CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI pot

“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” CHƯƠNG II: DÒNG ĐI ỆN KHÔNG Đ ỔI I. MỤC TIÊU - SV hiểu rõ và sâu sắc những kiến thức Vật lí đư ợc trình bày trong chương theo tinh thần của vật lí học phổ thông - SV có đư ợc những kỹ năng về thi ết kế bài dạy và tổ chức dạy học theo tinh thần đ ổi mới hiện nay. II. GI ỚI THIỆU CHUNG Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đ ế n “Dòng điện không đổi” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến thức này, phần lớn đư ợc khai thác từ Internet. Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đ ổi đ ể tìm đư ợc phương án thiết kế tối ưu nhất. Th ời gian cho chương này là 1 bu ổi (4 tiết) III. TÀI LI ỆU VÀ THIẾT BỊ ĐỂ H ỌC TẬP Sách V ật lí 11, Sách giáo viên V ật lí 11, Tài li ệu bồi d ưỡng thay sách giáo khoa Vật lí 11, Ph ụ lục IV. HO ẠT ĐỘNG Ho ạt động 1: Phân tích kiến thức có trong chương  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 4a - HV làm việc theo nhóm bằng cách đ ọc tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận  Thông tin cho hoạt đ ộng : -Phụ lục Ho ạt động 2: Thiết kế bài dạy học  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương đư ợc trình bày trong Phụ lục . - Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế  Thông tin cho hoạt đ ộng : - Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục Ho ạt động 3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình  Nhiệm vụ: - Mỗi nhóm cử đ ại diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình - Các nhóm khác góp ý, bổ sung  Thông tin cho hoạt đ ộng : “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” - Bản thiết kế có đư ợc từ các nhóm V. ĐÁNH GIÁ - GgV đánh giá tinh thần và thái độ làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà các nhóm có đư ợc . - Thông tin ph ản hồi của đánh giá môđun: Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài dạy học. 2. Dòng đi ện không đổi 2.1. Dòng đi ện Khái niệm dòng điện cùng với khái niệm hiệu điện thế được Ampe đưa vào vật lí h ọc lần đầu tiên vào năm 1826 trong công trình mang tên " Lí thuy ết các hiện tượng điện đ ộng lực họ c, rút ra thu ần tuý bằng thí nghiệm ". Th ời đó, dòng điện chưa được định nghĩa đ ầy đủ như hiện nay : “Dòng đi ện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện”. 2.1.1. B ản chất Trong môi trư ờng dẫn điện, các hạt mang đi ện tự do luôn luôn chuyển động nhi ệt h ỗn lọan. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, chúng sẽ chuyển động có hướng: các hạt mang đi ện d ương sẽ chuyển động theo chiều điện trường E  , các h ạt mang điện âm sẽ chuy ển động theo chiều ngược lại. Dòng các hạt mang điện chuy ển động có hướng như v ậy gọi là dòng đi ện . Dòng đi ện tuy là dòng của h ạt mang đi ện chuyển động nhưng không ph ải mọi điện tích chuyển động đều tạo nên dòng điện. Ví dụ: Các electron dẫn trong một đo ạn dây đồng cô lập về điện chuyển động hỗn loạn với vận tốc r ất lớn nhưng không có sự truy ền điện tích thực sự theo một hướng nào nên không có dòng điện. Các h ạt mang điện tích khác dấu nhau chuyển đ ộng theo chiều ngược nhau nên ta phải chọn một trong hai dòng điện tích để biểu thị chiều dòng điện. Theo quy ư ớc l ịch sử, chiều của dòng điện là chiều d ịch chuyển của các h ạt tải đi ện dương (hay ngư ợc v ới chiều chuyển động của hạt mang điện âm ). Như v ậy, trong dây dẫn kim loại, chi ều dòng điện ngược v ới chiều dịch chuyển của các electron t ự do . Quy ư ớc này có thể ch ấp nhận đư ợc, vì một hạt mang đi ện tích dương chuyển động từ trái sang phải có cùng m ột tác dụng nh ư một hạt điện tích âm chuyển đ ộng từ phải sang trái . Qu ỹ đạo của hạt điện được gọi là đường dòng. Tập hợp các đường dòng t ựa trên các đường cong kín tạo th ành m ột ống dòng ( Hình 1.3). Dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đ ổi . B ản chất của dòng điện trong các môi trường khác nhau thì khác nhau. 2.1.2. Tác d ụng của dòng điện Tùy theo môi trường dòng điện đi qua sẽ s inh ra những tác dụng khác nhau: tác dụng hoá, tác d ụng nhiệt, tác dụng sinh lí… -Tác d ụng từ: Đây là tác d ụng đặc trưng và cơ b ản nhất của dòng điện. Biểu hiện tác d ụng từ của dòng điện là bất kỳ dòng điện trong môi trư ờng nào c ũng gây ra từ tr ường trong khoảng không gian xung quanh nó. Vì vậy, tác dụng từ là dấu hiệu đặc trưng nhất để nh ận biết dòng đi ện . Có th ể quan sát được tác dụng từ trong mọi trường hợp khác nhau của Hình 1.3. Hình ảnh ống dòng “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” dòng đi ện, không phụ thuộc bản chất vật dẫn. Dựa trên tác dụng này người ta chế tạo các thi ết bị điện, các dụng cụ dùng điện như đồng hồ đo điện, nam châm điện, chuông điện -Tác d ụng hóa học: Khi dòng điện đi qua dung d ịch chất điện phân thì chất này bị phân li thành các ion dương và âm, đó là tác d ụng hóa học của dòng điện. Ví dụ: Khi dòng đi ện đi qua dung dịch CuSO 4 thì đồng bị tách ra khỏi dung dịch để tạo lớp đồng bám trên th ỏi than nối với cực âm.Tác dụng hóa học của dòng điện là cơ sở của việc mạ điệ n như m ạ vàng, mạ đồng, mạ bạc để chống gỉ và làm đ ồ trang sức . -Tác d ụng nhiệt: Khi dòng đi ện truyền qua vật dẫn thì làm vật dẫn nóng lên và tỏa nhi ệt ra xung quanh. Bàn là, b ếp điện là những dụng cụ được chế tạo dựa trên tác d ụng nhi ệt của dòng điện . -Ngoài ra, các tác d ụng trên dẫn đến tác dụng cơ học và sinh lí của dòng điện. Nếu để dòng đi ện đi qua cơ thể người thì dòng điện sẽ làm các cơ co giật, có thể làm tim ng ừng đ ập, ngạt thở và thần kinh tê liệt. Như vậy, dòng điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng c ủa con người. Do đó phải hết sức thận trọng khi sử dụng điện, đặc biệt là các mạng điện có đi ện áp lớn nh ư mạng điện sinh hoạt. Tuy nhiên, trong y học người ta s ử dụng tác dụng sinh lí c ủa dòng điện thích hợp để chữa một số bệnh . 2.1.3. Đại l ượng đặc trưng của dòng điện Đ ể đặc trưng cho độ mạnh , y ếu và phương, chi ều của dòng điện, người ta đưa ra hai đại lư ợng vật lí là cư ờng độ dòng điện và m ật đ ộ dòng đi ện . -Cư ờng độ dòng điện : đư ợc xác định bằng thương s ố giữa đi ện l ượng q d ịch chuyển tiết diện th ẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t và kho ảng thời gian đó : Hình 2 M ột số thiết bị ứng dụng các tác dụng của dòng điện Hình 1.5 “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” Hình 1.7 t q I    (2) ( t : kho ảng thời gian điện lượng q chuy ển qua). Cư ờng độ dòng điện theo định nghĩa trên là một đại lượng vô hướng vì cả đi ện tích và th ời gian ở trong phương trình đó đều là vô hướng. Khi bi ểu thị dòng điện trong một dây dẫn, nó thường được đánh dấu bằng một mũi tên chỉ chiều chuyển động của h ạt tải điện . L ịch sử đã quy ước: chiều dòng điện được vẽ theo chiều chuyển động của hạt tải điện dương (positive charge). Tuy nhiên, các m ũi tên v ẽ như v ậy không phải là vectơ vì c húng không tuân theo các quy t ắc v ề cộng vect ơ. Khi một vật dẫn tách thành hai nhánh ở chỗ tiếp xúc hình bên, do đi ện tích được bảo toàn, độ lớn của các dòng trong nhánh r ẽ c ộng lại phải bằng độ lớn c ủa dòng trong nhánh chính hay I 1 = I 2 + I 3 (3) N ếu bẻ cong hoặc định hướng lại các dây trong không gian thì v ẫn không làm thay đổi tính đúng đ ắn của công thức ( 3). Các m ũi tên dòng đi ện không ph ải là các vectơ; chúng ch ỉ cho biết chiều của đư ờng dòng d ọc theo m ột dây dẫn chứ không phải chi ều trong không gian. Nói chung, chi ều và cư ờng độ dòng đi ện có thể thay đổi theo thời gian. Trong gi ới hạn c ủa chương trình THPT , chúng ta ch ỉ nghiên cứu về dòng điện có chiều và cư ờng độ không thay đổi theo thời gian g ọi là dòng điện không đổi . Đ ối với dòng đi ện không đổi, công thức cường độ dòng đi ện (2) trở thành: t q I  (4) trong đó q là đi ện l ượng dịch chuyển qua tiết diện th ẳng của vật dẫn tro ng kho ản g thời gian t. Trong h ệ SI, đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A). Đ ể đo dòng điện trong mạch trong mạch người ta s ử d ụng ampe k ế (ammeter) và m ắc nối tiếp (in series) v ới đoạn mạch cần đo dòngđiện. R A B “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” Có các lo ại ampe kế sau: -Amper k ế nhiệt C ấu tạo dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. G ồm những bộ phận sau: Dây kim loại 1 làm bằng vật li ệu đàn hồi không bị ô -xi hóa, hai đ ầu được gắn vào các m ấu kim lo ại 2 và 3. Sợi dây 4 vắt qua ròng rọc 5 nối đi ểm giữa của dây 1 với lò xo 6. Trên ròng rọc 5 có gắn m ột kim chỉ thị 7 quay trên bảng chia độ 8 (Hình 4) Khi có dòng điện chạy qua dây 1 thì nó bị nóng lên và dãn ra kéo theo dây 4 d ịch chuyển và làm qu ay ròng r ọc 5. Kim chỉ thị sẽ quay lệch một góc nào đó. Cư ờng độ dòng điện trong mạch là số chỉ của kim trên thang chia độ. -Ampe k ế truyền thống Ampe k ế truyền thống, còn gọi là Gavanô kế, là một bộ chuyển đ ổi từ c ường độ dò ng đi ện sang chuy ển động quay trong một cung c ủa một cuộn dây nằm trong từ trư ờng.Th ường dùng ampe kế này để đo cường độ của dòng điện một chi ều chạy trong một mạch điện. C ấu tạo: Bộ phận chính là một cu ộn dây dẫn, có thể quay quanh một trục, nằm trong từ trường của một nam châm v ĩnh cửu. Cuộn dây được g ắn với một kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Để cho kim ở vị trí số không khi chưa có d òng điện ta dùng lò xo xoắn kéo cu ộn dây (hoặc có thể dùng cuộn dây được gắn với một miếng sắt, chịu l ực hú t c ủa các nam châm). Khi dòng đi ện một chiều chạy qua cuộn dây, dòng đi ện chịu lực tác động của từ trường (do các điện tích chuyển động bên trong dây dẫn chịu l ực Lo -ren) và b ị kéo quay về một phía, xoắn lò xo làm quay kim. Số chỉ của đầu kim trên thước đo cho giá trị của cường độ dòng điện qua cuộn dây. Đ ể làm tắt nhanh dao động của kim khi cường độ dòng điện thay đổi, để cho kim quay nh ẹ nhàng theo sự thay đổi của dòng điện mà không bị rung cần một cơ chế giảm dao đ ộng. C ơ chế thường được dùng là ứng dụn g s ự chuyển hóa n ăng lượng dao động sang nhiệt năng nhờ dòng điện Fu -cô. Cuộn dây được gắn cùng một đĩa kim loại nằm trong từ trư ờng của nam châm. Mọi dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Fu -cô trong đ ĩa. Dòng này làm nóng đĩa lên, tiêu hao năng lượng dao đ ộng và dập tắt dao động. Đ ể giảm điện trở của ampe kế, cuộn dây trong nó được làm rất bé. Cu ộn dây đó chỉ chịu được dòng điện nhò, nếu không cuộn dây sẽ bị cháy. Để đo được dòng điện lớn, người 1 2 3 4 6 5 8 7 Hình 4. Ampe k ế nhiệt Hình 5. Ampe k ế truy ền thống 1: nam châm. 2: lò xo xo ắn. 3: chốt giữ lò xo. 4: thư ớc hình cung. 5: cuộn dây dẫn điện. 6: kim “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” ta m ắc song song với cuộn dây này một điện trở nhỏ hơn, g ọi là sơn (shunt). Các thang đo cư ờng độ dòng điện khác nhau ứng với các điện trở sơn khác nhau. Trong các ampe kế truy ền thống, các điện trở sơn được thiết kế để cường độ dòng điện tối đa qua cuộn dây không quá 50mA. Đ ể khắc phục việc đọc kết quả không c hính xác do kim ch ỉ trên thước nếu nhìn lệch, m ột số ampe kế lắp thêm gương tạo ra ảnh của kim nằm sau thước đo. Với ampe kế loại này, k ết quả đo chính xác được đọc khi nhìn thấy ảnh của kim nằm trùng với kim. -Ampe k ế sắt từ C ấu tạo từ hai thanh sắt non n ằm bên trong một ống dây. Một thanh được cố định còn thanh kia g ắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên một th ước hình cung. Khi có dòng điện qua ống dây, dòng điện sinh ra một từ trường trong ống. Từ trường này gây nên c ảm ứng sắt từ trên ha i thanh s ắt, biến chúng thành các nam châm cùng chiều. Hai nam châm cùng chi ều luôn đẩy nhau, không phụ thu ộc vào chiều dòng điện qua ống dây. Vì lực đẩy này, thanh nam châm di đ ộng quay và góc quay t ương ứng với c ường độ dòng điện qua ống dây. Ampe kế s ắt t ừ có thể đo dòng xoay chiều, do góc quay của kim không ph ụ thuộc chiều dòng điện Đ ồng hồ vạn n ăng điện tử có thể dùng làm ampe k ế (Ampe kế điện tử). Bản chất hoạt động của lo ại ampe kế này có thể mô tả là một vôn kế điện tử đo hi ệu điện thế do dòng điệ n gây ra trên m ột điện trở nh ỏ gọi là sơn. Các thang đo khác nhau được điều ch ỉnh bằng việc chọn các s ơn khác nhau. Cường độ dòng điện được suy ra từ biểu thức của định luật Ôm qua vi ệc đo được hiệu điện thế. -Ampe k ế kìm: Trong dòng điện xoay chiều, từ trư ờng biến thiên sinh ra bởi dòng điện có thể gây cảm ứng điện từ lên một cuộn cảm nằm gần dòng điện. Đây là cơ ch ế hoạt động của Ampe k ế kìm . (Hình 1.7. Ampe k ế kìm ) - M ật độ dòng điện : M ật độ dòng điện j là đại lượng đo bằng điện tích đi qua một đơn v ị diện tích mặt của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Mật độ dòng điện j là đại lư ợng vect ơ. Về độ lớn S I j  , trong đó S là ti ết di ện ngang của vật dẫn. Trong h ệ SI, đơn v ị của mật độ dòng điện là ampe trên mét vuông (A/m 2 ). 