BÀI 23. ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM
Trang bìa
Trang bìa
BÀI 23. ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM
Ảnh
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Các thiết bị điện thông thường mà chúng ta dùng hằng ngày đều có các điện trở. Vậy điện trở đặc trưng cho tính chất nào của vật dẫn và tại sao một vật dẫn lại có điện trở?
Trả lời: Điện trở của một vật là đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật đó. Trong quá trình chuyển động, các electron tự do luôn va chạm với các ion dao động xung quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng, sau đó truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này chính là nguyên nhân tạo ra điện trở cho dây dẫn kim loại và tác dụng nhiệt.
Điện trở
1. Thí nghiệm
Chuẩn bị: - Ampe kế. - Vôn kế. - Nguồn điện có hiệu điện thế có thể thay đổi được. - Hai vật dẫn X và Y khác nhau. - Điện trở bảo vệ latex(R_0) - Dây nối. - Khoá K.
Ảnh
Tiến hành: - Mắc mạch điện như Hình vẽ 23.1. - Đóng khoá K. Điều chỉnh hiệu điện thế của nguồn ta thu được các giá trị của cường độ dòng điện I, chạy qua vật dẫn X, ghi kết quả vào mẫu Bảng 23.1. - Thay vật dẫn Y vào vị trí của vật dẫn X và lặp lại thí nghiệm, ta thu được các giá trị của cường độ dòng điện I, chạy qua vật dẫn Y, ghi kết quả vào mẫu Bảng 23.1.
Kết quả thí nghiệm
Ảnh
Câu hỏi tình huống 1
Câu hỏi 1: Hãy nhận xét về tỉ số U/I đối với từng vạt dẫn X và vật dẫn Y.
Trả lời: Tỉ số U/I của vật dẫn X và vật dẫn Y không thay đổi khi thay đổi hiệu điện thế của nguồn điện.
Câu hỏi tình huống 2
Câu hỏi 2: Đối với vật dẫn X và vật dẫn Y thì tỉ số U/I có khác nhau không?
Trả lời: Tỉ số U/I ở mỗi vật dẫn là khác nhau vì điện trở của mỗi loại vật dẫn khác nhau R = U/I
2. Định nghĩa điện trở
+ Từ kết quả tính tỉ số latex(U/I) của thí nghiệm ở trên cho thấy, ứng với mỗi vật dẫn thì tỉ số latex(U/I) là một hằng số. + Kí hiệu hằng số trên là R, ta có: R = latex(U/I) => I = latex(U/R) (23.1) + Biểu thức (23.1) cho thấy với cùng một hiệu điện thế, R càng lớn thì cường độ dòng điện I càng nhỏ. Điều này chứng tỏ vật dẫn đã cản trở sự dịch chuyển của các điện tích trong dây dẫn càng lớn. Như vậy, R là đại lượng đặc trưng cho cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn và được gọi là điện trở. + Điện trở của dây dẫn được kí hiệu là R (R là chữ cái đầu của từ tiếng Anh Resistance – cản trở).
Câu hỏi tình huống 3
Câu hỏi 3: Nếu đặt cùng một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn X và vật dẫn Y thì cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn nào có giá trị nhỏ hơn?
