch là Q Năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch bằng năng lương do nguồn cung cấp nghĩa là A=Q Ta gọi I.R là độ giảm điện thế mạch ngoài, I.r là độ giảm điện thế mạch trong It = RI2t + rI2t  = IR + Ir (13.3)  = I( R + r) (13.4) hay Suất điện động của nguồn điện có giá tri bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch điện Theo định luật bảo toàn năng lương ta có mối quan hệ giữa A và Q như nhế nào? C«ng thøc (13.5) biÓu thøc ®Þnh luËt «m cho toµn m¹ch Từ (13.3) em có kết luận gì về mối liên hệ về suất điện động và độ giảm điện thế ở mạch ngoài và ở mạch trong? Từ (13.4) em hãy rút ra biểu thức tính I Từ (13.5) em hãy phát biểu nội dung định luật Ohm Nếu gọi U = I.R là hiệu điện thế của mạch ngoài Nếu r  0, hoặc mạch hở (I = 0)  U =  U =  - Ir (13.6) Em hãy viết biểu thức  = IR + Ir (13.3) Từ (13.6) em hãy cho biết trong trường hợp nào U =  ? Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn khi ta đo suất điện động của nguồn điện (khi đó mạch coi như để hở  U =  ) Em hãy giải thích tại sao ta dùng vôn kế để đo suất điện động của nguồn điện? II. HIỆN TƯỢNG ĐOẢN MẠCH: NÕu R  0 th× I rÊt lín vµ chØ phô thuéc vµo , r Nguồn điện bị đoản mạch * Lưu ý: + Khi bị đoản mạch (r khoảng vài ôm) dòng điện qua pin không lớnlắm nhưng sẽ rất nhanh hết điện + Khi acqui chì bị đoản mạch (r rất nhỏ) thì cường độ dòng điện qua acquy rất lớn, làm hỏng acquy. + Khi mạch điện trong gia đình bị doản mạch thì có thể gây hỏa hoạn, cháy nổ…rất nguy hiểm. * Để tránh hiện tượng đoản mạch xảy ra đối với mạng điện gia đình người ta thường dùng cầu chì hoặc actômat mắc nối tiếp trước các tải tiêu thụ. Em hãy nêu biện pháp làm giảm nguy hiểm khi xảy ra đoản mạch trong các mạch điện? III. TRƯỜNG HỢP MẠCH NGOÀI CÓ MÁY THU Gỉa sử trong mạch kín nói trên có thêm máy thu điện mắc nối tiếp với điện trở R. Máy thu p, rp. Dòng điện I đi vào cực dương của máy thu điện  - p = I( R + r + rp) (13.8) Công thức (13.9) biểu thị định luật Ohm đối với toàn mạch chứa nguồn điện và máy thu điện mắc nối tiếp Năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch có điện trơ R,r ? Q = (R + r)I2t (a) Điện năng trên máy thu tiêu thụ? A’= pIt + rpI2t (b) Theo ĐLBT năng lượng ta có Năng lượng do nguồn cung cấp? A = It (c) A = Q + A’ (d) Từ (a),(b),(c) và (d) ta được IV. HIỆU SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Hiệu suất của nguồn điện Công của dòng điện sản ra ở đâu là công có ích? Công toàn phần của nguồn điện (A = It ) bằng tổng công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài và mạch trong. Công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài là có ích (Acã Ých = It – rI2t = RI2t ) Các em thảo luận nhóm xây dựng công thức tính hiệu suất của nguồn điện. Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi C2 Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi C3 CỦNG CỐ 1. Định luật ohm cho toàn mạch 2. Hiện tượng đoản mạch 3. Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện 4. Hiệu suất của nguồn điện P1: Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài. A.Tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong mạch. B. Tăng khi cường độ dòng điện chạy trong mạch tăng. C.Giảm khi cường độ dòng điện chạy trong mạch tăng. D.Tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy trong mạch. P2: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ với hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R. B.Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch. C. Công suất của dòng điện chạy qua đoạn mạch bằng tích của hiẹu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chậy qua đoạn mạch đó. D. Nhiệt lượng tỏa ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật. P3: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện12 (V). Cường độ dòng điện chạy trong mạch là Hướng dẫn: A. I = 120 (A); B. I = 12 (A); C. I = 2,44 (A); D. I = 25 (A). Hướng dẫn: Khi R bằng vô cùng thì I = 0   = U = 4,5 (V) P4: Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có trể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi gia tri của biến trở rất lớn thì hiệu thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá tri của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động của điện trở trong của nguồn điện là:  Khi I = 2 A và U = 4 V   = IR + Ir = U + Ir  r =( - U)/I = 0.25 Ω A.  = 4,5 (V); r = 4,5 (Ω). B.  = 4,5 (V); r = 2,5 (Ω). C.  = 4,5 (V); r = 0,25 (Ω). D.  = 9 (V); r = 4,5 (Ω). HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ Làm các bài tập 1, 2, 3 SGK và 2.35, 2.36, 2.37 SBT Các em ôn kĩ bài cũ để giờ sau chúng ta làm bài tập