Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 24: Nguồn điện

1.1.1. Điều kiện để duy trì dòng điện

Để duy trì dòng điện thì trong mạch phải luôn có sự dịch chuyển thành dòng của các hạt tải điện, hoặc nói cách khác là duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực.

1.1.2. Nguồn điện

- Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch. Mỗi nguồn điện một chiều đều có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-).

- Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực của nó, nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được duy trì.

Hình 24.1. Sự dịch chuyển của các điện tích dương và electron

- Để tạo ra các điện cực như vậy, trong nguồn điện phải có lực thực hiện công để tách các electron ra khỏi nguyên tử, sau đó chuyển các electron hoặc ion dương được tạo thành như thế ra khỏi mỗi cực. Khi đó, một cực thừa electron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu electron hoặc thừa ít electron hơn cực kia gọi là cực dương. Việc tách các electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà phải do các lực có bản chất khác với lực điện thực hiện, được gọi là các lực lạ.

1.1.3. Suất điện động của nguồn điện

- Suất điện động Ecủa nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó:

\(E = \frac{A}{q}\)

- Đơn vị của suất điện động là vôn (kí hiệu là V)

Hình 24.2. Giá trị suất điện động của một số nguồn điện

- Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Đó cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

1.2.1. Điện trở trong của nguồn điện

Trong mạch kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và cả mạch trong. Như vậy, nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động E và điện trở trong r của nguồn.

1.2.2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

Hình 24.3. Điện trở trong r của nguồn điện trong sơ đồ mạch điện

- Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch điện đó.

\(I = \frac{E}{{R + r}}\)

- Công của nguồn điện: A = qE = EIt

- Hiệu điện thế mạch ngoài: U = E - Ir

- Độ giảm thế mạch ngoài: U = IR

- Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể hoặc bằng 0. Nguyên nhân do việc chập mạch điện làm cho điện trở mạch ngoài bằng 0, khi đó cực âm của nguồn nối trực tiếp với cực dương của nguồn mà không qua thiết bị điện.

Bài tập 1: Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720 J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong. Điện lượng mà acquy đã dịch chuyển:

A. 60 C

B. 6 C

C. 600 C

D. 0,06 C.

Hướng dẫn giải

Công thức xác định suất điện động của nguồn là 

\({\rm{E}} = \frac{A}{q} \Rightarrow q = \frac{A}{{\rm{E}}} = \frac{{720}}{{12}} = 60C\)

Đáp án A

Bài tập 2: Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì cường độ dòng điện cho toàn mạch

A. tỉ lệ nghịch với suất điện động của nguồn.

B. tỉ lệ nghịch điện trở trong của nguồn.

C. tỉ lệ nghịch với điện trở ngoài của nguồn.

D. tỉ lệ nghịch với tổng điện trở trong và điện trở ngoài.

Hướng dẫn giải

Biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch là \(I = \frac{{\rm{E}}}{{r + R}}\)

Vậy cường độ dòng điện trong toàn mạch tỉ lệ nghịch với tổng điện trở trong và điện trở ngoài.

Đáp án D

Học xong bài này các em cần biết:

- Mô tả được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.

- Xác định được cường độ dòng điện, điện trở trong của pin mặt trời.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 24 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Suất điện động của một acquy là 3V, lực lạ đã thực hiện một công là 6 mJ. Lượng điện tích dịch chuyển khi đó là

  • A. 18.10^–3 C.  
  • B. 2.10^–3 C. 
  • C. 0,5.10^–3 C.   
  • D. 1,8.10^–3 C.

• Câu 2:

  Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720 J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong. Biết thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút. Cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó là

  • A. I = 1,2 A. 
  • B. I = 2 A.  
  • C. I = 0,2 A.      
  • D. I = 12 A.

• Câu 3:

  Hai điện cực trong pin điện hóa gồm

  • A. hai vật dẫn điện khác bản chất. 
  • B. hai vật dẫn điện cùng bản chất.
  • C. hai vật cách điện cùng bản chất.
  • D. một vật dẫn điện, một vật cách điện.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 24 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Khởi động trang 102 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 102 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 103 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 104 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi trang 105 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Bài tập 1 trang 109 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Bài tập 2 trang 109 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!