Vật lý 11 Bài 7: Dòng điện không đổi và nguồn điện


Ở THCS , chúng ta đã biết dòng điện là gì, biết được nguồn điện tạo ra dòng điện trong mạch kín.

Vì sao nguồn điện có thể tạo ra dòng điện chạy khá lâu trong mạch kín? Đại lượng nào đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện? 

Bài học hôm nay sẽ giúp ta trả lời những câu hỏi trên, mời các em cùng tìm hiểu nội dung Bài 7: Dòng điện không đổi và nguồn điện

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Dòng điện

  • Dòng điện là dòng chuyển động có hướng của các điện tích.

  • Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do.

  • Qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các diện tích dương (ngược với chiều chuyển động của các điện tích âm).

  • Các tác dụng của dòng điện: Tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng hoác học, tác dụng cơ học, sinh lí, …

  • Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu của dòng điện. Đo cường độ dòng điện bằng ampe kế. Đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A).

1.2. Cường độ dòng điện. Dòng điện không đổi

1.2.1. Cường độ dòng điện:

  • Mô hình dòng điện chạy qua vật dẫn:

  • Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện.

  • Nó được xác định bằng thương số của điện lượng \({\Delta {\mathop{\rm q}\nolimits} }\) dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian \({\Delta {\mathop{\rm t}\nolimits} }\) và khoảng thời gian đó

\(I = \frac{{\Delta {\mathop{\rm q}\nolimits} }}{{\Delta {\mathop{\rm t}\nolimits} }}\)

1.2.2. Dòng điện không đổi:

  • Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian.

  • Cường độ dòng điện của dòng điện không đổi:

\(I = \frac{q}{t}\)

1.2.3. Đơn vị của cường độ dòng điện và của điện lượng:

  • Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe (A).

\(1A = \left[ {\frac{{1C}}{{1s}}} \right]\)

  • Đơn vị của điện lượng là culông (C).

1C = 1A.s

1.3. Nguồn điện

1.3.1. Điều kiện để có dòng điện:

  • Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

1.3.2. Nguồn điện:

  • Nguồn điện duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.

  • Lực lạ bên trong nguồn điện: Là những lực mà bản chất không phải là lực điện. Tác dụng của lực lạ là tách và chuyển electron hoặc ion dương ra khỏi mỗi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) và cực dương (thiếu hoặc thừa ít electron) do đó duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực của nó

1.4. Suất điện động của nguồn điện

1.4.1. Công của nguồn điện

  • Công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện.

1.4.2. Suất điện động của nguồn điện

a) Định nghĩa

  • Suất điện động \(\xi \) của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích đó.

b) Công thức  \(\xi  = \frac{A}{q}\)

c) Đơn vị

  • Đơn vị của suất điện động trong hệ SI là vôn (V).

  • Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó.

  • Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch ngoài hở.

  • Mỗi nguồn điện có một điện trở gọi là điện trở trong của nguồn điện

1.5. Pin và acquy

1.5.1. Pin điện hóa

  • Cấu tạo chung của các pin điện hoá là gồm hai cực có bản chất khác nhau được ngâm vào trong chất điện phân.

1.5.2. Acquy

a. Acquy chì

  • Bản cực dương bằng chì điôxit (PbO2) cực âm bằng chì (Pb). Chất điện phân là dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng.

  • Suất điện động khoảng 2V.

  • Acquy là nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng khi nạp và giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng khi phát điện.

  • Khi suất điện động của acquy giảm xuống tới 1,85V thì phải nạp điện lại.

b. Acquy kiềm

  • Acquy cađimi-kền, cực dương được làm bằng Ni(OH)2, còn cực âm  làm bằng Cd(OH)2 ; các cực đó được nhúng trong dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH.

  • Suất điện động khoảng 1,25V.

  • Acquy kiềm có hiệu suất nhỏ hơn acquy axit nhưng lại rất tiện lợi vì nhẹ hơn và bền hơn.

Bài tập minh họa

Bài 1

Bằng cách nào mà các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó?  

Hướng dẫn giải:

  • Các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó , vì bên trong nguồn điện, các hạt tải điện dương chuyến động từ nơi có hiệu điện thế thấp (cực âm) đến nơi có hiệu điện thế cao (cực dương) ngược với chiều của lực điện trường giữa hai cực. 

  • Sự chuyển động này được thực hiện dưới tác dụng của lực lạ (không phải lực điện trường).

Bài 2:

Tại sao có thể nói acquy là một pin điện hóa? Acquy hoạt động như thế nào để có thể sử dụng được nhiều lần?

Hướng dẫn giải:

  • Có thể nói acquy là một pin điện hóa vì về nguyên tắc cấu tạo, acquy cũng có hai cực có bản chất hóa học khác nhau được ngâm trong chất điện phân. 

  • Hoạt động của acquy: 

    • Acquy là một nguồn điện hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch.

    • Nó tích trữ năng lượng dưới dạng hóa năng (lúc nạp), để rồi giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện).

  • Chính vì vậy mà ta thể sử dụng acquy nhiều lần băng cách nạp điện cho nó mỗi khi “hết điện”.

Bài 3:

Trong thời gian 2s có một điện lượng 1,50C dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc một bóng đèn. Tính cường độ dòng điện chạy qua đèn. 

Hướng dẫn giải:

  • Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện:

\(I = \frac{q}{t} = \frac{{1,5}}{2} = 0,75A\)

Bài 4:

Trong khoảng thời gian đóng công tắc để chạy một tủ lạnh thì cường độ dòng điện trung bình đo được là 6A. Khoảng thời gian đóng công tắc là 0,50s. Tính điện lượng dịch chuyến qua tiết diện thẳng của dây dẫn nối với động cơ của tủ lạnh. 

Hướng dẫn giải:

  • Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện:

\(\begin{array}{l}
I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\\
 \Rightarrow \Delta q = I.\Delta t = 6.0,5 = 3C
\end{array}\)

3. Luyện tập Bài 7 Vật lý 11

Qua bài giảng Dòng điện không đổi và nguồn điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Phát biểu được định nghĩa cường độ dòng điện và viết được công thức thể hiện định nghĩa này.

  • Nêu được điều kiện để có dòng điện.

  • Phát biểu được định nghĩa suất điện động của nguồn điện và viết được công thức thể hiện định nghĩa này. 

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 7 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 8- Câu 20: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 7 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 4 trang 44 SGK Vật lý 11

Bài tập 5 trang 44 SGK Vật lý 11

Bài tập 6 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 7 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 8 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 9 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 10 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 11 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 12 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 13 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 14 trang 45 SGK Vật lý 11

Bài tập 15 trang 45 SGK Vật lý 11

4. Hỏi đáp Bài 7 Chương 2 Vật lý 11

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!

-- Mod Vật Lý 11 HỌC247