Nắm trọn kiến thức Vật lý 11 học kỳ 1 - Phạm Trung Thông - THI247.com

A. trong kĩ thuật hàn điện. trong điôt bán dẫn. trong bugi đánh lửa. trong kĩ thuật mạ điện. Theo thuyết êlectron, một vật nhiễm điện âm là vật đó nhận thêm êlectron. Theo thuyết êlectro[r]

MỤC LỤC

PHẦN 1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1

1 Dòng điện trong chất khí 6

2 Dòng điện trong chân không 6

PHẦN 2 LÝ THUYẾT + BÀI TẬP CHI TIẾT TỪNG CHƯƠNG 7

CHƯƠNG 1: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG 7

I LÍ THUYẾT 7

II MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP 9

III BÀI TẬP TỰ LUẬN 12

IV ĐÁP ÁN THAM KHẢO 15

CHƯƠNG 2: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 29

I LÍ THUYẾT 29

II MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP 30

III BÀI TẬP TỰ LUẬN 34

IV ĐÁP ÁN THAM KHẢO 37

CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 51

A DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 51

B DÓNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 54

C DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ VÀ TRONG CHÂN KHÔNG 60

D DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 63

PHẦN 3 MỘT SỐ ĐỀ THI HỌC KỲ 1 68

ĐỀ 01 68

ĐỀ 02 73

ĐỀ 03 80

ĐỀ 04 85

ĐỀ 05 90

PHẦN 1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT CHƯƠNG I ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG

1 Điện tích, vật nhiễm điện

+ Có hai loại điện tích (+) và (-) Điện tích có kí hiệu là q và đơn vị là (C – Culong)

+ Điện tích nguyên tố có độ lớn q = 1,6.10-19(C): electron và proton là hai điện tích nguyên tố

+ Các vật mang điện luôn là số nguyên lần điện tích nguyên tố: q =  ne

+ Có ba cách nhiễm điện: do cọ sát, do tiếp xúc, do hưởng ứng

2 Định luật Culong: Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F12;F21

N m C

3 Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác)

thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số

c Đường sức điện trường:

+ Khái niệm: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của E

tại điểm đó

+ Tính chất của đường sức:

- Các đường sức điện là các đường cong không kín, nó xuất phát từ các điện tích dương, tận cùng ở các điện tích âm

- Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau

- Nơi nào có cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức ở đó

vẽ mau và nơi nào có cường độ điện trường nhỏ thì vẽ thưa

+ Điện trường đều:

- Có véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau

- Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song

song, cùng chiều, cách đều nhau

d Véctơ cường độ điện trường E

do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn

r có:

2r

qkE

5 Công của lực điện trường: Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng

đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường

6 Điện thế, hiệu điện thế

a Điện thế: Điện thế V đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo thế năng tại một điểm

b Hiệu điện thế: U giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh

công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích giữa hai điểm đó UMN = VM - VN

c Thế năng điện trường: Thế năng W của một điện tích q trong điện trường là đại lượng vật lý đặc

trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại đó

d Công thức liên hệ: AMN = WM - WN = q VM - q.VN = q(VM-VN) = q.UMN

7 Tụ điện

a Định nghĩa: Tụ điện là hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện

b Điện dung của tụ: Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ ở

QCU2

1W

2

2  

 (W đơn vị là J – Jun)

 q: Lấy giá trị đại số đề bài cho ( có thể dương hoặc âm)

 dMN: Độ dài đại số hình chiếu của quỹ đạo lên (lấy dấu + khi điện tích chuyển động cùng hướng với và lấy dầu – khi điện tích chuyển động ngược hướng với

C

CHƯƠNG II DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

1 Dòng điện

a Khái niệm: Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện

b Tác dụng của dòng điện: Tác dụng từ (tác dụng cơ bản), tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học, tác dụng

sinh lý

c Quy ước chiều dòng điện: là chiều dịch chuyển của các điện tích (+)

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

e Cường độ dòng điện: là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện

 (Δq là lượng điện tích dịch chuyển – C; Δt là thời gian – s; I là cường độ dòng - A)

f Dòng điện không đổi (dòng điện 1 chiều): là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi

Khi đó cường độ dòng điện q q

a Khái niệm: Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện Mọi nguồn

điện đều có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-)

b Suất điện động E: là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện

Hỗn hợp đối

mr

r b 

d Công, công suất của dòng điện, nguồn điện:

Dòng điện Tỏa nhiệt trên R Nguồn điện Đơn vị Công A = qU = UIt Q = I2.R.t Ang = q.E = E.I.t J - Jun

Công suất P = A/t = UI PQ = I2.R Png = EI W - Oát

e Hiệu suất của nguồn điện: H = Acã Ých

=It

E 1 , r1 E n , rn

3 Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch

1

1 R

1R

1R

CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG

A DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

+ Các tính chất điện của kim loại có thể giải thích được dựa trên sự có mặt của các electron tự do trong kim loại Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do

+ Trong chuyển động, các êlectron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại và tác dụng nhiệt Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ

• Suất điện động của cặp nhiệt điện: E  .T T 1T2

Trong đó:

+ T1 − T2 là hiệu nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh;

+ αT là hệ số nhiệt điện động

Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ T nào đó, điện trở của kim loại

(hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không

B DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

+ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường

+ Hiện tượng điện phân là hiện tượng dòng điện tách các hợp chất thành các thành phần hóa học và đưa

chúng đến các điện cực

+ Hiện tượng dưong cực tan là hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương

tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi

Nội dung các định luật Faraday:

• Định luật 1: Khối lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng

 Biêu thức kết hợp nội dung hai định luật:

Biểu thức của kết hợp nội dung của hai định luật: m 1 A .I.t

+ I là cường độ dòng điện (A) t là thời gian dòng điện chạy qua (s)

+ A là khối lượng moi nguyên tử của nguyên tố

+ n là hóa trị của nguyên tố

 Chú ý:

+ Trong dung dịch, các axit, bazơ, muối bị phân li thành ion

+ Hạt tải điện là các ion dương và ion âm bị phân li từ phân từ chất điện phân

C DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ VÀ TRONG CHÂN KHÔNG

1 Dòng điện trong chất khí

+ Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron và các ion trong điện trường + Dẫn điện không tự lực: Biến mất khi không còn tác nhân ion hóa