2.1.4. T ốc độ dịch chuyển (vận tốc trôi) Dòng đi ện có chi ều nhất định nhưng các h ạt tải điện đơn l ẻ trong dòng đi ện không nh ất thiết chuyển động thẳng the o 1 đư ờng . Ví d ụ như trong kim lo ại , electron chuy ển đ ộng zigzag ( Hình1.8), “va đ ập ” t ừ nguyên t ử này sang nguyên t ử khác; chỉ quan sát trên t ổng thể mới thấy xu hướng chung của chúng là dịch chuy ển có hướng theo sự định hướng của đi ện trường . V ận tốc trôi của electron đư ợc xác định bởi: Hình 6. Ampe kế điện t ử Hình 1.8 “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” d d nAev x exnA t q I         )( (5) trong đó: I là cư ờng độ dòng điện (A), x là chiều dài đoạn dây được xét (m), n là s ố h ạt electron trong m ột đơn v ị th ể tích , A là diện tích tiết diện của dây dẫn điện (m 2 ), v d là tốc độ d ịch chuyển ( trôi) c ủa các hạt t ải đi ện (m/s). Từ công thức trên có thể tính được tốc độ dịch chuyển của các electron dẫn trong dây đồng có đường kính 1,8mm mang dòng điện I=1,3A là v=3,8.10 -5 m/s (=14cm/h) nh ỏ h ơn rất nhiều v ới vận t ốc của electron chuyển đ ộng nhiệt hỗn loạn (c ỡ 10 6 m/s). Người ta cũng tính toán được các electron chuy ển động trong đèn bóng hình c ủa tivi theo đư ờng gần thẳng với tốc độ cỡ 1/10 t ốc độ ánh sáng (=3.10 7 m/s). Như vậy, các electron dẫn có thể dịch chuyển nhanh hoặc chậm phụ thuộc vào đặc điểm của vật dẫn và cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn đó. Lưu ý : V ận tốc trôi c ủa electron không ph ải là t ốc độ truyền thông tin của nó. Theo điện động lực học lượng tử, các electron truyền tương tác với nhau thông qua hạt photon. Vì v ậy, tốc độ truyền thông tin của dòng điện trong dây dẫn nhanh gần bằng tốc độ ánh sáng. Sự dịch chuyển, có thể là nhanh hoặc chậm, của một electron ở một đầu dây sẽ nhanh chóng đư ợc biết đến bởi một electron ở đầu dây bên kia thông qua sự truyền tương tác này. Ví dụ như khi bật công tắc đèn, đèn sáng ngay lập tức. Điều này có nghĩa là tốc độ truyền thông tin của dòng điện là rất lớn, gần như tức thời, còn chuyển động của các electron trong dây dẫn chậm hơn rất nhiều so với tốc độ này. 2.1.5. Đ ịnh luật Ôm đối với đoạn mạch ch ỉ chứa đi ện tr ở Năm 1826 nhà bác h ọc người Đức G.S Ôm (1789-1854) đ ã thi ết lập được bằng thực nghiệm định lu ật Ôm cho đoạn mạch vật dẫn: dòng điện I trong vật d ẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U ở hai đầu vật dẫn : I=GU. H ệ số tỉ lệ G được gọi là đ ộ dẫn điện c ủa vật d ẫn, còn đại lượng tỉ lệ nghịch của độ dẫn điện gọi là đi ện trở Hình 8 G.S. Ôm (1789-1854) Hình1.9 “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” (resistance, resistor) c ủa vật dẫn: R= G 1 và công th ức định luật Ôm là: R U I  Trong công thức do Ôm tìm ra, điện trở R có giá trị là một hằng số đối với một vật dẫn đã cho và không ph ụ thuộc vào hiệu điện thế (potential difference, voltage) đ ặt vào đoạn mạch. Đ ặc tuyến vôn -ampe c ủa nó là một đường thẳng. N ội dung định luật Ôm cho đoạn mạch thuần điện trở được phát biểu đầy đủ như sau: "Cư ờng độ dòng