Bài 9. Định luật Ôm đối với toàn mạch

Định luật Ôm đối với toàn mạch
Yêu cầu:
Thảo luận nhóm. Vận dụng định luật Jun-Len xơ và định luật bảo toàn năng lượng, thiết lập mối liên hệ giữa suất điện động (E) của nguồn điện với cường độ dòng điện (I)trong mạch và điện trở (R, r) của của mạch điện.
E, r
A B
I
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
-Công của nguồn điện:
A = qE = UIt (13.1)
*Xét trong một khoảng thời gian (t) ta có:
-Nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngoài R và điện trở trong r:
Q = I2Rt + I2rt (13.2)
-Theo định luật bảo toàn năng lượng:
Q = A
-Từ đó ta có:
E = IR + Ir (13.3)
hay
E = I(R +r) (13.4)
A = qE = UIt (13.1)
Q = I2Rt + I2rt (13.2)
E = IR + Ir (13.3)
E = I(R +r) (13.4)
-Từ công thức 13.4 ta rút ra:
(13.5)
* Phát biểu định luật Ôm đối với toàn mạch.
**Yêu cầu: Tìm mối quan hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài và suất điện động của nguồn điện.
U = E - Ir
Nhận xét:
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
E = 2V, r = 0,1?
I
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
Yêu cầu: Hãy trả lời câu hỏi C1 dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm sau.
E = 2V, r
Biểu thức tính hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện trong hình vẽ bên là:
=1,98 (V).
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
-Biểu thức:
C5). Hiện tượng nào sâu đây sẽ xây ra nếu điện trở mạch ngoài có giá trị rất nhỏ
2). Hiện tượng đoãn mạch
- Là hiện tượng xảy ra khi điện trở mạch ngoài có giá trị nhỏ không đáng kể
và khi đó dòng điện qua mạch có giá trị lớn nhất.
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
Ep, rp
3). Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện
Yêu cầu: Tương tự như mục 1. Đọc SGK mục 3, thảo luận theo nhóm, ghi kết quả vào phiếu học tập sau đó theo yêu cầu của giáo viên, nhóm cử đại diện lên bảng trình bày kết quả.
Trong trường hợp này có thêm điện năng tiêu thụ ở máy thu điện, theo công thức (12.13) ta có: A’ = EpIt + I2rpt.
Vì vậy điện năng tiêu thụ trên toàn mạch là: Q + A’
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì A = Q + A’ từ đó ta rút ra được:
(13.9)
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
-Biểu thức:
2). Hiện tượng đoãn mạch
Ep, rp
3). Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện
Trong trường hợp này có thêm điện năng tiêu thụ ở máy thu điện, theo công thức (12.13) ta có: A’ = EpIt + I2rpt.
Vì vậy điện năng tiêu thụ trên toàn mạch là: Q + A’
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì A = Q + A’ từ đó ta rút ra được:
(13.9)
4). Hiệu suất của nguồn điện
Công toàn phần của nguồn điện bằng tổng công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài và ở mạch trong. A = E It
Công toàn phần của nguồn điện: A = E It
Trong đó chỉ có công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài là công có ích. Acó ích = UIt
Công có ích của nguồn điện: Acó ích = UIt
Tỷ số công có ích chia công toàn phần được gọi là hiệu suất của nguồn điện. Ký hiệu bằng chữ H.
Hiệu suất của nguồn điện:
(13.10)
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
2). Hiện tượng đoản mạch
3). Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện
4). Hiệu suất của nguồn điện
Công toàn phần của nguồn điện: A = E It
Công có ích của nguồn điện: Acó ích = UIt
Hiệu suất của nguồn điện:
(13.10)
Yêu cầu: Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi C2 vào phiếu học tâp trong thời gian 2 phút sau đó mời đại diện của hai nhóm lên bảng trình bày kết quả của nhóm.
Trả lời C2. Xét trong trường hợp tổng quát ta có:
Acó ích=EpIt+I2rpt+I2Rt và A=E It thay vào PT (13.10). Ta được:
Kết hợp với (13.8) ta được.
18. Định luật Ôm đối với toàn mạch
1). Định luật Ôm đối với toàn mạch
2). Hiện tượng đoãn mạch
3). Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện
4). Hiệu suất của nguồn điện
Xét trong trường hợp tổng quát ta có:
Acó ích=EpIt+I2rpt+I2Rt và A=E It thay vào PT (13.10). Ta được:
Trả lời C3:
Trong trường hợp mạch ngoài chỉ có điện trở R thì công thức tính hiệu suất của nguồn điện là:
Kết hợp với (13.8) ta được.
CŨNG CỐ
C1). Người ta mắc hai cực của một nguồn điện với một biến trở. Thay đổi điện trở của biến trở, đo hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện I chạy qua mạch, người ta vẽ được đồ thị như hình vẽ bên. Từ đó tìm được giá trị của suất điện động E và điện trở trong của nguồn là:
O
2
I (A)
4,0
4,5
U (V)
CŨNG CỐ
Làm việc cá nhân giải bài tập 3 trong sách giáo khoa.
Lược giải:
Hiệu điện thế giữa hai cực của
E , r
I
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta xác định được suất điện động của nguồn điện bằng:
E = U + Ir = 12 + 2,5.0,1 = 12,25 (V)
nguồn điện cũng là hiệu điện thế giữa hai đầu mạch ngoài do đó . Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần ta có: