Chương 4 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI pdf

Chương 4 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NỘI DUNG 1. Các khái niệm cơ bản 2. Nguồn điện Suất điện động Định luật Omh tổng quát 3. Quy tắc Kirchhoff 4. Định luật Joule Công và công suất + + + - - 4.1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4.1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. 1. Dòng điện Dòng điện Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích mang điện tích Quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển Quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các hạt mang điện tích dương động của các hạt mang điện tích dương I  2. Cường độ dòng điện I(A) qua diện tích dS là đại lượng vô hướng có trị số bằng lượng điện tích chuyển qua diện tích đó trong một đơn vị thời gian dt. dt dq I = Dòng điện không đổi là dòng có cường độ và chiều không đổi theo thời gian t q I = Nếu trong môi trường có cả hai loại hạt điện dương và âm như dung dịch điện phân, chất khí ion hóa, … t qnqn I −−++ + = nn S I Jhay S I J ==   + + + S n j - - tải qua một điểm là vectơ có hướng chuyển tải qua một điểm là vectơ có hướng chuyển động của các hạt điện +, có trị số bằng dòng động của các hạt điện +, có trị số bằng dòng điện đi qua diện tích vuông góc với hướng điện đi qua diện tích vuông góc với hướng ấy. ấy. 3. Vectơ mật độ dòng điện (A/m 3. Vectơ mật độ dòng điện (A/m 2 2 ) ) J  + n 0 S 1 S 2 v  Nếu môi trường chỉ có một loại hạt điện tự do Nếu môi trường chỉ có một loại hạt điện tự do dương hoặc âm thì mật độ dòng điện : dương hoặc âm thì mật độ dòng điện : vn.qJ 0   = Nếu môi trường có hai loại hạt điện tự do dương Nếu môi trường có hai loại hạt điện tự do dương và âm thì mật độ dòng điện : và âm thì mật độ dòng điện : −−−+++−+ +=+= vnqvnqJJJ vJ;0q vJ;0q     ↑↓< ↑↑> 4. Định luật Omh cho mạch chỉ có R(Ω) Cường độ dòng điện qua mạch đồng chất Cường độ dòng điện qua mạch đồng chất tỉ lệ thuận với HĐT giữa hai đầu mạch và tỉ lệ thuận với HĐT giữa hai đầu mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R tỉ lệ nghịch với điện trở R R U I = Điện trở R phụ thuộc vào chiều dài, Điện trở R phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện và điện trở suất của dây tiết diện và điện trở suất của dây dẫn dẫn S ρR  = Điện trở suất phụ thuộc Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ vào nhiệt độ ( ) αt1ρρ 0 += ρ ρ 0 0 điện trở suất ở 0 điện trở suất ở 0 0 0 C, C, ρ ρ điện trở suất ở t điện trở suất ở t 0 0 C, C, α α hệ số nhiệt hệ số nhiệt trở trở Điện trở R phụ thuộc Điện trở R phụ thuộc vào nhiệt độ vào nhiệt độ ( ) αt1RR 0 += A B I R 1 R 2 R 3 A B I R tđ 5. Ghép các điện trở 5. Ghép các điện trở a. Ghép nối tiếp a. Ghép nối tiếp (điện trở của mạch tăng) (điện trở của mạch tăng) HĐT bằng tổng : U = U HĐT bằng tổng : U = U 1 1 + U + U 2 2 +…+ U +…+ U n n Cường độ d.