BÀI 18. NGUỒN ĐIỆN
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 18. NGUỒN ĐIỆN
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu: Dòng điện đem lại rất nhiều lợi ích cho cuộc sống con người cũng như sự phát triển của xã hội. Ở chương trình Trung học cơ sở, trong các thí nghiệm cần có dòng điện, các em đã được làm quen với một số nguồn điện (Hình 18.1) và sử dụng chúng. Vì sao nguồn điện có thể tạo ra và duy trì dòng điện lâu dài? Những đại lượng vật lí nào đặc trưng cho nguồn điện?
Lời giải: Nguồn điện có thể tạo ra và duy trì dòng điện là do có sự chênh lệch điện thế giữa hai cực của nguồn điện. Đại lượng suất điện động và điện trở trong đặc trưng cho nguồn điện.
Nguồn điện
Khái niệm nguồn điện
Khái niệm nguồn điện
Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì sự chênh lệch điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch kín.
Ảnh
Ảnh
Lưu ý: trong nguồn điện, cực có điện thế cao hơn là cực dương, cực có điện thế thấp hơn là cực âm
Suất điện động của nguồn điện
Suất điện động của nguồn điện
Suất điện động E của nguồn điện là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện, nó được đo bằng tỉ số giữa công của lực lạ A làm di chuyển lượng điện tích q > 0 từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện và điện tích q. E = latex(A/q) Suất điện động có đơn vị là vôn (V).
Ảnh
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Quan sát Hình 18.3, mô tả chiều chuyển động của các hạt mang điện trong dây dẫn và bên trong nguồn điện.
Lời giải: - Hạt mang điện trong dây dẫn là dòng các electron di chuyển từ cực âm qua dây kim loại về cực dương của nguồn điện, mặt khác để duy trì hiệu điện thế giữa hai cực thì bên trong nguồn các electron này phải tiếp tục được đẩy về cực âm. - Hạt mang điện trong nguồn điện là electron di chuyển từ bản cực dương về cực âm dưới tác dụng của lực lạ, các điện tích dương di chuyển ngược chiều với chiều di chuyển của các electron tức là các điện tích dương di chuyển về bản cực dương.
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: So sánh sự giống và khác nhau của hai khái niệm: suất điện động và hiệu điện thế.
Lời giải:
Ảnh
Luyện tập
Luyện tập: Xét một nguồn điện có suất điện động 12 V. Xác định công cần thiết của nguồn điện để dịch chuyển một electron từ cực dương sang cực âm của nguồn.
Lời giải: Một electron từ cực dương sang cực âm của nguồn, tức là electron dịch chuyển cùng chiều điện trường. Công cần thiết: A = qE = latex(−1,6.10^(−19)).12 = latex(−1,92.10^(−18)) J. Công này là công cản.
Điện trở trong của nguồn điện
Điện trở trong của nguồn điện
Trong thực tế, khi các điện tích dịch chuyển bên trong nguồn điện về các cực của nguồn dưới tác dụng của lực lạ, chúng luôn va chạm với các hạt vật chất cấu tạo nên nguồn. Do đó, sự dịch chuyển của các điện tích bị cản trở. Đại lượng đặc trưng cho việc cản trở sự dịch chuyển của các điện tích bên trong nguồn điện được gọi là điện trở trong của nguồn, kí hiệu là r (Ω). Hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động E và điện trở r khi phát dòng điện cường độ I chạy qua nguồn được xác định bởi: U = E - Ir
Mở rộng
Mở rộng: Ghép nguồn điện
- Nguồn điện ghép nối tiếp: latex(E_b) = latex(E_1) + latex(E_2) + ... + latex(E_n) latex(r_b) = latex(r_1) + latex(r_2) + ... + latex(r_n)
Ảnh
- Nguồn điện ghép song song: latex(E_b) = latex(E_1) = latex(E_2) = ... = latex(E_n) latex(r_b) = latex(r/n)
Ảnh
- Nguồn điện ghép hỗn hợp đối xứng: latex(E_b) = nE latex(r_b) = latex((mr)/n)
Ảnh
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Khi di chuyển bên trong nguồn từ một cực sang cực còn lại dưới tác dụng của lực lạ, sự chuyển động của các điện tích có bị cản trở bởi yếu tố nào không?
Lời giải: Khi di chuyển bên trong nguồn từ một cực sang cực còn lại dưới tác dụng của lực lạ, sự chuyển động của các điện tích có bị cản trở dưới tác dụng của điện trường giữa hai cực, sự va chạm với các hạt vật chất cấu tạo nên nguồn.
Câu hỏi 4
Câu hỏi 4: Mắc hai cực nguồn điện với một điện trở qua một khoá K. Mắc hai đầu một vôn kế vào hai cực của nguồn (Hình 18.6). Bằng lập luận, em hãy so sánh số chỉ của vôn kế trong hai trường hợp khoá K đóng và mở.
Ảnh
Lời giải: - Trường hợp khoá K mở: latex(U_V) = E - Trường hợp khoá K đóng: latex(U_V) = E − Ir Số chỉ của vôn kế trường hợp khoá K đóng nhỏ hơn số chỉ vôn kế trường hợp khoá K mở vì có độ giảm thế trên điện trở trong.
Luyện tập 2
Luyện tập 2: Mắc hai cực của một pin có suất điện động 9 V vào hai đầu của một mạch chứa điện trở. Cường độ dòng điện trong mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu của mạch lần lượt có giá trị đo được là 0,1 A và 8,9 V. Xác định giá trị điện trở trong của pin.
Lời giải: Điện trở trong của pin: r = latex((E-U)/I) = latex((9 - 8,9)/(0,1)) = 1Ω
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò
Ghi nhớ kiến thức trọng tâm Hoàn thành các bài tập trong sách bài tập Chuẩn bị bài mới:"Bài 19. Năng lượng điện. Công suất điện"
Cảm ơn
Ảnh