điện ch ạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu đi ện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R : R U I  (6) IRVVU BA  (7) Tích IR đư ợc gọi là độ giảm điện thế ( đ ộ gi ảm thế) trê n đi ện trở R Mọi vật liệu dẫn điện tuân theo định luật khi điện trở suất của nó không phụ vào đ ộ lớn và chiều của điện trường đặt lên nó. Tất cả các vật liệu đồng chất bất kể là chất dẫn đi ện như đ ồng hay là ch ất bán dẫn như silic (s ạch hay pha tạp) đ ều t uân theo đ ịnh luật Ôm trong m ột khoảng giá trị nào đó của điện trường. Đ ịnh luật Ôm không còn đúng khi vật dẫn là đi ốt bán dẫn có chuyển tiếp p -n ho ặc khi điện trường trong vật dẫn quá mạnh. http://phet.colorado.edu/vi/simulation/ohms-law Thí nghi ệm chứng tỏ giữa điện trở R của một đoạn dây dẫn đồng tính tiết diện đều t ỉ lệ thuận với chiều dài l và t ỉ lệ nghịch với tiết diện vuông góc S của đoạn dây dẫn: S l R  , trong đó  g ọi là điện trở suất của chất làm dây dẫn đó. I(A) 0 U (V) I (A) Đ ặc tuyến vôn – ampe c ủa m ột đoạn dây dẫn ở nhiệt độ không đổi U(V) “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” http://phet.colorado.edu/vi/simulation/resistance-in-a-wire Đi ện trở suất của một chất là đại lượng đặc trưng cho tính d ẫn điện của chất đó. Giá tr ị của nó biến thiên theo nhiệt độ. Đối với đa số kim loại , s ự phụ thuộc này được diễn t ả theo qui luật )1( t o   trong đó o  là đi ện trở suất ở 0 o C,  là điện trở suất ở t o C, 273 1  là h ệ số nhiệt điện trở (với kim loại:  >0, v ới chất điện phân:  <0). N ếu viết theo thang nhi ệt độ tuyệt đối T thì T o   . T ừ đó có thể biểu diễn sự phụ thu ộc của đi ện trở vật dẫn vào nhiệt độ theo công thức )1( tRR o  hay TRR o  (R o , R là đi ện tr ở của vật dẫn ở 0 o C và t o C). Trong h ệ SI, đơn vị của điện trở là ôm (Ω), đơn vị của điện tr ở suất là ômmét (Ωm). S ự phụ thuộc của đi ện trở vật dẫn vào nhiệt độ được dùng để chế tạo nhiệt kế nhi ệt điện để đo nhiệt độ. Với dụng cụ này ta có thể đo được nhiệt độ trong một phạm vi r ộng hơn nhiều so với nhiệt kế thuỷ ngân, đặc biệt nó cho phép ta dễ dàng khống chế, điều khi ển nhiệt độ từ xa. Một số loại điện trở “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) “M ỗi con ngư ời được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để l ại dấu chân trên mặt đất - và in đ ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” 2.2. Ngu ồn điện 2.2.1. Ngu ồn điện Như đ ã bi ết, muốn có sự cân bằng điện tích trong vật dẫn thì hiệu điện thế giữa hai đi ểm bất kỳ (V A – V B ) c ủa vật dẫn phải bằng không. Nếu điều kiện này bị vi phạm thì sự cân b ằng điện tích không còn nữa và trong v ật dẫn xảy ra sự dịch chuyển đi ện tích tạo ra dòng điện. Như vậy, muốn có dòng điện trong vật dẫn thì phải tạo ra ở hai đầu vật dẫn một hi ệu đi ện th ế. Tuy nhiên, trong m ột số ít trường hợp ở môi trường dẫn điện không đồng nhất (do phân b ố mật độ hạt tải đ i ện không đều, hoặc do nhiệt độ không đồng đều) sẽ có sự khuếch tán c ủa các êlectron tự do tạo ra các dòng điện cục bộ. Cơ chế để tạo ra hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện đó là nguồn điện hay máy phát điện và nguyên nhân tác dụng trong ngu