Bài giảng Vật lí 11 - Bài 9: Định luật ôm đối với toàn mạch

Bài giảng Vật lí 11 - Bài 9: Định luật ôm đối với toàn mạch với những kiến thức định luật ôm đối với toàn mạch, mạch điện có nguồn điện, trường hợp mạch ngoài có máy thu điện.

KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1: Nêu nội dung và biểu thức định luật Jun – Lenxơ ? Câu 2: Nêu công thức tính công của nguồn điện khi có

dòng điện I chạy qua nguồn điện trong thời gian t? Ghi chú các đại lượng trong công thức?

Trả lời:

Câu 1: Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó

Biểu thức đñịnh luật Jun- Lenxơ: Q=RI 2 t

Câu 2: Biểu thức tính công của nguồn điện: A= qU=EIt

Trong đó: + E: Suất ñiện ñộng của nguồn điện.

+ I: Cường ñộ dòng điện trong mạch.

+ t: thời gian dòng điện chạy trong mạch

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

Bài 9 ĐỊNH LUẬT ÔM CHO TOÀN MẠCH

Xét mạch điện kín như hình vẽ:

R

r , E

I

Trong mạch điện kín, dòng điện I liên hệ với suất điện

động, điện trở trong r, điện trở ngoài R như thế nào?

Tìm phương án thiết lập mối liên hệ đó?

- Phương pháp năng lượng - Phương pháp thực nghiệm

I Định luật Ôm đối với toàn mạch.

+ Xét mạch điện như hình vẽ:Nguồn điện

cĩ sđđ E điện trở trong r, mạch ngồi cĩ điện trở RN , xét

trong thời gian t, dịng điện trong mach I.

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

1- Mạch điện có nguồn điện:

Công mà nguồn điện E thực hiện trong thời gian t?

+ Cơng mà nguồn điện thực hiện trong thời gian t: A= EIt

Nhiệt lượng toả ra trên toàn mạch?

+ Nhiệt lượng toả ra trên toàn mạch: Q=(RN+r)I2.t

Theo định luật bảo toàn

và chuyển hoá năng lượng

ta có điều gì?

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

Q=A -> EIt =(RN+r)I2.t ->E=(RN+r)I

r R

E I

+

=

⇒

R N

r E,

I

*Nội dung định luật ôm cho toàn mạch:

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 đó.

Từ biểu thức định luật ôm cho toàn mạch

em hãy phát biểu nội dung của định luật?

-+

I.Định luật Ôm đối với toàn mạch.

+ UN = IRN là hiệu điện thế mạch ngoài (độ giảm thế mạch ngồi Ir: độ giảm thế trong nguồn

UN =E - Ir

E I

RN r

=

+ E = IRN + Ir

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

1- Mạch điện có nguồn điện:

Nhận xét quan hệ giữa U N và I?

R

r E,

mA

V

+ Hàm của UN theo I là nghịch biến khi I tăng thì UN giảm

+ Khi I=0 hoặc r ≈ 0 thì UN=E, (HĐT giữa hai cực của nguồn điện bằng sđđ của nguồn điện)

+ Cách phát biểu khác của định luật ôm cho toàn mạch: Suất

điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

2.Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện.

R N

r E,

I

p

p, r E

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

I Định luật Ôm đối với toàn mạch.

+ +

-Sự khác nhau gữa nguồn

điện và máy thu?

+ Cơng do nguồn điện thực hiện: A=EIt

+Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở RN, r: Q=(R N +r)I 2 t

+Điện năng tiêu thụ ở máy thu: A’=E p It+r p I 2 t

+Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

A = A’ + Q ⇒ EIt = E Itp + r I tp 2 + R I tN 2 + rI t2

p

p

-I

E E

⇒ =

+ +

+ Nguồn điện: dòng điện có chiều đi ra từ cực dương

+ Máy thu: dòng điện có chiều đi vào cực dương

I I

Điện năng tiêu thụ

ở máy thu?

Công thức định luật Ôm đối với

toàn mạch chứa nguồn và máy thu điện mắc nối tiếp.