+ Dẫn điện tự lực: Duy trì được nhờ sự tạo ra hạt tải điện ban đầu và nhân số hạt tải điện ấy lên nhiều lần

nhờ dòng điện chạy qua

+ Hồ quang điện: Tự tạo ra electron nhờ phát xạ nhiệt electron từ catôt nóng Nhiệt độ catôt được duy trì

nhờ dòng điện, ứng dụng: làm đèn ống, hàn điện

+ Tia lừa điện: Tự tạo ra electron và ion dưcmg nhờ ion hóa chất khí bằng điện trường mạnh Xảy ra

trong tia sét ứng dụng: làm bugi ô tô, xe máy

 Chú ý:

Chất khí vốn không có hạt tải điện Các hạt tải điện (electron, ion) được tạo ra nhờ tác nhân ion hóa

2 Dòng điện trong chân không

+ Là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron bứt ra tù điện cực

+ Diot chân không chi cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tính chỉnh lưu

+ Tia catôt (tia âm cực) là chùm electron bay tự do Tia catôt mang năng lượng cao

+ Tia catôt có thể được tạo ra bằng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp hoặc bằng súng electron + Ứng dụng: làm điôt chân không, ống phóng điện tử và đèn hình

 Chú ý:

Chân không vốn không có hạt tải điện Dẫn điện được khi đưa electron vào

D DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là gecmani và silic

+ Điện trở suất của các chất bán dẫn có giá trị nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và điện môi + Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và tạp chất

+ Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống

+ Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường

+ Bán dẫn chứa dono (tạp chất cho) là loại n, có mật độ electron rất lớn so với lỗ trống Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) là loại p, có mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electron

+ Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc giữa hai miền mang tính dẫn điện p và n trên một tinh thể bán dẫn Dòng điện chỉ chạy qua được lóp chuyển tiếp p - n theo chiều từ p sang n, nên lớp chuyển tiếp p-n được dùng làm điôt bán dẫn để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

PHẦN 2 LÝ THUYẾT + BÀI TẬP CHI TIẾT TỪNG CHƯƠNG

CHƯƠNG 1: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG

I LÍ THUYẾT

1 Khi hai vật nhiễm điện thì chúng tương tác với nhau, có lực hút và lực đẩy Có hai loại điện tích

khác nhau Điện tích dương xuất hiện trên thanh thủy tinh khi cọ xát nó vào lụa Có 3 cách làm các vật nhiễm điện : cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng

2 Ta chỉ có thể xác định chính xác lực tương tác của hai điện tích điểm Theo định luật Cu-lông, lực

này có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng Nếu đặt hệ điện tích vào môi trường thì lực này giảm đi  lần, với  là hằng số điện môi của môi trường Biểu thức toán học của lực là :

1 2

- Lực điện có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm, có chiều của lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu và chiều của lực hút nếu trái dấu

3 Thuyết êlectron có thể giải thích đầy đủ các hiện tượng điện Theo thuyết này thì trong hạt nhân

của nguyên tử có các hạt mang điện dương không thể chuyển động tự do nhưng lớp vỏ của nó có các hạt êlectron rất linh hoạt có thể rời khỏi nguyên tử và cả các vật Hạt êlectron có điện tích –1,6.10–19C

- Bình thường nguyên tử trung hòa điện, khi nó mất bớt êlectron thì mang điện dương, khi nhận thêm êlectron thì mang điện âm

4 Các điện tích tương tác với nhau thông qua điện trường Cơ chế tác dụng như sau : Khi có một

điện tích xuất hiện thì đồng thời xung quanh nó có một điện trường Nếu một điện tích thứ hai được đặt trong điện trường thứ nhất thì sẽ chịu tác dụng của điện trường này Hiện tượng tương tự cũng xảy ra theo chiều ngược lại với điện tích thứ hai

5 Để đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực cần có một đại lượng vật lí Đó là

cường độ điện trường

- Để xác định cường độ điện trường tại một điểm ta cần đặt một điện tích thử q (có kích thước rất nhỏ) tại đó Khi đó nó sẽ chịu một lực F

 Ta có cường độ điện trường :

FEq

 Về hướng : nếu q > 0 thì E

 cùng hướng F

, nếu q < 0

thì E



ngược hướng F



- Ngược lại, nếu đã biết cường độ điện trường E

 thì có thể xác định lực điện theo công thức :

 hướng lại gần Q

- Nếu có hệ điện tích điểm Q1, Q2, …, Qn thì cường độ điện trường tổng hợp do chúng gây ra tại một điểm sẽ xác định theo công thức :

6 Khi đặt điện tích trong điện trường nó sẽ chịu tác dụng của lực điện và dịch chuyển Như vậy lực

điện đã sinh công, ta gọi là công của điện trường Người ta đã chứng minh, công của điện trường không

phụ thuộc dạng đường đi của điện tích, chỉ phụ thuộc vị trí đầu và cuối

7 Để đặc trưng cho điện trường về phương diện sinh công, cần có thêm một đại lượng vật lí Đó là

hiệu điện thế giữa hai điểm

- Để xác định hiệu điện thế giữa hai điểm M, N, ta cần xác định công AMN của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến N Khi đó hiệu điện thế :

- Ngược lại nếu đã biết hiệu điện thế UMNthìcó thể xác định công của lực điện trường theo công thức :

và U là hai đại lượng khác nhau cùng đặc trưng cho điện trường, do đó chúng phải có mối liên

hệ với nhau Trong trường hợp điện trường đều, mối quan hệ về độ lớn của chúng là :

Với Q là độ lớn điện tích trên mỗi bản tụ, U là hiệu điện thế giữa hai bản

- Trong trường hợp đơn giản nhất là tụ phẳng thì có thể xác định điện dung của nó dựa vào cấu tạo của tụ

9

.SC

9.10 4 d





Trong đó, S là diện tích phần đối diện hai bản tụ,  là hằng số điện môi của môi trường giữa hai bản

tụ

- Trên thực tế người ta phải ghép tụ thành bộ để sử dụng Khi có n tụ ghép song song nhau (có chung hai đầu nối) thì C = C1 + C2 + …+ Cn Khi có n tụ ghép nối tiếp (có chung một đầu nối) thì

Loại này có 3 dạng cơ bản

a Vận dụng định luật Cu-lông để xác định lực điện khi biết các đại lượng như điện tích, khoảng cách

giữa các điện tích, hằng số điện môi của môi trường và ngược lại Chú ý rằng việc xác định lực bao gồm

cả độ lớn và hướng Việc xác định điện tích bao gồm cả độ lớn và dấu Để làm các bài tập này chỉ cần hiểu rõ và nhớ nội dung của định luật Cu-lông rồi vận dụng linh hoạt

b Tìm lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích trong một hệ có từ 3 điện tích điểm trở lên

- Dựa vào hình vẽ vectơ hợp lực tìm độ lớn hợp lực

c Tìm điều kiện để hệ các điện tích cân bằng Phải xuất phát từ điều kiện cân bằng của chất điểm là :

phải cùng giá, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau

Thí dụ : Cho 2 điện tích điểm q1 = 4μC ; q2 = 9μCđặt tại hai điểm A,

B trong chân không cách nhau 50cm Xác định vị trí điểm đặt điện tích

thứ ba qo để lực điện tác dụng lên điện tích này bằng không Điện tích qo

phải có giá trị như thế nào để lực điện tác dụng lên q1 cũngbằng không

- cùng giá : do đó M phải nằm trên đường thẳng AB

- ngược chiều : do đó M phải nằm trong khoảng AB (vì hai điện tích cùng dấu)

- Bằng nhau về độ lớn : do đó M phải thỏa điều kiện q q1 02 q q2 02

AM  BM Từ đó có :

2 1

qBM

32

Hình 1.1.a

Hình 1.1.b

M

- Có thể lập luận để thấy rằng với q0 như trên thì cả q2 cũng cân bằng

2 Xác định cường độ điện trường

Loại này có 2 dạng cơ bản

a Xác định cường độ điện trường tại một điểm do một hoặc hệ điện tích điểm Q1, Q2,…Qn gây ra Nguyên tắc chung là :

- Tìm độ lớn cường độ điện trường do từng điện tích gây ra

- Vẽ các vectơ cường độ điện trường thành phần

- Tìm vectơ cường độ điện trường tổng hợp theo quy tắc cộng vectơ :

- Dựa vào hình vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp để tìm độ lớn của nó

b Bài toán ngược, biết E

, tìm các vectơ cường độ điện trường thành phần Nguyên tắc chung vẫn phải dựa vào công thức E E1 E E 2 n

   Các bước tiến hành có thể thay đổi

Thí dụ : Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điện tích điểm Q

gây ra Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m

- Tính độ lớn của cường độ điện trường tại trung điểm M của

AB

- Nếu đặt thêm một điện tích thứ hai bằng Q tại vị trí đối

xứng với điện tích thứ nhất đối với M thì cường độ điện trường

tại A, M, B có giá trị bao nhiêu ?

Do đó độ lớn cường độ điện trường tổng hợp tại A là :

E = EA – E’A = 27V/m ; tại M có E = 0 ; tại B giống như A, E= 27V/m

Hình 1.2

3 Xác định hiệu điện thế và công của điện trường

Loại này có 2 dạng cơ bản

a Trường hợp điện trường đều

- Sử dụng công thức cơ bản AMN = q.E.M ' N ' Chú ý trong công thức này AMN, Q, M ' N ' là đại số

E là độ lớn, luôn dương Dấu của AMN và M ' N ' như đã trình bày trong phần tóm tắt

- Sai sót thường gặp là chưa xác định đúng đại lượng M ' N ' Cách xác định nó là :

M ' N 'ON ' OM '.

- Thí dụ : Ba điểm A, B, C trong điện trường đều tạo thành một

tam giác vuông tại A, AC = 3cm Vectơ E

 song song với AC, hướng

từ A đến C và có độ lớn 5.103V/m Tính công của lực điện trường

khi làm dịch chuyển một êlectron từ B đến C

   Các đại lượng trong công thức đều là đại số

- Cần lưu ý thứ tự của điểm đầu và cuối trong dịch chuyển của điện tích Đôi khi cần áp dụng thêm định lí động năng cũng phải chú ý đến động năng ở vị trí đầu và cuối

- Thí dụ : Khi một êlectron chuyển động từ điểm M đến N có hiệu điện thế UMN = –250V thì động

năng của nó thay đổi thế nào ?

Loại này có 3 dạng cơ bản

a Bài toán cho hiệu điện thế, tìm điện tích trên các tụ điện mắc thành bộ

- Sử dụng công thức Q = CU Chú ý hiệu điện thế U của đoạn mạch nào thì điện tích Q là của đoạn mạch đó

- Nếu có bộ tụ thì các bước cơ bản là : tìm điện dung tương đương của bộ tụ ; Tính Q của bộ ; Tính U trên từng đoạn ; Tính Q của từng tụ Việc tính toán có thể theo trình tự là mạch song song tính U trước (vì

U giống nhau), mạch nối tiếp tính Q trước (vì Q giống nhau)

- Công thức sau rất quan trọng : nếu các tụ nối tiếp thì Q = Q1 = Q2 =…= Qn Nếu các tụ mắc song song thì Q = Q1 + Q2 +…+ Qn

b Bài toán ngược, cho điện tích trên các bản tụ, tìm hiệu điện thế và điện dung của tụ

- Bài toán này đi từ trong ra ngoài, tức là từ các tụ đi đến bộ tụ

- Cách làm cơ bản như bài toán xuôi

c Bài toán thay đổi điện dung, điện tích của tụ

- Theo công thức Q = CU, khi thay đổi điện dung mà hệ cô lập thì điện tích không đổi, do đó hiệu

điện thế phải thay đổi Nó biến đổi tỉ lệ nghịch với điện dung

Hình 1.3

- Nếu điện tích biến đổi ở một tụ thì theo định luật bảo toàn điện tích, phải có sự thay đổi điện tích ở

tụ thứ hai nào đó Hãy tìm ra các tụ đó và dùng định luật bảo toàn điện tích cho chúng Nhưng chú ý đến dấu vì các tụ đều có hai loại điện tích khác nhau

Thí dụ : Cho hệ các tụ điện mắc như hình vẽ 1.4 Trong đó : UAB = 2V ;

C1 = C2 = C4 = 6μF ; C3 = 4μF Tính điện tích các tụ và điện lượng di chuyển qua khóa K khi đóng K

- Hướng dẫn giải :

- Khi K mở, C1nt [(C2 nt C3)//C4]

(hình 1.4a) Vì C2 nối tiếp với C3 nên

điểm N cô lập và điện tích QN = 0 ;

6 12

1 Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không Khi khoảng cách giữa chúng là r = 2cm thì

chúng đẩy nhau với một lực là F = 1,6.10–4 N Tìm độ lớn các điện tích đó Khoảng cách r'giữa chúng phải là bao nhiêu để lực tác dụng là F' = 2,5.10–4N ?

