Bài giảng vật lý đại cương 2 chuyên đề dòng điện không đổi

Th.S Đỗ Quốc Huy BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 2 Chun đề: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI (Để download tài liệu này, hãy đăng nhập  vào diễn đàn của trang web champhay.com) MỤC TIÊU Sau khi học xong chương này, SV phải : – Nêu  được  khái  niệm  cường  độ,  mật  độ  dịng điện – Vận dụng được các định luật Ohm,  Kirchhoff để giải mạch điện – Tính được cơng suất của dịng điện,  nguồn điện NỘI DUNG I – Các khái niệm cơ bản về dịng điện II – Định luật Ohm III – Định luật Kirchhoff IV – Cơng, cơng suất của dịng điện V – Cơng suất, hiệu suất của nguồn điện VI – Ghép các nguồn điện giống nhau I – CÁC K/N CƠ BẢN VỀ DỊNG ĐIỆN: 1 – Dịng điện, chiều của dịng điện: Dịng  điện:  là  dịng  chuyển  dời  có  hướng  của  các  điện  tíchều của dịng điện: được qui ước là chiều chuyển  Chi động của các điện tích dương 2 – Cường độ dịng  điện: dq I= dt 3 – Mật độ dịng điện: j = dI dSn S Sn + + + dSn j = n oq v DĐKĐ p/b q I= t I j= Sn I – CÁC K/N CƠ BẢN VỀ DÒNG ĐIỆN: Ví dụ 1: Mỗi giây có 2.1018 ion dương hóa trị 4.1018 electron chạy qua đèn ống có đường kính tiết diện d = 2,0cm Tính cường độ dịng điện trị số trung bình mật độ dịng điện j qua đèn Giải q q+ + q− I= = t t 2.1018.2.1, 6.10 −19 + 4.1018.1, 6.10 −19 = = 1, 28A I I 4I 4.1, 28 j= = = = = 4, 08.10 A / m Sn πd / πd 3,14.(0, 02) I – CÁC K/N CƠ BẢN VỀ DÒNG ĐIỆN: Ví dụ 2: Một dây chì có tiết diện S = 2mm2, có dịng điện 5A chạy qua Tính mật độ dịng điện qua dây chì Dây chì chịu dòng điện tối đa bao nhiêu, mật độ dòng cho phép 450A/cm2? Một động điện có giới hạn dịng 18A phải dùng dây chì có đường kính tiết diện để bảo vệ động cơ? Giải I j = = = 2,5 (A / mm ) S I max πd = jmax S = jmax �d = I max = jmax S = 4,5.2 = 9A 4I max 4.18 = = 2, 26mm π.jmax 3,14.4,5 I – CÁC K/N CƠ BẢN VỀ DÒNG ĐIỆN: 4 – Nguồn điện, suất điện động: Nguồn điện: cơ cấu để duy trì dịng điện ξ, r + - Pum X Suất điện động của nguồn  điện: đặc trưng cho khả năng  Làm để sinh cơng của ngu ồn điện, đo  trì dịng bằng: điện* lâu dài? X ξ= A = q E* d l 2cuc II – ĐỊNH LUẬT OHM: 1 – Đối với mạch điện thuần trở: I Dạng vi phân: R + U I = kU = R l R =ρ S ρ = ρ0 (1 + αt) - Ghép nối tiếp n j = σE Ghép song song i =1 = Rt I = Ii I= Rt = Ri n U= Ui i =1 n i =1 n Ri Ii i =1 U = Ui NX: ghép nt Rt tăng; ghép // Rt giảm nhánh // thì: σ= ρ R 1R Rt = R1 + R II – ĐỊNH LUẬT OHM: 1 – Đối với mạch điện thuần trở: Ví dụ: cho đoạn mạch như hình vẽ A + - R1 R2 C M R3 R5 R4 B I D N R1 = 8 ; R2 = 6 ;  R3 = 14 ; R4 = 10 ;  R5 = 20 ; UAB = 24V a) Tính Rtđ b) Tính cđdđ qua mỗi R c) Tính UAM; UAN; UMN Giải R 23 = R + R = 20Ω R 45 = R + R = 30Ω R 23 R 45 R 2345 = = 12Ω R 23 + R 45 R td = R1 + R 2345 = 20Ω U AB I1 = I = = 1, 2A R td U CD = I.R 2345 = 14, 4V U CD 14, I = I3 = = = 0, 72A R 23 20 I = I5 = I − I = 0, 48A II – ĐỊNH LUẬT OHM: 2 – Đối với mạch điện kín: + ξ,  r - Ví dụ: + A R1 R2 I R ξ I= R+r C ξ,  r - B R M R4 I D R1 = 5 ; R2 = 30 ; R3 = 20 ;  R4 = 50 ; r = 2 ;   = 32V Tính cuờng độ dịng điện qua  mỗi điện trở III – ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF: I1 + I A I2 ξ1 , r1 Ad định luật K1: - R + Nút A: B � − I1 − 2I = (2) Mắt (2): −ξ + I r2 + IR = ξ , r2 Giải (1), (2), (3) ta được: I = −0, 6A I = 1,8A (1) Ad định luật K2: Mắt (1): ξ1 − I1r1 − IR = - I1 = 2, 4A I1 + I = I � −3 + I + 2I = (3) Chiều dịng I2 ngược với trên hình  vẽ. Nguồn 2 thu điện, nguồn 1 phát  điện IV – CƠNG, CƠNG SUẤT CỦA DĐ: 1 – Cơng của dịng điện trong một đoạn mạch: R + A = qU = UIt 2 – Định luật Joule ­ Lenz: Q = I Rt 3 – Cơng suất của dịng điện trong một đoạn mạch: A P = = UI t + I + ξ ', r - Mạch có R Mạch có máy thu - U P=I R= R P = ξ 'I + I r V – C/SUẤT, HIỆU SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN: 1 – Công suất của nguồn điện: 2 – Hiệu suất của nguồn  điện: Pn = ξI + I + P U R H= = = Pn ξ R + r ξ, r - - R 3 – ĐK để nguồn phát ra mạch ngoài c/s cực đại: ξ R P=I R= (R + r) ξ2 4r Pmax ξ R=r = 4r Lưu ý: Ln có 2 giá trị R tiêu thụ c/s P