1 Hiện tượng đoản mạch:

+ Khi cĩ đoản mạch, nhiệt toả ra trong nguồn lớn Q=I2 rt ->

gõy chỏy, hỏng nguồn điện hoặc cỏc thiết bị điện

+ Khi mạch điƯn trong gia đỡnh bị đoản mạch có thĨ gây hoả hoạn, cháy nỉ rất nguy hiĨm

r R

E I

+

=

* Để trỏnh hiện tượng đoản mạch xảy ra đối với mạng

điện gia đỡnh, người ta thường dựng cầu ch ỡ hoặc atụmat mắc nối tiếp trước cỏc tải tiờu thụ

+Hiện tượng đoản mạch xẩy ra khi điện trở

mạch ngoài nhỏ khụng đỏng kể (RN ≈ 0)->

Imax= E/r (r cú giỏ trị nhỏ)

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ễM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

II- Nhận xột:

R N

r E,

I

Hiện tượng đoản mạch

xảy ra khi nào?

I

Hiện tượng đoản mạch

cú tỏc hại gỡ?

Để giảm tỏc hại khi đoản mạch xẩy ra ta làm cỏch nào?

8h30 29/10, đám cháy tại tổng kho Sacombank

Ngọn lửa hung dữ âm ỉ cháy suốt 18 giờ,

gây thiệt ban đầu ước tính lên tới hơn một triệu USD.  Nguyên nhân ban đầu được Phòng cảnh sát PCCC tỉnh Bình Dương xác định do chập điện.

BÀI 9-ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

II- Nhận xét:

2- Hiệu suất của nguồn điện:

Hiệu suất là gì?

ó

c ich

TP

A H

A

=

Trong mạch điện kín công có ích

và cơng tồn phần của dòng điện được sản ra ở đâu và được

tính như thế nào?

+Trong mạch điện kín công có ích của dòng điện được sản

ra ở mạch ngồi: Acĩich = UIt

+ Cơng toàn phần của nguồn điện cung cấp: ATP=EIt

( )

H

A EIt E I R r R r

R N

r E,

I

Các biện pháp để làm tăng hiệu suất của nguồn điện?

+ Muốn tăng hiệu suất của nguồn điện ta giảm điện trở trong của nguồn điện

Củng cố

+ Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch:

+ Biểu thức tính hiệu suất của nguồn điện:

p

p

-I

R r r

E E

=

+ +

Sự khác nhau gữa nguồn

điện và máy thu.

ó

c ich N N

H

+

+ Hiện tượng đoản mạch RN ≈ 0 ->

r E

Imax =

Bài tập 1:

Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch

ngồi UN phụ thuộc như thế nào vào

điện trở RN của mạch ngồi?

A UN tăng khi RN tăng.

B UN tăng khi RN giảm.

C UN khơng phụ thuộc vào RN.

D UN lúc đầu giảm, sau đĩ tăng dần khi RN

tăng dần từ 0 tới vơ cùng.

Bài tập vận dụng

Bài tập vận dụng

+Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch ta cĩ:

2

R r 100 0,1

E

Xét mạch điện kín gồm nguồn điện cĩ suất điện động

E = 2V, điện trở trong bằng r =0,1 mắc với điện trở

ngồi R = 100 Tìm hiệu điện thế giữa hai cực của

nguồn điện, tính hiệu suất của nguồn điện

Ω Ω

+ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện

U = − E Ir = − 2 0, 02.0,1 1,998V =

Giải

Bài tập 2:

+Hiệu suất của nguồn điện: H = U E = 1, 9982 100% = 99, 9%

3

R r (4,5 5,4) 0,1

E

Nguồn điện cĩ suất điện

động E = 3V, điện trở

trong của nguồn r = 0.1

điện trở R1 = 4,5 ,

R2 = 5,4 Tính cường độ

dịng điện qua mạch

Ω

Ω Ω R1

E, r

I

Bài tập vận dụng

Xét mạch điện như hình vẽ:

Cường độ dịng điện qua mạch

Giải Bài tập 3:

+ Khi R b»ng v« cïng thì I = 0  E = U = 4,5 (V) = U = 4,5 (V)

Bài tập 4: Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở cĩ thể thay đổi từ 0 đến vơ cực Khi giá trị của biến trở rất lớn th ỡ hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V) Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dịng điện trong mạch là 2 (A) th ỡ hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V) Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là

A E = 4,5 (V); r = 4,5 (Ω); B E = 4,5 (V); r = 2,5 (Ω).

C E= 4,5 (V); r = 0,25 (Ω); D E = 9 (V); r = 4,5 (Ω).

Đáp án: C

+Khi I = 2 A vµ U = 4 V  E = IR + Ir = U + Ir

Bài tập vận dụng

Bài tập về nhà:

• Bài 5, 6, 7 SGK trang 54.