BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN
A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Dòng điện
Theo các kiến thức đã học ta biết:
- Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện.
- Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt electron tự do.
- Chiều của dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương trong vật dẫn. Chiều qui ước của dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại ngược chiều với chiều dịch chuyển có hướng của các hạt điện tích trong kim loại đó.
- Dòng điện chạy trong vật dẫn có thể gây những tác dụng phụ: tác dụng từ, nhiệt, cơ, hóa, sinh... trong đó tác dụng từ là tác dụng đặc trưng nhất.
- Trị số của dòng điện cho biết mức độ mạnh hay yếu của dòng điện.
Đại lượng này được đo bằng ampe kế và có đơn vị là ampe (A).
2. Cường độ dòng điện, dòng điện không đổi
- 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 Dq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt và khoảng thời gian đó: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}.\)
- Dòng điện không đổi: là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian (cũng gọi là dòng điện một chiều).
Công thức: \(I=\frac{q}{t}\)
(q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t).
Đơn vị: Ampe (1 A = 1 C/s).
- Điều kiện để có dòng điện: Để có dòng điện I chạy qua mạch chứa vật dẫn điện thì hai đầu mạch phải có một hiệu điện thế U.
Quan hệ giữa I và U tuân theo định luật Ôm \(I=\frac{U}{R}\), trong đó R là điện trở của mạch.
3. Nguồn điện
+ Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.
- Bên trong nguồn điện có các lực lạ làm nhiệm vụ tách các êlectron ra khỏi nguyên tử và di chuyển các êlectron và ion ra khỏi mỗi cực của nguồn: cực âm (luôn thừa êlectron), cực dương (thiếu hoặc ít êlectron hơn cực kia).
- Kí hiệu nguồn điện:
- Mỗi nguồn điện đặc trưng bởi hai đại lượng: suất điện động ℰ và điện trở trong r.
+ Suất điện động của nguồn điện
- Định nghĩa: Suất điện động 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 bên trong nguồn điện ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.
- Công thức: \(\mathcal{E}=\frac{A}{q}\) (đơn vị: Vôn, 1 V = 1 J/s).
4. Pin và Acquy
+ Pin điện hóa
- Cấu tạo chung của các pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau, được ngâm trong chất điện phân (dung dịch axit, bazo hoặc muối ...)
- Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị của suất điện động của pin. Khi đó năng lượng hóa học chuyển thành điện năng dự trữ trong nguồn điện.
+ Acquy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch, nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện.
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện không đổi
- Cường độ dòng điện qua dây dẫn \(I=\frac{q}{t}\), trong đó q = n.|qe|.
(với |qe| = 1,6.10-19 C; n là số êlectron đi qua tiết diện thẳng của dây trong 1 s).
- Biểu thức định luật Ôm \(I=\frac{U}{R}.\)
Dạng 2. Xác định các đặc trưng của nguồn điện
- Vận dụng công thức tính suất điện động của nguồn điện \(\mathcal{E}=\frac{A}{q}\)
Trong đó: A là công của lực lạ (J); q là điện lượng dịch chuyển trong nguồn (C).
C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 37 SGK Vật Lí 11):
Nêu một ví dụ về một mạch điện trong đó có cùng dòng điện không đổi chạy qua
Trả lời:
Mạch điện nối liền hai cực của các loại pin (pin tròn, pin vuông, pin cúc áo); acquy.
Câu C2 (trang 37 SGK Vật Lí 11):
Do cường độ dòng diện bằng dụng cụ gì? Mắc dụng cụ như thế nào?
Trả lời:
Đo cường độ dòng điện bằng cách sử dụng Ampe kế mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo.
Câu C3 (trang 38 SGK Vật Lí 11):
Trong thời gian 2 s có một điện lượng 1,5 C dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc bóng đèn. Tính cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn.
Trả lời:
Cường độ dòng điện qua đèn: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{1,5}{2}=0,75\,A.\)
Câu C4 (trang 38 SGK Vật Lí 11):
Dòng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại có cường độ là 1 A. Tính số êlectron dịch chuyển qua tiết điện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian 1 s.
Trả lời:
Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn được tính bằng công thức: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{n.e}{\Delta t}\)
Số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s là:
\(n=\frac{I.\Delta t}{e}=\frac{1.1}{{{1,6.10}^{-19}}}={{6,25.10}^{-18}}\) êlectron.
Câu C5 (trang 38 SGK Vật Lí 11):
Các vật cho dòng điện chạy qua gọi là các vật gì? Các hạt mang điện trong các vật loại này có đặc điểm gì?
Trả lời:
- Các vật cho dòng điện chạy qua gọi là các vật dẫn điện (vật dẫn).
- Các hạt mang điện trong các vật dẫn là những hạt mang điện tự do có thể dịch chuyển trong vật.
Câu C6 (trang 38 SGK Vật Lí 11):
Giữa hai đầu một đoan mạch hoặc giữa hai đầu bóng đèn phải có điều kiện gì để có dòng điện chạy qua chúng?
Trả lời:
Điều kiện để có dòng điện chạy qua đoạn mạch phải có hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch hay hai đầu bóng đèn.
Câu C7 (trang 38 SGK Vật Lí 11):
Hãy kể tên một số nguồn điện thường dùng.
Trả lời:
Một số nguồn điện thường dùng là pin, ắc quy, máy phát điện….
Câu C8 (trang 39 SGK Vật Lí 11):
Bộ phận nào của mạch điện hình 7.2 tạo ra dòng điện chạy trong mạch điện này khi đóng công tắc K?
Trả lời:
Bộ phận tạo ra dòng điện chạy trong mạch điện này khi đóng công tắc K là nguồn điện.
Câu C9 (trang 39 SGK Vật Lí 11):
Nếu mắc mạch điện theo sơ đồ hình 7.3 thì số chỉ vôn kế và số vôn ghi trên nguồn điện có mối quan hệ gì? Điều đó cho biết có gì tồn tại giữa hai cực của nguồn điện?
Trả lời:
Số chỉ vôn kế khi này sẽ giống số vôn ghi trên nguồn điện. Điều đó có nghĩa là giữa hai đầu của nguồn điện tồn tại một hiều điện thế, nếu mắc vào đó một bóng đèn thì đèn sẽ sáng.
D. CÂU HỎI – BÀI TẬP
Bài 1 (trang 44 SGK Vật Lí 11):
Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực nào?
Lời giải:
Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện.
Bài 2 (trang 44 SGK Vật Lí 11):
Bằng những cách nào để biết có một dòng điện chạy qua vật dẫn?
Lời giải:
- Đặt ampe kế nối tiếp với đoạn mạch chứa vật dẫn đó.
- Dựa vào tác dụng nhiệt (vật dẫn nóng nên khi có dòng điện chạy qua), tác dụng từ (làm lệch kim nam châm),…..
Bài 3 (trang 44 SGK Vật Lí 11):
Cường độ dòng điện được xác định bằng công thức nào?
Lời giải:
- Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng Dq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt và khoảng thời gian đó: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}.\)
Bài 4 (trang 44 SGK Vật Lí 11):
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?
Lời giải:
Các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện được tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
Bài 5 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực lạ bên trong nguồn điện? Đại lượng này được xác định như thế nào?
Lời giải: Chọn D.
- Suất điện động ℰ của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, được xác định 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 q đó.
- Vận dụng công thức tính suất điện động của nguồn điện \(\mathcal{E}=\frac{A}{q}\)
Bài 6 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Cường độ điện trường được đo bằng dụng cụ nào sau đây?
A. Lực kế. B. Công cơ điện. C. Nhiệt kế. D. Ampe kế.
Lời giải: Chọn D.
Cường độ dòng điện được đo bằng Ampe kế
Bài 7 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Đo cường độ dòng điện bằng đơn vị nào sau đây?
A. Niutơn (N). B. Ampe (A). C. Jun (J). D. Oát (W).
Lời giải: Chọn B.
Đo cường độ dòng điện bằng Ampe (A).
Bài 8 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Chọn câu đúng.
Pin điện hóa có
A. hai cực là hai vật dẫn cùng chất.
B. hai cực là hai vật dẫn khác chất
C. một cực là vật dẫn và cực kia là vật cách điện
D. hai cực đều là các vật cách điện
Lời giải: Chọn B.
Pin điện hóa có hai cực là hai vật dẫn khác chất.
Bài 9 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Hai cực của pin điện hóa được ngâm trong chất điện phân là dung dịch nào dưới đây?
A. Chỉ là dung dịch muối. B. Chỉ là dung dịch axit
C. Chỉ là dung dịch bazơ. D. Một trong các dung dịch kể trên
Lời giải: Chọn D.
Dung dịch muối, axit, bazơ đều là dung dịch điện phân
Bài 10 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Trong các pin điện hóa có sự chuyển hóa từ năng lượng nào sau đây thành điện năng?
A. Nhiệt điện. B. Thế năng đàn hồi. C. Hóa năng. D. Cơ năng
Lời giải: Chọn C.
Trong pin điện hóa có xảy ra các phản ứng hóa học đã chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện năng
Bài 11 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Suất điện động được đo bằng đơn vị nào sau đây
A. Culông (C). B. Vôn (V). C. Héc (Hz). D. Ampe (A).
Lời giải: Chọn B.
Suất điện động được đo bằng đơn vị Vôn (V).
Bài 12 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Tại sao có thể nói acquy là một pin điện hóa? Acquy được sử dụng như thế nào để có thể sử dụng được nhiều lần?
Lời giải:
Acquy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch, nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện.
Bài 13 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Một điện lượng 6,0 mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian 2,0 s. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này
Lời giải:
Ta có: Δq = 6,0 mC = 6,0.10-3 C = 0,006 C
Cường độ dòng điện qua dây dẫn: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{0,006}{2}=0,003\,A.\)
Bài 14 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Trong khoảng thời gian đóng công tắc để chạy một tủ lạnh thì cường độ dòng điện trung bình đo được là 6 A. Khoảng thời gian đóng công tắc là 0,5 s. Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn nối với động cơ của tủ lạnh.
Lời giải:
Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn là: Δq = I.Δt = 6.0,5 = 3 C.
Bài 15 (trang 45 SGK Vật Lí 11):
Suất điện động của một pin là 1,5 V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển điện tích +2 C từ cực âm tới cực dương bên trong nguồn điện.
Lời giải:
Công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích +2 C từ cực âm tới cực dương bên trong nguồn là:
A = q.ℰ = 2.1,5 = 3 J
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 11 bài Dòng điện không đổi. Nguồn điện do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