2 Cho hai điện tích điểm q1, q2 cách nhau 30cm trong không khí, lực tác dụng giữa chúng là F Nếu đặt chúng trong dầu thì lực này yếu đi 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng một khoảng bằng bao nhiêu

để lực này vẫn là F ?

3 Hai chất điểm giống nhau, mỗi cái nhận được 106 êlectron Tìm khối lượng mỗi chất điểm để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn

4 Hai quả cầu nhỏ tích điện giống nhau đặt trong không khí cách nhau một đoạn 1m, đẩy nhau với

một lực 1,8N Điện tích tổng cộng của chúng là 3.10–5C Tìm điện tích mỗi quả cầu

5 Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau mang các điện tích q1 ,q2 trongkhông khí cách nhau 2cm Chúng đẩy nhau với lực F = 2,7.10–4N Cho hai quả cầu chạm nhau rồi đưa về vị trí cũ thì chúng đẩy nhau với lực F’= 3,6.10–4N Tính q1, q2.

6 Ba điện tích điểm q1 = –10–8C, q2 = 2.10–8C, q3 = 4.10–8C lần lượt đặt tại ba điểm A,B,C trong

Hình 1.4

Hình 1.4a

Hình 1.4b

không khí với AB = 5cm, AC = 4cm, BC = 1cm Tìm lực tác dụng lên mỗi điện tích

7 Ba điện tích điểm q1 = 4.10–8C ; q2 = –4.10–8C ; q3 = 5.10–8C đặt trong không khí tại ba đỉnh A, B,

C của tam giác đều cạnh a = 2cm Xác định các vectơ lực tác dụng lên ba điện tích

8 Hai điện tích q1 = 4.10–8C ; q2 = –8.10–8C đặt tại A, B trong nước có hằng số điện môi bằng 81 Xác định lực tác dụng lên q3 = 2.10–8C đặt tại điểm C trong nước với CAAB, biết CA = 3cm, AB = 4cm

9 Hai điện tích điểm q1 = 2.10–8C ; q2 = 1,8.10–7C đặt tại A, B trong không khí với AB = 12cm Đặt một điện tích q3 ở điểm C Hỏi C nằm ở đâu để q3 cân bằng ? Cân bằng này bền hay không bền ? Tìm dấu

và độ lớn của q3 để q1, q2 cũng cân bằng

10 Cho hai điện tích dương q1 = q và q2 = – 4q đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau một khoảng a = 30cm Phải chọn một điện tích thứ ba q0 như thế nào và đặt ở đâu để hệ cân bằng ? Trong trường hợp :

a q1 và q2 được giữ cố định

b q1 và q2 không được giữ cố định

11 Ở mỗi đỉnh hình vuông cạnh a đặt một điện tích q = 10–8C Xác định dấu, độ lớn của điện tích điểm q0 đặt tại tâm hình vuông để hệ điện tích cân bằng ?

12 Hai quả cầu nhỏ giống nhau có khối lượng m = 0,1g, mang cùng điện tích

q = 10–8Cđược treo vào cùng một điểm bằng hai dây mảnh trong không khí Khoảng cách giữa hai quả cầu là a = 3cm Tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng (g = 10m/s2)

B CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

1 Một quả cầu nhỏ mang điện tích q =10–6 C Xácđịnh vectơ cường độ điện trường tại điểm M cách tâm quả cầu 12cm Tìm lực tác dụng lên điện tích điểm q0 = –5.10–6C đặt tại điểm đó

2 Cho hai điện tích điểm q1 = 8.10–8C ; q2 = –8.10–8C Đặt tại A, B trong không khí với AB = 10cm Xácđịnh vectơ cường độ điện trường tại :

a trung điểm O của AB

b điểm M với MA = 5cm, MB = 15cm

3 Hai điện tích điểm q1 = –4.10–8C ; q2 = 4.10–8C đặt tại A, B trong không khí với AB = 6cm Xácđịnh vectơ cường độ điện trường tại điểm M trên trung trực AB, cách AB một đoạn 4cm

4 Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10–8C đặt tại hai điểm A, B trong không khí với AB = 8cm Một điểm

M trên trung trực AB, cách AB một đoạn h Xác định h để cường độ điện trường tại điểm M cực đại

5 Hai điện tích điểm q1, q2 đặt tại hai điểm A và B cách nhau 60cm Khi đó điện trường tại điểm C nằm trên đoạn AB, cách A 20cm là 2160V/m Nếu đổi chỗ của q1 và q2 thì điện trường tại C sẽ có độ lớn

8 Một con lắc điện có l = 0,5m, đặt trong điện trường đều có phương ngang, E = 3000V/m Quả cầu

tích điện q = 4C Ở trạng thái cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc  Nếu đổi chiều điện trường thì vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng cũ 0,5m Hãy xác định khối lượng của quả cầu

C CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG - ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ

1 Một điện tích q =10 –8C dịch chuyển dọc theo các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 20cm đặt trong điện trường đều E = 3000V/m Tính công thực hiện để dịch chuyển q theo các cạnh AB, BC, CA, biết điện trường có hướng BC

2 Êlectron chuyển động không vận tốc đầu từ A đến B trong điện trường đều có UBA = 45,5V Tìm vận tốc êletron tại B

3 Hai bản kim loại phẳng đặt nằm ngang, song song và cách nhau d = 10cm Hiệu điện thế giữa hai

bản U = 100V Một êlectron có vận tốc đầu vo = 5.106m/s chuyển động dọc theo đường sức về phía bản

âm Êlectron chuyển động thế nào ? Giả định cho điện trường là đều và bỏ qua trọng lượng của êlectron

4 Hai bản kim loại phẳng đặt nằm ngang, song song và cách nhau d = 1cm Hiệu điện thế giữa hai

bản U = 1000V Một giọt thủy ngân nằm lơ lửng chính giữa hai bản Hiệu điện thế giữa hai bản giảm còn U’ = 995V Hỏi bao lâu sau giọt thủy ngân rơi chạm bản dưới ?

5 Xét một tam giác vuông ABC vuông tại A trong một điện trường đều có

E = 4.103V/m sao cho AB song song với các đường sức Chiều điện trường hướng từ A đến B AB = 8cm,

AC = 6cm Tính UAB và UBC Tính công cần thiết để dịch chuyển một êlectron từ C đến B

6 Giữa hai điểm A, B có hiệu điện thế bằng bao nhiêu nếu có một điện tích

q = 10 – 6C thu được năng lượng W = 2.10 –4J khi dịch chuyển từ A đến B ?

7 Một êlectron bay với vận tốc v = 1,2.107m/s từ điểm có điện thế V1 = 600V theo hướng của điện trường Hãy xác định điện thế V2 tại điểm mà êlectron dừng lại

8 Giữa hai điểm M, N có UMN = 100V Tính công của lực điện trường khi một êlectron dịch chuyển

2 Tính điện dung tương đương của bộ tụ, điện tích và hiệu điện thế

mỗi tụ trong các hình 1.6 Biết C1 = 2F, C2 = 4F, C3 = 6F, U = 100V

;

3 Hai tụ không khí

phẳng có C1 = 0,2F, C2 =

0,4F, mắc song song Bộ tụ

được tích điện với U = 450V

rồi ngắt khỏi nguồn Lấp đầy

tụ C2 bằng chất điện môi có

 = 2 Tính hiệu điện thế bộ

tụ và điện tích mỗi tụ

4 Một tụ điện phẳng

không khí, hai bản hình vuông cạnh a = 20cm, khoảng cách giữa hai bản là b = 5mm

a Nối hai bản với hiệu điện thế 50V Tính điện tích của tụ điện

b Đưa đồng thời cả hai bản tụ vào trong một môi trường có hằng số điện môi  = 4 Tính điện tích lúc này của tụ điện

5 Hai tụ C1 = 3F, C2 = 2F, được tích điện đến hiệu điện thế U1 = 300V và U2 = 200V Sau đó ngắt

tụ khỏi nguồn và nối từng bản mỗi tụ với nhau Tính hiệu điện thế bộ tụ, điện tích mỗi tụ và điện lượng qua dây nối trong 2 trường hợp :

1 Nối các bản cùng dấu với nhau 2 Nối các bản trái dấu với nhau

6 Hai tụ phẳng có C1 = 1F, C2 = 0,2F chịu được hiệu điện thế tối đa U1 = 200V, U2 = 600V

Hình 1.5

Hình 1.6

Khoảng cách giữa các bản đều bằng 0,02mm, khoảng không gian giữa hai tụ có chất điện môi  = 5

a Tính diện tích mỗi bản tụ

b Tính điện dung của bộ tụ và hiệu điện thế lớn nhất mà bộ tụ có thể chịu được khi

+ mắc nối tiếp ;

+ mắc song song

7 Cho C1 = 2F, C2 = 6F và C3 = 16F mắc theo sơ đồ như hình 1.7

a Biết điện trường cực đại mà mỗi tụ chịu được là E = 3.105V/m Khoảng

cách giữa hai bản tụ lần lượt là d1 = 0,08mm, d2 = 0,09mm, d3 = 0,05mm Hãy

xác định hiệu điện thế cực đại có thể đặt vào bộ tụ

b Khi mắc bộ tụ với hiệu điện thế U = 40V thì điều gì sẽ xảy ra

8 Một tụ điện phẳng có điện dung C0 = 1F, khoảng cách giữa hai bản tụ

là d = 5mm

a Điện dung của tụ này sẽ bằng bao nhiêu nếu giữa hai bản tụ đặt 1 tấm kim loại song song và đối diện với hai bản, có chiều dày 1mm

b Nối 2 bản tụ với U = 200V Cho bản kim loại di chuyển tới sát một bản tụ Trong quá trình đó tụ

có bị đánh thủng hay không ? Biết rằng khi điện trường trong không khí đạt tới giá trị 3.106V/m thì không khí trở thành dẫn điện

9 Bốn tấm kim loại A, B, C, D giống nhau đặt song song cách đều Diện tích mỗi tấm là S = 1m2, khoảng cách giữa hai tấm liên tiếp là d = 1mm Hãy tìm điện dung tương đương của bộ tụ được tạo thành như sau :

a Hai cực tụ là A và D

b Hai cực là B và C, A nối với D

10 Một hạt điện tử bay vào khoảng không gian giữa hai tấm kim loại của một tụ điện phẳng với vận

tốc ban đầu v0 = 2,5.107m/s theo hướng nghiêng góc  = 15o so với tấm tích điện dương, độ dài mỗi tấm l

= 5cm, khoảng cách giữa hai tấm d = 1cm Tính hiệu điện thế giữa hai tấm biết rằng khi ra khỏi tụ điện, hạt điện tử bay theo hướng song song với hai tấm

IV ĐÁP ÁN THAM KHẢO

Khi đặt trong dầu, lực tương tác giữa 2 điện tích yếu đi 2,25 lần nên  2, 25

Khi đặt ngoài không khí lực tương tác giữa hai điện tích là F k q q1 22

.2.10

Để hệ 3 điện tích cân bằng thì lực điện do 2 điện tích bất kì tác dụng lên điện tích còn lại phải bằng 0

Để điện tích q cân bằng thì 3 q phải nằm giữa 3 q q 1, 2

Để q1, q2 cũng cân bằng thì q phải mang điện tích âm 3

13

Mà r2r130r130cm r, 260cm

b q1 và q2 không được giữ cố định

Hệ cân bằng khi vị trí của q0 giống như câu a nhưng q0 phải mang điện tích âm

Điều kiện cân bằng của q1 là

C Xác định dấu, độ lớn của điện tích điểm q0 đặt tại tâm

hình vuông để hệ điện tích cân bằng ?

Do tại mỗi đỉnh của hình vuông đều đặt một điện tích q có

dấu và độ lớn như nhau nên mọi điện tích đặt tại tâm của hình

vuông nói trên đều trong trạng thái cân bằng nên hệ cân bằng

khi hợp lực tác dụng lên điện tích tại mỗi đỉnh của hình

22

q

a a

2 2

+ Phương: nằm trên đường thẳng nối từ điểm M đến tâm quả cầu

+ Chiều: Hướng ra xa quả cầu (do q > 0)

a trung điểm O của AB

b điểm M với MA = 5cm, MB = 15cm

a Gọi E1

,E2

lần lượt là cường độ điện trường do điện tích q1, q2 gây ra tại O

+ Do O là trung điểm của AB nên: OA OA AB 5 cm  0, 05 m 

3

Hai điện tích điểm q1 = –4.10–8C ; q2 = 4.10–8C đặt tại A, B trong không khí với AB = 6cm Xácđịnh vectơ cường độ điện trường tại điểm M trên trung trực AB, cách AB một đoạn 4cm

+ Gọi E E lần lượt là cường độ điện trường do điện tích 1, 2 q q gây ra tại M 1, 2

+ Vì độ lớn hai điện tích bằng nhau và điểm M các đều hau điện tích ( do nằm trên đường trung trực của AB)

8 9

được biểu diễn như hình vẽ:

+ Vì E1E2 nên ME EE là hình thoi nên: 1 2

0 1

+ Do ME EE là hình thoi nên ME song song với AB Vật vecto cường 1 2

độ điện trường tổng hợp tại M có điểm đặt tại M, phương ME, chiều từ

+ Gọi E E lần lượt là cường độ điện trường do điện tích 1, 2 q q gây ra tại M 1, 2

+ Vì độ lớn hai điện tích bằng nhau và điểm M các đều hau điện tích ( do nằm trên đường trung trực của AB)

được biểu diễn như hình vẽ:

+ Vì E1E2 nên ME EE là hình thoi nên: 1 2

3 32

2 22

+ Giả sử q q trái dấu 1, 2

Điện trường tại C do các điện tích tác dụng lên trong hai trường hợp là:

E



8 2

Thay số và giải hệ phương trình ta không thu được giá trị nào của AC

7 Tại các đỉnh A,C của một hình vuông ABCD đặt q1 = q2 = q Hỏi phải đặt tại B điện tích q3 bằng bao nhiêu để cường độ điện trường tại D bằng không ?

8 Một con lắc điện có l = 0,5m, đặt trong điện trường đều có phương ngang, E = 3000V/m Quả cầu tích

điện q = 4C Ở trạng thái cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc  Nếu đổi chiều điện trường thì vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng cũ 0,5m Hãy xác định khối lượng của quả cầu

Theo đề ta có hình vẽ bên

Cùng một điện tích và cùng độ lớn cường độ điện trường nên độ lớn lực điện trường ở hai thời điểm trước

và sau khi đổi chiều điện trường là như nhau nên lực điện tác dụng lên điện tích trong hai trường hợp là như nhau tại 2 thời điểm

+ Electron mang điện tích âm trong điện trường, lực điện hướng

ngược chiều điện trường Suy ra gia tốc ngược hướng điện trường

và ngược hướng chuyển động của e Do vậy, electron chuyển động

1, 758.10 /9,1.10 0,1

U q

4

+ Khi giọt thủy ngân nằm lơ lửng (cân bằng) giữa hai bản:

1 1

5.10

0, 510

Điện dung của từng tụ:

td

Q Q Q C U   C Điện thế mỗi tụ là:

1

1

1

2 2

2 3 3

3

10954,52

109

27, 254

10918,176

1

1

16783,52

7,07.109.10 4 9.10 4 5.10

2,83.109.10 4 9.10 4 5.10

780520

Điện tích của bản A trước và sau khi nối là: 1

' 1

900780

b Khi nối các bản trái dấu, sẽ có sự phân bố lại điện tích trên các bản Giả sử điện tích các tụ lúc này lần lượt là Q1' và Q2' và dấu của chúng như hình b:

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho nối A – M:

1

2 2

2

.9.10 4 d 10 9.10 4 0.02.10

0, 455

.9.10 4 d 0, 2.10 9.10 4 0.02.10

0,095

Hiệu điện thế lớn nhất có thể mắc vào mạch: Umax U1U2800V

Khi tụ mắc song song:

5 3 1max 1

21313,31 1516

Nhìn vào các hiệu điện thế, ta có thể thấy, U và 3 U không vượt quá điệu điện thế cực đại của 2

các tụ C C nên chúng hoạt động bình thường 3; 2 U1U1max nên tụ điện C bị đánh thủng 1

8

Sau khi đặt một tấm kim loại song song, ta sẽ tạo ra hệ các tụ nối tiếp nhau như hình:

Bộ tụ lúc này gồm các tụ mắc nối tiếp

2

0.9.10 4 d 10 9.10 4 5.10

1801

Điện dung của bộ tụ thỏa mãn:

a Bộ tụ lúc này gồm ba tụ mắc nối tiếp;

Điện dung mỗi tụ là:

9

8,84.109.10 4 9.10 4 10

b Khi nối tụ theo yêu cầu, ta được hình vẽ, khi ấy ta có thể viết lại mạch như hình dưới:

Khi ấy, điện dung tương được có là:

C

C2

3

C1

9 9

2 3 1

10

+ Chuyển động của hạt được phân tích thành hai chuyển động Theo phương ngang, hạt chuyển động thẳng đều, với vận tốc ban đầu v0x v0cos, theo phương thẳng đứng, hạt chuyển động biến đổi đều với vận tốc đầu v0y v0sin

+ Phương trình vận tốc theo các trục: 0

0

cossin

 

0 0

+ Phương trình chuyển động theo phương Ox:xv0cost

Khi ra khỏi điện trường thì xLv0costx  2

CHƯƠNG 2: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

 có thể cho biết tác dụng của dòng điện mạnh hay yếu nên được sử dụng

và gọi là cường độ dòng điện

- Vì Δq không tỉ lệ với Δt nên I chỉ là giá trị trung bình Nếu Δt rất nhỏ thì I là cường độ dòng điện tức thời (tương tự như vận tốc tức thời trong chuyển động cơ học)

- Nếu Δq tỉ lệ với Δt thì I không đổi và có thể tính theo công thức q

It

 (q là điện lượng chuyển qua tiết diện dây dẫn trong khoảng thời gian t bất kì)

- Chương này chỉ khảo sát dòng điện không đổi Đó là dòng điện có chiều và I không đổi

2 Như đã biết, để có dòng điện phải có vật dẫn và hiệu điện thế đặt vào vật Do đó cần phải có một

dụng cụ để tạo ra và duy trì hiệu điện thế Đó chính là nguồn điện Vậy làm thế nào để nguồn điện làm được như vậy ?

- Khi ta nối giữa hai điểm M, N có hiệu điện thế UMN > 0, tức là điểm M có tích tụ các điện tích dương, điểm N tích tụ điện tích âm Nối MN bằng dây dẫn thì lực điện trường làm các điện tích dương dịch chuyển từ M đến N và do đó UMN sẽ giảm dần

- Để duy trì hiệu điện thế này cần phải làm ngược lại, mang điện tích dương từ N đến M Nhưng lực điện trường không làm được điều này, vì vậy, phải có một lực khác, gọi là lực lạ Như vậy, trong nguồn điện phải có một lực lạ nào đó, có thể là lực hóa học (như trong các pin, acquy) hay lực từ (như trong các máy phát điện)

- Khi lực lạ sinh công làm dịch chuyển điện tích dương q từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao thì nó sinh ra một công A Đại lượng E =A

q cho biết khả năng sinh công lớn hay nhỏ của nguồn và

do đó cho biết hiệu điện thế có thể tạo ra là lớn hay nhỏ gọi là suất điện động

- Trên thực tế người ta thường ghép nhiều nguồn thành bộ để tăng suất điện động và giảm điện trở trong của nguồn

3 Dựa vào các tác dụng của dòng điện, người ta chế tạo ra các dụng cụ điện để phục vụ con người

- Có hai loại dụng cụ cơ bản là dụng cụ biến đổi điện năng thành nhiệt (bếp điện, bàn là, lò sưởi…)

gọi là dụng cụ tỏa nhiệt và các dụng cụ biến điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, hóa năng… (động cơ điện, chuông điện…) gọi là các máy thu

- Trên thực tế các máy thu đều có một phần tỏa nhiệt Phần nhiệt này là phần điện năng bị hao phí Thí dụ, các quạt máy là dụng cụ biến điện năng thành cơ năng nhưng khi hoạt động đều bị nóng lên Điều này có hại và cần phải giảm hao phí nhiệt trên các máy thu

- Khi máy thu hoạt động thì tương tự như ta mắc một nguồn điện có suất điện động E’ xung đối với một nguồn E khác Đại lượng E’ được gọi là suất phản điện của máy thu Mỗi máy thu có một giá trị E’

và điện trở tỏa nhiệt r’ khác nhau

4 Hiệu điện thế tạo ra dòng điện, do đó cường độ dòng điện phải phụ thuộc vào hiệu điện thế và vào

suất điện động của nguồn Định luật Ôm cho biết các mối quan hệ này và nhờ nó, ta có thể xác định được

I nếu biết U, E và ngược lại Có 3 trường hợp mạch điện khác nhau nên có thể tạm gọi là có 3 định luật

Ôm

- Định luật Ôm cho đoạn mạch (hở) chỉ chứa điện trở R (dụng cụ tỏa nhiệt) : I U

5 Điện năng và công suất tiêu thụ của mạch điện Khi sử dụng các dụng cụ điện thì chúng đã tiêu thụ

năng lượng

- Công suất điện là điện năng dụng cụ điện hoặc mạch điện tiêu thụ trong một giây Nếu biết công suất điện có thể dễ dàng tính điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian t

- Công thức công suất điện tổng quát : P = U.I Điện năng : A = U.I.t

- Trong trường hợp chỉ có dụng cụ tỏa nhiệt R thì gọi là công suất nhiệt :

P = RI2 và điện năng tiêu thụ chính là nhiệt lượng tỏa ra : A = Q = RI2t

6 Công suất và hiệu suất nguồn

- Điện năng tiêu thụ của mạch điện hoàn toàn do nguồn cung cấp Công suất của nguồn điện cho biết điện năng nó có thể cung cấp cho mạch điện trong một giây : P n= EI

- Khi hoạt động, các nguồn cũng tiêu thụ điện năng do sự tỏa nhiệt của điện trở trong Đó là phần năng lượng hao phí Nguồn càng ít hao phí càng tốt Đại lượng cho biết nguồn hao phí ít hay nhiều là hiệu suất nguồn

1 Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa R

Thực chất loại bài tập này đã làm ở THCS, phần này chỉ nhắc lại Hai kiến thức cơ bản cần sử dụng

Loại này có hai dạng cơ bản

a Bài toán thuận, biết hiệu điện thế U, tìm I qua các điện trở

- Đầu tiên thường phải tìm điện trở toàn mạch rồi áp dụng định luật Ôm tìm I mạch chính

- Từ đó tìm hiệu điện thế trên từng đoạn một rồi suy ra cường độ dòng điện qua các điện trở

b Bài toán ngược, biết I qua điện trở, tìm U và các đại lượng khác Bài này toán làm ngược lại với

bài toán thuận

2 Định luật Ôm cho mạch kín

nhiều, chỉ có điều thay vì chỉ dùng định luật Ôm đoạn mạch thì phải dùng cả

định luật Ôm cho mạch kín

Loại này có hai dạng cơ bản và cách giải giống loại 1

a Bài toán thuận, biết E nguồn, tìm I qua các điện trở

-Thứ nhất khi làm bài tập này cần phải biết tính suất điện động và điện trở

trong của bộ nguồn Lưu ý rằng, các nguồn mắc song song phải có các cực cùng

tên đấu chung với nhau và phải có cùng suất điện động Các nguồn mắc nối tiếp

phải có các cực khác tên nối với nhau và có thể khác suất điện động

- Thứ hai là phải phân biệt nguồn và máy thu vì chúng thường có kí hiệu

giống nhau Nếu có hai nguồn mắc xung đối nhau thì nguồn có suất điện động

lớn hơn sẽ có vai trò là nguồn, cái còn lại sẽ là một máy thu

b Bài toán ngược, biết I, tìm E, E’ và các đại lượng khác

Thí dụ : Cho mạch điện như hình.2.1 ; R1 = R2 = R3 = 40Ω ; R4 = 30Ω ;

r = 10Ω ; RA = 0 Ampe kế chỉ 0,5A Tính suất điện động nguồn

- Hướng dẫn giải :

Dòng điện từ cực dương của nguồn đến A sẽ qua R1 và ampe kế

Do đó I = I1 + Ia

Vẽ lại mạch điện sao cho thấy ngay cách mắc các điện trở như

hình Khi vẽ lại như vậy ta đã chập điểm A và B lại, do đó không còn

thấy ampe kế nữa Hình 2.2

thức này (để xác định nguồn hay máy thu : dòng điện chạy vào cực âm

là nguồn, chạy vào cực dương là máy thu) Nếu chưa biết thì phải giả

thiết dòng điện chạy theo một chiều nào đó và kết quả cuối cùng nếu

tính ra I > 0 thì giả thiết chiều là đúng, nếu I < 0 thì giả thiết chiều là sai,

dòng điện phải chạy ngược lại nhưng giá trị tuyệt đối của nó vẫn đúng

Loại này có hai dạng cơ bản và cách giải giống loại 1 và 2

a Bài toán thuận, biết hiệu điện thế U trên một đoạn mạch chứa

nguồn, tìm I qua các điện trở

b Bài toán ngược, biết I qua điện trở, tìm U trên một đoạn mạch

chứa nguồn và các đại lượng khác

c Thí dụ : Cho mạch điện như hình 2.3 ; E1=20V ; R = 2Ω ; r1 =

1Ω ; r2 = 0,5Ω ; Dòng điện qua nhánh chứa nguồn E1 là 4A Tìm E2 và

cường độ dòng điện qua các nhánh còn lại

- Hướng dẫn giải :

- Vì E1 khác E2 nên hai nguồn này không mắc song song với nhau Do đó ta dùng định luật Ôm cho đoạn mạch có chứa nguồn

- Để có thể viết công thức, ta giả sử chiều của dòng điện trong 3 đoạn mạch đều từ A sang B Khi đó

cả E1 và E2 đều được giả thiết là nguồn vì dòng điện chạy vào cực âm của nó : AB 1

1

1

UI

 (3)

- Từ (1) tìm được UAB = –16V Điều này vô lí vì nếu thế thì dòng điện không thể chạy trong nhánh 1

từ A đến B Vậy chiều đúng của I1 phải là từ B đến A và E1 là suất phản điện Viết lại phương trình (1) :

- Chiều của I2 là phù hợp vì E2 là suất điện động của nguồn và I2 = I1+ I

= 12 + 4 =16A Thế kết quả này vào (2) ta có : E 2 = 32V

4 Công suất tiêu thụ của đoạn mạch và công suất nguồn

Loại này có hai dạng cơ bản

a Tính công suất và điện năng tiêu thụ của từng dụng cụ điện và của cả mạch điện Các công thức

phải sử dụng là :

- Tổng quát : P = U.I và A = U.I.t

- Công suất nhiệt và nhiệt lượng tỏa ra : P = RI2 và Q = RI2t

- Công suất máy thu : P = E’I + r’I2 Hiệu suất của máy thu :

2

H'' I r ' I ' r ' I U

- Hướng dẫn giải :

Ta có P = U.I = (E–Ir)I = E.I – I2r Thay số vào ta có phương trình : 1,6I2 – 20I + 60 = 0 Nghiệm của

nó là I = 5A và I’=7,5A Như vậy có 2 trường hợp :

Công suất qua đèn 1 là P 1 = U2/Rd = 122/4 = 36W

Cường độ dòng điện qua đèn 2 là I2 = U/Rd + 2 = 2A Công suất đèn 2 là P 2

1 R 2

R

E,r

2 D 1 D

Hiệu suất nguồn : H = U

E = 12/20 = 0,6 = 60%

- Trường hợp 2 I’=7,5A

Làm tương tự có kết quả : P 1 = 41,8W ; P 2 = 7,9W ; H = 0,4

5 Cách vẽ lại mạch điện

Bước 1: Đặt tên cho các điểm nút trong mạch điện

Bước 2: Xác định các điểm có cùng điện thế: các điểm được nối với nhau bởi dây dẫn hoặc ampe kế có

điện trở không đáng kể

Bước 3: Xác định điểm đầu và điểm cuối của mạch điện

Bước 4: Liệt kê các điểm nút của mạch điện theo hàng ngang theo thứ tự các nút trong mạch điện ban

đầu, điểm đầu và điểm cuối của mạch điện để ở hai đầu của dãy hàng ngang, mỗi điểm nút được thay thế bằng một dấu chấm, những điểm nút có cùng điện thế thì chỉ dùng một chấm điểm chung và dưới chấm điểm đó có ghi tên các nút trùng nhau

Bước 5: Lần lượt từng điện trở nằm giữa hai điểm nào thì đặt các điện trở vào giữa hai điểm đó

Ví dụ ( Bài 2.22 – trang 23 – sách bài tập vật lý 11 nâng cao )

Cho mạch điện như hình vẽ 1

Bước 1: Đặt tên cho các điểm nút A, B, C, D, E, F, H như hình vẽ 1

Bước 2: Xác định các điểm có cùng điện thế : VC = VD = VE = VB

Bước 3: Xác định điểm đầu mạch điện:A; và điểm cuối của mạch điện (B,C,D,E)

Bước 4: Liệt kê các điểm nút của mạch điện theo hàng ngang như hình 2

Bước 5: Lần lượt từng điện trở nằm giữa hai điểm nào thì đặt các điện trở vào giữa hai điểm đó ( Hình 3

) Cụ thể:

Điện trở R1 nằm giữa hai điểm A và F

Điện trở R2 nằm giữa hai điểm F và H

Điện trở R3 nằm giữa hai điểm H và B

Điện trở R4 nằm giữa hai điểm A và C ( cũng là nằm giữa A và B )

Điện trở R5 nằm giữa hai điểm F và D ( cũng là nằm giữa F

và B )

Điện trở R6 nằm giữa hai điểm H và E ( cũng là nằm giữa H

và B )

Bước 6: Áp dụng các công thức đặc điểm của đoạn mạch

song song và nối tiếp, ta dễ dàng tính toán được các đại

lượng theo yêu cầu của đề bài (Trong nội dung giới hạn của

đề tài, tôi chỉ tập trung về việc vẽ lại mạch điện, còn việc

giải bài toán khi đã có sơ đồ mắc tôi không đề cập đến ở đây vì vẫn

tuân theo cách giải thông thường)

Ví dụ áp dụng: Các ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có

điện trở rất lớn

Đáp số:  R1// R3// R4 nt  R5//  R6ntR7 

III BÀI TẬP TỰ LUẬN

A ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH ĐIỆN

1 Cho mạch điện như hình 2.5 R1 = 15 ; R2 = R3 = R4 = 10

UAB = 30V Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ ampe

kế

2 Cho mạch điện như hình 2.6 UAB = 9V ; R1 = 8 ; R2 = 2 ; R3

= 4 ; R4 = 4 ; RA = 0 Tìm số chỉ và chiều của dòng điện qua ampe

kế

3 Cho mạch điện như hình 2.8 UAB = 16V ; R1 = 6 ; R2 = 12 ;

RA = 1 ; Rx là biến trở

a Rx = 18 Tính số chỉ của ampe kế

b Rx có giá trị bao nhiêu khi ampe kế chỉ 1A

c Khi Rx giảm thì số chỉ của ampe kế tăng hay giảm

4 Cho mạch điện như hình 2.9 U = 18V ; R1 = R3 = 3Ω ; R2 = 4Ω ; R4 = 6Ω ; I1 = 3A Hãy xác định

Rx và số chỉ của ampe kế

5 Cho mạch điện như hình 2.10 R1 = 15 Ω ; R2 = R3 = R4 = 10Ω IAB = 3A Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của ampe kế

6 Cho mạch điện như hình 2.11

UAB = 12V ; R1 = 3 ; R2 = 4 ; R3 = 5 Hãy xác định số chỉ của các vôn kế

7 Cho mạch điện như hình 2.12

HK