Trả lời: Vật dẫn nào có tỉ số U/I lớn hơn thì khi đặt cùng một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn cường độ dòng điện sẽ nhỏ hơn
Kết quả thí nghiệm
+ Trong công thức (23.1), hiệu điện thế U đo bừng vôn, cường độ dòng điện I đo bằng ampe thì điện trệở đo bằng ôm(ohm), kí hiệu là Ω 1Ω=latex((1V)/(1A)) Một số bội s của ôm: 1kΩ = 1 000 Ω 1 MΩ = 1 000 kΩ = 1 000 000 Ω
Ảnh
3. Đường đặc trưng vôn – ampe
+ Đường đặc trưng vôn – ampe là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa hiệu điện thế đặt vào và dòng điện chạy qua linh kiện đang xét. Bảng 23.2 là kết quả thí nghiệm đối với hai điện trở R, và R, theo thí nghiệm ở Mục 1. Từ bảng số liệu ta vẽ được đường đặc trưng vôn – ampe của hai điện trở R1, và điện trở R2, như Hình 23.2. + Từ đường đặc trưng vôn - ampe ở Hình 23.2, ta thấy đồ thị là một đường thẳng, U tăng thì I cũng tăng. Như vậy đường đặc trưng vốn - ampe của điện trở là hàm nhất xuất phát từ gốc toạ độ, ta có công thức: I = kU (23.2) + Với k = latex(1/R) là hằng số không đổi gọi là độ dẫn điện.
Ảnh
Câu hỏi tình huống 4
Câu hỏi 4: Đường đặc trưng vôn - ampe của điện trở có đặc điểm gì? Đặc điểm này nói lên điều gì về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I?
Trả lời: Đường đặc trưng vốn – ampe của điện trở là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Đặc U điểm này cho thấy tỉ số UI của điện trở là không đối. Đường đặc trưng vốn – ampe là đường – thẳng, U tăng thì I cũng tăng. Như vậy đường đặc trưng vốn – ampe của điện trở là đồ thị của hàm bậc nhất, xuất phát từ gốc toạ độ.
Câu hỏi tình huống 5
Câu hỏi 5: Độ dốc của đường đặc trưng vôn - ampe của điện trở liên quan đến điện trở như thế nào?
Trả lời: Độ dốc càng lớn thì điện trở thuần càng nhỏ vì độ dốc k = tanα = latex(I/U) = R
Định luật OHM
Khái niệm
+ Mối quan hệ giữa hiệu điện thế U, cường độ dòng điện I và điện trở R của vật dẫn kim loại đã được nhà bác học người Đức Georg Simon Ohm (1789 – 1854) xác định bằng thực nghiệm và phát biểu thành định luật, gọi là định luật Ohm: + Định luật Ohm: Cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu vật dẫn, tỉ lệ nghịch điện trở của vật dẫn. Biểu thức: I = latex(U / R) (23.3) * * Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là ampe, kí hiệu là (A). U là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, đơn vị là vôn, kí hiệu là (V). R là điện trở của vật dẫn, đơn vị là ohm, kí hiệu là (22).
Nguyên nhân gây ra điện trở và ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở
1. Nguyên nhân gây ra điện trở trong vật dẫn kim loại
+ Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Chuyển động nhiệt của các ion có thể phá vỡ trật tự này. Nhiệt độ càng cao dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại (Hình 23.5).
Ảnh
Điện trở và các hệ số
+ Ở nhiệt độ thâ, các electron t do chuển động tương ối dễ dàng. + Ở nhiệt độ cao, các ion dao động mạnh, gây ra sự va chạm giữa các electron và ion làm cản trở sự chuyển động các electron tự do. + Các nguyên tử tạp chất cũng là nguyên nhân cản trở chuyển động của các electron tự do.
Ảnh
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở a) Điện trở của đèn sợi đốt
Dòng điện chạy qua điện trở có tác dụng làm nóng điện trở. Nguyên lí này này được sử dụng trong các bộ phận sưởi ấm, và cả trong dây tóc của bóng đèn sợi đốt. Hiệu ứng đốt nóng xảy ra do các electron va chạm với các nguyên tử. Khi electron chạy qua một vật dẫn điện, electron bị mất năng lượng. Các nguyên tử thu được năng lượng và dao động nhanh hơn. Sự dao động xảy ra nhanh hơn có nghĩa là nhiệt độ cao hơn. Dòng điện chạy qua dây tóc của bóng đèn sinh nhiệt, làm cho dây tóc nóng lên do đó điện trở của dây tóc thay đổi trong quá trình khảo sát.
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh