nguồn điện.Định luật ohm tổng quát i Mục tiêu Về kiến thức - Hiểu khái niệm lực lạ, trường lực lạ, nguồn điện - Nắm đặc điểm trường lực lạ - Xây dựng hiểu định luật Ohm tổng quát dạng vi phân tích phân - Hiểu khái niệm suất điện động nguồn điện Nguyên tắc chung trình tạo thành suất điện động nguồn điện Về kĩ - Nắm điều kiện áp dụng, bước áp dụng định luật Ohm tổng quát - áp dụng định luật Ohm tổng quát vào giải tập Về giáo dục tình cảm, thái ®é - Gi¸o dơc tÝnh trung thùc, kh¸ch quan - Giáo dục ý thức tự học tập, thái độ học tập nghiêm túc - Giáo dục lòng kiên trì, tinh thần ham học hỏi, say mê khoa học ii Chuẩn bị Giảng viên - Tìm hiểu vấn đề xung quanh nội dung giảng, soạn giáo án - Chuẩn bị dụng cụ thiết bị cần thiết cho giảng - Chuẩn bị nội dung ghi bảng: Bài nguồn điện.Định luật ohm tổng quát I Nguồn ®iƯn Trêng lùc l¹ XÐt vËt dÉn mang ®iƯn tr¸i dÊu: A(+), B(-) VA>VB NÕu nèi A B vật dẫn M hạt mang điện(+) chuyển động theo chiều điện trường( AB), hạt mang điện âm chuyển động theo chiều ngược lại - Kết quả: Trong M có dòng điện, VA, VB Cuối VA=VB , dòng điện ngừng lại - Muốn trì dòng điện, phải có lực có khả làm cho hạt mang điện chuyển động ngược chiều tác dụng lực điện trường Lực chất lực tĩnh điện, gọi lực phi tĩnh điện hay lực lạ Xét theo quan điểm lượng Ta thấy rõ cần phải có trường lực lạ để trì dòng điện Thực vậy, điện trường tĩnh trường thế, công lực điện trường làm di chuyển điện tích dọc theo đường cong kín Mà dòng điện chạy vật dẫn lại làm vật dẫn nóng lên, tức tỏa lượng Vì vậy, cần phải có nguồn điện mà bên lực Culông có lực lạ, công lực dọc theo đường cong kín khác Nghĩa lực cung cấp lượng cho hạt mang điện Khái niệm trường lực lạ, nguồn điện - Trường lực lạ trường lực gây lực lạ Trường lực lạ trường mà trường xoáy - Nguồn tạo trường lạ gọi nguồn điện Vậy, nguồn điện thiết bị để tạo trì hiệu điện nhằm trì dòng điện mạch Đây nguồn lượng cung cấp lượng cho mạch điện hoạt động - Bản chất lực lạ nguồn khác khác Là lực hóa học ( lực tương tác phân tử ) pin, ắcqui. Là lực điện từ máy phát điện Véc tơ cường độ trường lực lạ ( E * ) F * * víi: F * lực lạ trường lực lạ tác dụng lên điện tích q - Biểu thức: E = q - Cường độ trường lực lạ có trị số lực tác dụng lên đơn vị điện tích dương Định luật Ohm tổng quát dạng vi phân - Khi m¹ch tån t¹i trường lực lạ có: =i ( E + E*) với E véc tơ cường độ điện trường tĩnh - Tại đoạn mạch chứa nguồn điện( có trường lực lạ) E*>E , dó hạt mang điện di chuyển ngược chiều tác dụng điện trường tĩnh dòng mạch trì II Định luật Ohm tổng quát Suất điện động nguồn điện Chuyển định luật ôm tổng quát dạng vi phân sang dạng tích phân l S - Tính toán ta được: I = d ∫ Edl + ∫ E *dl 1 ý nghÜa vËt lý cđa c¸c sè hạng Suất điện động nguồn điện + Edl lưu số véc tơ cường độ điện trường đoạn 1- 2, làcông làm dịch chuyển đơn vị điện tích dương từ điểm (1) ®Õn ®iÓm (2) ∫ Edl = V1-V2 2 + d l điện trở toàn phần đoạn mạch điểm 1-2 ( R12 ) S + ∫ E *dl lµ lưu số véc tơ cường độ trường lực lạ đoạn 1- 2, gọi suất điện động 12 tác dụng đoạn 1- Suất điện ®éng cđa ngn ®iƯn + Kh¸i niƯm st ®iƯn ®éng nguồn điện: Là đại lượng đặc trưng cho khả sinh công nguồn điện, đo công nguồn điện tạo làm dịch chuyển đơn vị điện tích dương vòng quanh mạch kín ngn ®ã + BiĨu thøc: ξ = A q + Đơn vị : vôn (V) + Hiện tượng tạo thành suất điện động pin điện hóa, xét pin Đanien * ta nói nguồn điện không đổi, nguyên tắc lập luận cho nguồn khác Vì vậy, ta nói chung nguồn điện Định luật Ohm tổng quát: + BiÓu thøc: I R12=( V1-V2) + ξ12 + TÝnh tổng quát định luật: - Độ giảm điện (I R12) tổng quát khái niệm hiệu điện - Kết trùng với định luật Ohm cho đoạn mạch đồng chất Khi 12 =0, I R12=( V1-V2) - Với đoạn mạch không đồng chất 12 0, mạch có vật dẫn kim loại tiếp xúc với chất điện phân - Kết trùng với định luật Ohm cho mạch kín Khi : V1-V2=0, I R= , R tổng trở mạch kín áp dụng định luật Ohm tổng quát - Điều kiện áp dụng: I có giá trị điểm mạch - Các bước áp dụng: + B1: Chọn chiều dòng điện mạch chiều đường tùy ý + B2: Lấy điện điểm đầu trừ ®iƯn thÕ ®iĨm ci ®êng ®i + B3: ξ > qua nguồn từ âm sang dương I > I chiều đường ngược lại - Bài tập áp dụng: SGK Sinh viên - Xem trước nội dung học giáo trình: + Điện học Tác giả : Vũ Thanh Khiết + Điện học Tác giả : Nguyễn Phúc Thuần - Vũ Thanh Khiết iii Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động 1: Đặt vấn đề Hoạt động giảng viên sinh viên Nội dung cần nắm - GV : ĐVĐ : Trong phòng học ngồi bóng đèn điện muốn sáng, quạt muốn quay cần phải có điện, điện lấy từ đâu ? biết máy phát điện tạo Bóng đèn pin muốn sáng phải có điện, điện lấy từ đâu ? pin cung cấp Bóng đèn acquy muốn sáng cần có ®iƯn, ®iƯn ®ã lÊy tõ ®©u ? acquy cung cấp Máy phát điện, pin, acquy có đặc điểm cung cấp điện, chúng gọi chung nguồn điện Vậy, chất nguồn điện ? Khi có mặt nguồn điện mạch định luật Ohm có dạng nào? Bài học : Nguồn điện, định luật Ohm tổng quát trả lời điều - Vấn đề cần nghiên cứu là: + Bản chất nguồn điện ? + Khi có mặt nguồn điện mạch định luật Ohm có dạng nào? - SV: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm lực lạ, trường lực lạ,nguồn điện Hoạt động giảng viên sinh viên Nội dung cần nắm - GV : + Nêu vấn đề: Để hiểu chất Khái niệm lực lạ, nguồn điện ta cần hiểu khái niệm lực lạ, trường trường lực lạ, nguồn điện lực lạ - Trong nguồn điện có mặt + Hướng dẫn sv đến khái niệm lực lạ: lực chất Ta biết đặc điểm nguồn điện có hai lực tĩnh điện cực (+), (-) muốn có hai cực nguồn gọi lực phi tĩnh điện hay điện cần có mặt lực có tác dụng bứt lực lạ, lực có tác dụng hạt mang điện khỏi nguyên tử trung hòa, lực tách điện tích trái dấu chống lại lực liên kết tĩnh điện hạt mang trì chênh lệch điện điểm bên điện trái dấu, gọi lực phi tĩnh điện hay lực lạ nguồn Mặt khác nối nguồn điện với vật dẫn M bên ngoài, chênh lệch điện - Bản chất lực lạ hai cực hạt mang điện chuyển động từ nguồn khác khác nhau, thí dơ : Trong cùc nµy sang cùc díi tác dụng lực điện trường, kết điện hai cực nhau, không dòng điện Muốn trì dòng điện nguồn điện cần có lực chống lại lực điện trường, để hạt mang điện chuyển động thành dòng khép kín liên tục, lực lạ pin, acquy lực lạ lực hóa học ( lực tương tác phân tử), máy phát điện dùng tượng cảm ứng điện từ , lực lạ lực điện từ, - GV thông báo chất lực lạ nguồn khác khác nhau, thí dụ : Trong pin, - Trường lực lạ trường acquy lực lạ lực hóa học ( lực tương tác phân tử), máy phát điện dùng tượng cảm ứng điện lực gây lực lạ Trường lực lạ trường từ , lực lạ lực điện từ, mà trường xoáy -SV: Nghe xét thấy cã sù xt hiƯn cđa lùc l¹, - Ngn t¹o trường lạ Nắm khái niệm, chất lực lạ gọi nguồn điện, - GV thông báo + khái niệm trường lực lạ nguồn điện thiết bị để + hướng dẫn sv lập luận theo quan tạo trì hiệu điện điểm lượng để thấy tồn trường nhằm trì dòng điện mạch Đây lực lạ: nguồn lượng Ta thấy rõ cần phải có trường lực lạ để cung cấp lượng cho trì dòng điện Thực vậy, điện trường tĩnh mạch điện hoạt động trường thế, công lực điện trường làm di chuyển cường ®é trêng ®iÖn tÝch däc theo ®êng cong kÝn b»ng Mà dòng - Véc tơ * điện chạy vật dẫn lại làm vật dẫn nóng lên, lực lạ ( E ) tức tỏa lượng Vì vậy, cần phải có nguồn F * * điện mà bên lực Culông có lực - Biểu thức: E = q lạ, công lực dọc theo đường cong kín khác Nghĩa lực cung cấp lượng cho với: F * lực lạ trường lực lạ tác dụng lên điện hạt mang điện tích q - Cường độ trường lực lạ có trị số lực tác dụng lên đơn vị điện tích - GV thông báo: Nguồn tạo trường lạ dương gọi nguồn điện, nguồn điện thiết bị để tạo trì hiệu điện nhằm trì dòng điện mạch Đây nguồn lượng cung cấp lượng cho mạch điện hoạt động -SV: Nghe nắm khái niệm trường lực lạ - SV: Nghe nắm khái niệm nguồn điện - GV Thông báo: Nếu trường lực lạ tác dụng lên điện tích q lực lạ F * quan niệm tương tự lực tĩnh điện ta gọi : F * * véc tơ cường độ trường lực lạ E = q - Cường độ trường lực lạ có trị số lực tác dụng lên đơn vị điện tích dương - SV: Nghe tìm hiểu khái niệm véc tơ cường độ trường lực lạ ( E * ) Hoạt động 3: Xây dựng Định luật Ohm tổng quát dạng vi phân dạng tích phân Hoạt động giảng viên sinh viên Nội dung cần nắm - GV : Hướng dẫn sv viết định luật Ohm tổng 2.Định luật Ohm tổng quát dạng vi phân dạng tích phân: quát dạng vi phân dạng + Thông báo định luật Ohm tổng quát dạng vi tích phân Khi mạch tồn trường lực lạ có: Định luật Ohm tổng quát phân: (*) với E véc tơ cường độ điện dạng vi phân = i σ ( E + E*) trêng tÜnh = i ( E + E*) - Tại đoạn mạch chứa nguồn điện( có trường - Định luật Ohm tổng quát lực lạ) E*>E , dó hạt mang điện di dạng tích phân: chuyển ngược chiều tác dụng điện trường tĩnh Xét mạch kín giả sử dòng mạch trì đoạn 1-2 mạch có - SV: Nghe tìm hiểu, tự viết định luật Ohm tồn trường lực lạ (chẳng tổng quát dạng vi phân hạn có mắc pin), tưởng - GV : Hướng dẫn sv thiết lập định luật Ohm tổng tượng đoạn mạch nhỏ quát dạng tích phân: dài dl, cho đoạn Ta xét mạch kín giả sử đoạn 1-2 coi tiết diện đổi , mạch có tồn trường lực lạ (chẳng hạn có mắc ngang S không pin), tưởng tượng đoạn mạch nhỏ dài dl, véc tơ E , E * , i cho đoạn coi tiết diện ngang S khắp tiết diện S không đổi , véc tơ E , E * , i Nhân vô hướng hai vế trình (*) với khắp tiết diện S Nhân vô hướng hai vế phương phương trình (*) với véc tơ dl , véc tơ véc tơ dl , véc tơ hướng hướng dọc theo chiều dài vật dẫn vµ cïng chiỊu däc theo chiỊu dµi vËt dÉn chiều với véc tơ i, với véc tơ i , cã ®é lín b»ng dl Ta cã: cã ®é lín b»ng dl Ta cã: I I = idl σ ( E + E * )dl Thay i = vµ σ = vµo , lÊy tÝch = idl σ ( E + E * )dl Thay i = S S phân phương trình theo độ dài đoạn mạch từ = vào , lấy tích phân 1-2 lưu ý I không đổi ta được: l I = d S ∫ Edl + ∫ E *dl 1 phương trình theo độ dài đoạn mạch từ 1-2 lưu ý I không đổi ta được: - SV: Nghe tìm hiểu thiết lập định luật Ohm l I = d tổng quát dạng tÝch ph©n S ∫ Edl + E *dl 1 Hoạt động Tìm hiểu ý nghĩa vật lý số hạng Suất điện động nguồn điện Hoạt động giảng viên sinh viên Nội dung cần nắm ý nghĩa vật lý số hạng Suất ®iƯn ®éng + ∫ Edl lµ lu sè cđa véc tơ cường độ điện trường nguồn điện - GV : Nhắc lại ý nghĩa số hạng 2 tĩnh đoạn 1- 2, công làm dịch + Edl lưu số véc tơ chuyển đơn vị điện tích dương từ điểm (1) cường ®é ®iƯn trêng tÜnh ®Õn ®iĨm (2) ∫1 Edl = V1-V2 đoạn 1- 2, công làm dịch chuyển l + d điện trở toàn phần đoạn mạch đơn vị điện tích dương từ S điểm (1) đến điểm (2) ®iĨm 1-2 ( R12 ) = V1-V2 Edl - SV: Nhớ lại kiến thức cũ để hiểu ý nghĩa số hạng Edl ; 2 l ∫d S + d - GV thông báo: E *dl lưu số véc tơ l điện trở toàn phần S đoạn mạch ®iĨm 1-2 ( R12 ) cêng độ trường lực lạ đoạn 1- 2, gọi suất + điện động 12 tác dụng đoạn 1- E *dl lưu số vÐc t¬ - SV: TiÕp thu, ghi nhí - GV lập luận: Suất điện động 12 có trị số cường độ trường lực lạ đoạn 1- 2, gọi suất điện công thực lực lạ dịch chuyển đơn vị điện tích dương từ điểm (1) đến điểm (2) Công thực nhờ lượng cung cấp nguồn điện.Vì thế, đại lượng 12 suất điện động nguồn điện mác đoạn mạch 1- động 12 tác dụng đoạn 1- - Suất điện động 12 tác dụng đoạn 1- có trị số công thực - sv : Tiếp thu khái niệm suất điện động 12 tác lực lạ dịch chuyển đơn vị điện tích dương từ dụng đoạn 1- điểm (1) đến điểm (2) - sv tù rót ra: - St ®iƯn ®éng cđa nguồn điện: Là đại lượng đặc trưng cho khả sinh công + Biểu thức: nguồn điện, đo công + Đơn vị : nguồn điện tạo làm - GV : Yêu câu sv tìm hiểu : Hiện tượng tạo dịch chuyển đơn vị điện thành suất điện động pin điện hóa, xét pin tích dương vòng quanh Đanien mạch kín nguồn ®ã + Kh¸i niƯm st ®iƯn ®éng cđa ngn ®iƯn: - GV thông báo: ta nói nguồn ®iƯn BiĨu thøc: ξ = A q kh«ng ®ỉi, nguyên tắc lập luận cho nguồn khác Vì vậy, ta nói Đơn vị : vôn (V) chung nguồn điện Hoạt động Tìm hiểu định luật Ohm tổng quát Cách áp dụng định luật Ohm tổng quát Hoạt động giảng viên sinh viên Nội dung cần nắm - GV : Yêu câu sv viết lại biểu thức định luật 4.Định luật Ohm tổng Ohm tổng quát dạng tích phân dựa ý nghĩa quát Cách áp dụng đại lượng vừa xét định luật Ohm tổng quát - sv : Tự viết lại biểu thức: I R12=( V1-V2) + 12 - GV thông báo: Tính tổng quát định luật: + Độ giảm điện (I R12) tổng quát - Biểu thức định luật Ohm tỉng qu¸t I R12=( V1-V2) + ξ12 -TÝnh tỉng qu¸t định khái niệm hiệu điện luật: + Kết trùng với định luật Ohm cho đoạn + Độ giảm điện mạch đồng chất (I R12) tổng quát khái Khi 12 =0, I R12=( V1-V2) niệm hiệu điện + Với đoạn mạch không đồng chất 12 0, + Kết trùng với định mạch có vật dẫn kim loại tiếp xúc với chất luật Ohm cho đoạn mạch đồng chất điện phân + Kết trùng với định luật Ohm cho mạch Khi ξ12 =0, I R12=( V1-V2) kÝn Khi ®ã : V1-V2=0, + Với đoạn mạch không đồng chất 12 0, mạch có I R= , R tổng trở mạch kín vật dẫn kim loại tiếp - sv : Tìm hiểu để rõ thêm tính tổng quát định xúc với chất điện phân luật + Kết trùng với định luật Ohm cho mạch kín - GV thông báo: Cách áp dụng định luật Ohm tổng Khi : V1-V2=0, quát I R= , R tổng trở + Điều kiện áp dụng: I có giá trị mạch kín điểm mạch + Các bước quy ước ¸p dơng: + §iỊu kiƯn ¸p dơng: I cã - B1: Chọn chiều dòng điện mạch giá trị chiều đường tùy ý điểm mạch - B2: Lấy điện điểm đầu trừ điện điểm + Các bước quy cuối ®êng ®i íc ¸p dơng: - B3: ξ > qua nguồn từ âm sang - B1: Chọn chiều dòng dương I > I chiều đường điện mạch chiều đường tùy ý ngược lại - B2: Lấy điện ®iĨm - sv : TiÕp thu: ®Çu trõ ®iƯn thÕ điểm cuối + Cách áp dụng định luật Ohm tổng quát đường + Các bước áp dụng - B3: > qua - GV yêu cầu hs làm tập áp dụng định luật nguồn từ âm sang dương Ohm tổng quát I > I chiều đường ngược lại - sv : Thực yêu cầu IV hướng dẫn tự học giao nhiệm vụ nhà Trả lời câu hỏi sau: - Chứng minh nguồn điện tồn trường lực lạ - Mô tả tượng tạo thành suất điện động pin điện hóa, xét pin Đanien - Tại nói độ giảm điện (I R12) tổng quát khái niệm hiệu điện thế? Giải tập áp dụng định luật Ohm tổng quát 10 ... cần có điện, ®iƯn ®ã lÊy tõ ®©u ? acquy cung cÊp Máy phát điện, pin, acquy có đặc điểm cung cấp điện, chúng gọi chung nguồn điện Vậy, chất nguồn điện ? Khi có mặt nguồn điện mạch định luật Ohm có... Ohm có dạng nào? Bài học : Nguồn điện, định luật Ohm tổng quát trả lời điều - Vấn đề cần nghiên cứu là: + Bản chất nguồn điện ? + Khi có mặt nguồn điện mạch định luật Ohm có dạng nào? - SV: Nhận... 1- 2, gọi suất điện động 12 tác dụng đoạn 1- Suất điện động nguồn điện + Khái niệm suất điện động nguồn điện: Là đại lượng đặc trưng cho khả sinh công nguồn điện, đo công nguồn điện tạo làm dịch