điện bằng nhau : I = I Cường độ d.điện bằng nhau : I = I 1 1 = I = I 2 2 =…= I =…= I n n Điện trở tương đương : Điện trở tương đương : n21td R, ,R,RR > n21td R RRR +++= A B I R tđ A B I 1 R 1 R nI n I I b. Ghép song song b. Ghép song song (điện trở của mạch giảm) (điện trở của mạch giảm) HĐT bằng nhau : U = U HĐT bằng nhau : U = U 1 1 = U = U 2 2 =…= U =…= U n n Cường độ d.điện bằng tổng : I = I Cường độ d.điện bằng tổng : I = I 1 1 + I + I 2 2 +…+ I +…+ I n n Điện trở tương đương : Điện trở tương đương : n21td R 1 R 1 R 1 R 1 +++= n21td R, ,R,RR < D R 1 R 4 R 2 R 5 A I 1 I 4 I 2 C B R 3 I 5 I c. Mạch cầu Wheastone c. Mạch cầu Wheastone Tỉ số Tỉ số 5 4 2 1 R R R R = cầu cân bằng, dòng điện không qua R cầu cân bằng, dòng điện không qua R 3 3 , bỏ , bỏ R R 3 3 tính được điện trở R tính được điện trở R tđ tđ của mạch của mạch 5 4 2 1 R R R R ≠ cầu không cân bằng, dòng điện qua R cầu không cân bằng, dòng điện qua R 3 3 . . Muốn tính R Muốn tính R tđ tđ phải chuyển mạch tam giác phải chuyển mạch tam giác ABC sang hình sao OABC ABC sang hình sao OABC [...]... ( R1 + r1) = E1 I1 I1 = 4A IA E2r2 A MNR2E2M R1 – I2 ( R2 + r2) = - E2 I2 = 1A I2 R2 N Nút N IA = I1 + I2 = 5A 4. 4 - ĐỊNH LUẬT JOULE – LENZ CÔNG VÀ CÔNG SUẤT 1 Định luật Joule - Lenz U2 Q = RI 2 t = UIt = t R 2 Công, công suất của dòng điện A = qU Khi dòng điện chạy qua mạch thì sinh công Công của dòng điện chính là lực điện trường làm di chuyển điện tích q Công suất của dòng điện Công suất của nguồn... qE* E* gọi là nguồn điện (V) Kí hiệu B E, r + - A 2 Suất điện động E = ξ = q E, r + - Nguồn phát chiều của cường độ dòng điện I đi vào cực âm đi ra cực dương Máy thu chiều của cường độ dòng điện I đi vào cực dương đi ra cực âm  I E suất điện động (V) r điện trở trong (Ω)  I E’, r’ + E’ suất phản điện (V) r’ điện trở trong (Ω) 3 Định luật Om cho mạch kín E I= R+r I E, r R Nếu mạch điện có nhiều nguồn... rA R1 R2 rB R3 B C B O rC C R1 I1 R4 B I4 rB rA I R3 O A I2 R2 rC D R5 rB C B I5 R4 rA O A D rC R5 C Với R 1R 2 rA = R1 + R 2 + R 3 R 1R 3 rB = R1 + R 2 + R 3 R 2R 3 rC = R1 + R 2 + R 3 4. 2- NGUỒN ĐIỆN SUẤT ĐIỆN ĐỘNG ĐL OM 1 Nguồn điện  Hạt + từ A sang B : FC= qE Hạt – từ B sang A:FC = -qE Dòng có chiều từ A sang B Khi VA = VB dòng dừng E A  E* Muốn duy trì dòng điện tạo một lực ngược chiều và lớn... quy ước dấu M R1 Ví dụ I3 I1 I2 R3 E2 , r 2 A R2 I4 I6 R4 B N E1, r1 I5 Nút A : Nút B : I 6 = I1 + I5 I 4 = I2 + I5 R5 Nút N : I 6 = I3 + I4 Nút M : I1 = I2 + I 3 M R1 I3 I1 A R2 (1 E2, r2 ) (2 ) R3 I4 I6 R4 B N I5 Vòng 1(AMNA) E1 , r 1 (3 ) I2 R5 I1R 1 + I 3 R 3 + I 6 r2 = E 2 Vòng 2(MBNM) I 2 R 2 + I 4R 4 − I3R 3 = 0 Vòng 3(ABA) − I 6 r2 − I 4 R 4 − I 5 ( R 5 + r1 ) = E1 − E 2 R 16.1 Nút M E1r1 I3... I= R+r I E, r R Nếu mạch điện có nhiều nguồn phát, máy thu và các điện trở mắc nối tiếp thì : ∑ E − ∑ E' I= ∑ R + ∑ r + ∑ r' 4 Định luật Om tổng quát Hiệu điện thế giữa 2 điểm bất kì trong một đoạn mạch bằng tổng đại số các độ giảm thế I(R+r) và tổng đại số các suất điện động Qui tắc sử dụng dấu ∑I (R i i + ri ) + ∑ E i = U 12 Hiệu điện thế đi từ điểm 1 đến điểm 2, nếu gặp cực nào của nguồn trước thì... suất của dòng điện Công suất của nguồn A = UIt A U2 P = = UI = RI 2 = t R P = EI Công suất tỏa nhiệt của nguồn P = rI 2 Hiệu suất của nguồn điện : R H= R+r Nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r có khả năng phát ra mạch ngoài công suất lớn nhất : 2 Pmax E = 4r Với R = r ... Iout Trong một vòng kín bất kì, tổng đại số các độ giảm thế I(R+r) bằng tổng đại số các suất điện động ∑I (R i i + ri ) = ∑ E i Nếu vòng kín đi qua nguồn từ cực - sang cực + thì E dương và ngược lại Nếu I chạy cùng chiều với vòng kín thi I dương, ngược lại là I âm 2 Các bước giải Giả định chiều cho các dòng điện trong mỗi nhánh và cách mắc các cực của nguồn Lập hệ phương trình: Nếu mạng có m nút ta... 3 + r3 ) 15.8,9 E 2 − E1 I= = R 1 + R 2 + r1 + r2 E1r1 M E2r2 V R1 I R2 N U MN = −E1 − I( R 1 + r1 ) = U MN = −E 2 + I( R 2 + r2 ) = 4. 3- QUY TẮC KIRCHHOFF 1 Khái niệm Mạch phân nhánh là mạch gồm nhiều nhánh, mỗi nhánh có 1 hay nhiều phần tử mắc nối tiếp với nhau Dòng điện trong các nhánh khác nhau thì có chiều và trị số khác nhau Nút là giao điểm của ba nhánh trở lên Vòng kín (mắc mạng) là tập hợp... – E1 I2r2 + I3 (R + r3 ) = - E2 - E3 E1, r1 16.3 I1 I2 R E2, r2 R A Nút A I3 B E3, r3 R I3 = I1 + I2 AE1BE3A - I1 (R+ r1) - I3(R + r3) = - E1 + E3 AE2BE3A – I2 (R+ r2) - I3(R + r3) = E3 – E2 E1, r1 16 .4 I1 I2 R E2, r2 R A Nút B I3 B E3, r3 R I3 = I1 + I2 AE2BE1A I1 (R+ r1) – I2(R + r2) = E1 – E2 AE3BE1A I3 (R+ r3) + I1(R + r1) = E1 – E3 E1 16.5 I1 I2 R1 E2 R2 M Nút M I3 N E3 R3 I3 = I1 + I2 ME1NE2M . + + + - - 4. 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4. 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. 1. Dòng điện Dòng điện Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích mang điện. Chương 4 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NỘI DUNG 1. Các khái niệm cơ bản 2. Nguồn điện Suất điện động Định luật Omh tổng quát 3. Quy tắc Kirchhoff 4. Định luật Joule Công. D R 1 R 4 R 2 R 5 A I 1 I 4 I 2 C B R 3 I 5 I c. Mạch cầu Wheastone c. Mạch cầu Wheastone Tỉ số Tỉ số 5 4 2 1 R R R R = cầu cân bằng, dòng điện không qua R cầu cân bằng, dòng điện không qua