ồn gọi là su ất đi ện động . Ngu ồn điện bao giờ cũng có hai cực luôn luôn ở trạng thái nhiễm điện trái dấu và giữa hai c ực đó có một hiệu điện thế. Để tạo ra các cực nhiễm điện như vậy cần thực hiện một công đ ể tách các electron ra kh ỏi nguyên tử trung hòa, rồi chuyển các êlectron và ion dương đư ợc tạo thành nh ư thế ra khỏi mỗi cực. Vì lực điện tác dụng giữa các electron và ion dương là l ực hút nên để tách chúng ra xa nhau cần phải có những lực mà bản chất không ph ải là lực t ĩnh đi ện, nên ta gọi là “l ực lạ ”. Nếu xét theo quan đi ểm n ăng lượng thì ta c ũng thấy rằng cần phải có "lực lạ" để duy trì dòng điện. Ta đã biết điện trường tĩnh là trư ờng thế, nên công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích theo một đường cong kín là b ằng không, thế nh ưng dòng điện chạy trong dây d ẫn làm dây dẫn nóng lên tức là t ỏa năng lượng. Vì vậy , c ần phải có nguồn điện, trong đó ngoài lực Cu-lông ra còn có m ột l ực khác mà công của lực này dọc theo đường cong kín là khác không, lực ấy ta gọi là “l ực l ạ ”, ngh ĩa là lực này cung cấp năng lượng cho các h ạt mang điện để chúng nhường cho vật d ẫn khi chuyển dời trong vật dẫn. Trong các loại nguồn điện khác nhau thì “l ực lạ ”có b ản ch ất khác nhau và quá trình thực hiện công của lực lạ đó gắn liền với quá trình chuyển hóa t ừ một dạng năng lượng nào đó thà nh năng lư ợng điện. Năng lượng đó có thể là hoá năng như trong pin, acquy: l ực lạ là lực t ương tác phân tử ( l ực hóa học ). Trong máy phát đi ện, l ực lạ là lực đi ện từ tác d ụng lên các electron chuy ển động trong dây dẫn. Đó có th ể là cơ năng như trong máy phát t ĩnh điện hoặc nhiệt năng như trong pin nhiệt điện. Đó có thể là quang năng như trong pin quang đi ện (pin mặt trời). Bây giờ nếu nối hai cực của nguồn đi ện đó với nhau bằng vật dẫn để tạo thành mạch kín thì trong mạch sẽ có dòng điện. [...]... công của dòng điện 2.4.1 Công; công suất của dòng điện chạy qua một đo ạn mạch Khi hạt tải điện q di chuyển từ điểm A đến điểm B đặt dưới hiệu điện thế U=VA-VB thì lực điện tác dụng lên các hạt tải điện trong mạch sẽ thực hiện một công là: A=qU Với dòng điện không đổi, ta có q=It còn U là hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch khảo sát Lúc đó công của dòng điện có cường độ I trong đoạn mạch có hiệu điện thế... độ dòng điện chạy trong mạch b tăng khi cường độ dòng điện trong mạch tăng c giảm khi cường độ dòng điện trong mạch tăng d tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy trong mạch Câu 2 Một nguồn điện khi có r = 0.1  được mắc với điện trở R=4,8  thành mạch kín Khi hiệu điện thế giữa hai cực nguồn điện là 12V thì cường độ dòng điện trong mạch là A 12 (A) B 1, 2 (A) C 2,5 (A) D 25 (A) Câu 3: Một nguồn điện. .. suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện Theo định nghĩa nó bằng công của dòng điện thực hiện trong một đơn vị thời gian: A  UI t Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là công suất điện tiêu... là công của lực điện tác dụng lên các hạt tải điện Vậy: Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện là m di các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu chuyển đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó Theo định luật bảo toàn năng lượng, công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng ch ính là điện năng mà đoạn... (Albert Einstein) điện chạy theo một chiều nào đó trên đoạn mạch ấy rồi dựa vào qui ước để xác định đâu là nguồn điện , đâu là máy thu điện Nếu theo chiều dòng điện đã chọn, dòng điện đi vào nguồn từ cực âm (-) và ra khỏi nguồn từ cực dương (+) thì đó là nguồn điện và ngược lại là máy thu điện Nếu giá trị cường độ dòng điện tính ra mang giá trị dương nghĩa là ta đã chọn đúng chiều dòng điện thực tế còn... các lực lạ làm di chuyển điện tích dương q bên trong nguồn điện và độ lớn của điệ n tích dương q đó Nguồn điện đầu tiên sinh ra dòng điện không đổi khá lớn và tồn tại cho đến ngày nay là pin và acquy, gọi chung là nguồn điện hóa học 2.3 Pin và acqui 2.3.1 Hiệu điện thế điện hóa Xét một mạch điện gồm kim loại ( vật dẫn loại 1) và dung dịch điện phân ( vật dẫn loại 2 ) (nguồn điện hóa học ) (Electrochemical... Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch Như vậy  =IR+Ir Suất điện động của nguồn điện bằng tổng độ giảm thế của mạch ngoài và mạch trong  Ta có U=IR=  -Ir nên khi r  0 hoặc khi I=0 thì U   : Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nguồn điện đó Suy ra I  Còn khi R  0 điện trở... suất phản điện A' của máy thu E p  Suất phản điện của máy thu có ý nghĩa là đại lượng đặc trưng cho q máy thu và được xác định bằng điện năng mà dụng cụ chuyển hóa thành dạng năng lượng khác, không phải là nhiệt, khi có một đơn vị điện tích dương chuyển qua máy Trong trường hợp máy thu điện đang được nạp điện thì suất phản điện có trị số bằng suất điện động của nguồn lúc phát điện khi đó dòng điện di... công của dòng điện người ta dùng máy đếm điện năng hay công tơ điện ăng tiêu thụ thường được tính bằng kilôoát.giờ (kW.h ) với 1kWh=3.600.000J còn để Điện n đo công suất của dòng điện trên một đoạn mạch người ta có thể dùng một trong hai cách: + Cách đo gián tiếp: Dùng ampe kế để đo cường độ dòng điện qua mạch và dùng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch rồi tính công suất của dòng điện bằng... Sự toả nhiệt trong các vật dẫn điện có dòng điện chạy qua (gọi là hiệu ứng JouleLenz) giữ một vai trò quan trọng trong kĩ thuật Tất cả các dụng cụ dùng để đốt nóng bằng điện đều dựa vào hiệu ứng Jun -Lenxơ: bếp điện, bàn là điện, lò sưởi điện, hàn điện, đúc điện Ðèn điện nóng sáng là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng Tuy “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh . cường độ không đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đ ổi . B ản chất của dòng điện trong các môi trường khác nhau thì khác nhau. 2.1.2. Tác d ụng của dòng điện Tùy theo môi trường dòng điện. đổi theo thời gian. Trong gi ới hạn c ủa chương trình THPT , chúng ta ch ỉ nghiên cứu về dòng điện có chiều và cư ờng độ không thay đổi theo thời gian g ọi là dòng điện không đổi . Đ ối với dòng đi ện. trưng của dòng điện Đ ể đặc trưng cho độ mạnh , y ếu và phương, chi ều của dòng điện, người ta đưa ra hai đại lư ợng vật lí là cư ờng độ dòng điện và m ật đ ộ dòng đi ện . -Cư ờng độ dòng điện :