Đang tải... (xem toàn văn)
a Định luật ôm: Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó.. b Đặc tuyến vôn ăm pe; Là đồ[r]
(1)Chương I - Điện tích điện trường Chuyên đề 1: Tương tác điện và cân điện tích Điện tích + là thuộc tính cuả các vật + có hai loại điện tích: Điện tích âm và điện tích dương + Tương tác hai điện tích: Điện tích cùng loại thì đẩy nhau, khác loại thì hút + kí hiệu điện tích thường là q,Q + Đơn vị đo điện tích là culông( C) Điện tích điểm và định luật culông + vật nhiễm điện có kích thước nhỏ gọi là điện tích điểm + Lực tương tác hai điện tích điểm: có phương là đường thẳng nối hai điện tích, có chiều là các lực hút và lực đẩy, có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích, tỉ lệ nghich với bình phương khoảng cách chúng q q F k 2 r + Nếu các điện tích đặt môi trường bất kì, lực điện giảm lần Hệ số gọi là số điện môi môi trường q q F k 22 r Lực tổng hợp tác dụng lên điện tích + Nếu điện tích điểm đồng thời chịu tác dụng nhiều điện tích khác Ta có F F1 F2 F3 Fn + Trường hợp hai lực thì : F F12 F22 2.F1 F2 cos F F1 F2 và độ lớn F F12 F22 Hai lực vuông góc thì: Điều kiện cân điện tích + Một điện tích đứng cân và tổng các véc tơ lực tác dụng lên điện tích phải không F1 F2 F3 Fn 0 + Trường hợp hai lực thì hai lực đó là hai lực cân +Trường hợp có ba lực thì tổng hai lực bất kì phải cân với lực thứ ba Trong trường hợp điện tích điểm còn chịu tác dụng lực acximet và trọng lực Thuyết electron cổ điển + Nguyên tử cấu tạo từ các hạt nhỏ, gọi là các hạt sơ cấp : electron và prôntôn, nơtrôn + Electron mang điện âm e= -1,6.10-19 C; khối lượng m = 9,1.10- 31kg + Proton mang điện dương p = +1,6.10-19 C; khối lượng m = 1,67.10- 27kg + Hạt nơtron không mang điện + Bình thường nguyên tử có số e số p nên nguyên tử trung hoà điện Nếu số e không số p thì nguyên tử nhiễm điện, gọi là các iôn + Iôn dương: Nguyên tử thiếu electron ( Mất bớt e) + Iôn âm: Nguyên tử thừa electron ( nhận thêm e) + Vật nhiễm điện dương là vật bớt electron, số e nhỏ số p + Vật nhiễm điện âm là vật nhân thêm electron, số e lớn số p Giải thích tượng nhiễm điện thuyết electron + Nhiễm điện hưởng ứng +Nhiễm điện cọ xát + Nhiễm điện tiếp xúc Định luật bảo toàn điện tích (2) Trong hệ cô lập điện, không có trao đổi điện tích với các vật khác, thì tổng đại số các điện tích hệ là số Chuyên đề số 2: Điện trường và cường độ điện trường Điện trường là môi trường bao quanh hạt mang điện, tính chất điện trường là luôn tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt đó Tính chất này giúp chúng ta nhận biết có mặt điện trường Về mặt tác dụng lực điện trường, điện trường đặt trưng cường độ điện trường Cường độ điện trường xác định thương số: F E q q là điện tích thử điện trường, có thể thay đổi Khi q tăng thì F tăng lên và E không đổi vị trí xác định Cường độ điện trường đo vôn trên mét V/m Về mặt hướng điện trường là hướng véc tơ cường độ điện trường Được đặc trưng đường sức điện vẽ điện trường + Đường sức điện là đường vẽ điện trường cho tiếp tuyến với nó điểm trùng với phương véc tơ cường độ điện trường điểm đó, chiều véc tơ cường độ điện trường quy định chiều các đường sức + Các tính chất đường sức là: Qua bất kì điểm nào ta vẽ đường sức Các đường sức điện không cắt Các đường sức điện có chiều điện tích dương, vào điện tích âm Các đường sức điện mau và dày đặc nơi có điện trường mạnh, thưa nơi có điện trường yếu Điện trường điện tích đểm gây có cường độ : Q E k r E hướng xa điện tích điện tích dương + Véc tơ + Véc tơ E hướng điện tích điện tích âm Nguyên lí chồng chất điện trường: Dùng để tính điện trường tổng hợp + Nếu vị trí có nhiều điện trường nhiều điện tích điểm gây thì ta có điện trường tổng hợp bằng: E E1 E2 E3 En + Quy tắc tổng hợp giốngnhư tổng hợp lực E E1 E2 E3 En + Trường hợp hai điện tích điểm gây thì : E E12 E22 2.E1 E2 cos E E1 E2 và độ lớn Hai cường độ điện trường vuông góc thì: E E12 E22 Cho ba điện tích giống nhau, đặt ba đỉnh tam giác đều, cường độ điện trường tâm không Cho bốn điện tích giống nhau, đặt bốn đỉnh hình vuông cạnh a, cường độ điện trường tâm hình vuông không Chuyên đề : Chuyển động điện tích điện trường Lực điện tác dụng lên điện tích đặt điện trường có cường độ E F qE Nếu q > thì lực cùng hướng điện trường Nếu q < thì lực ngược hướng điện trường (3) Công lực điện điện trường đều: + A = F.s.cos = qE.d với d = s.cos là hình chiếu độ dời lên phương đường sức điện, hay đó là độ dời điện tích dọc theo đường sức + Nếu A > hay q, d cùng dấu thì lực điện thực công dương, lực phát động + Nếu A < hay q, d khác dấu thì lực điện thực công âm, lực phát cản + Công lực điện đường cong kín bất kì điện trường bất kì, điểm đầu trùng với điểm cuối thì không + Công lực điện trường tổng quát : A = qU Điện Điện đặc trưng cho điện trường mặt lượng, tính thương số công điện trường đưa điện tích từ vị trí M điện trường xa vô cùng, và độ lớn điện tích đó Q VM k r Trong điện trường điện tích điểm thì : Đơn vị điện là vôn ( V) Hiệu điện là hiệu giá trị điện hai điểm điện trường, đặc trưng cho khả thực công lực điện trường hai điểm điện trường A U MN VM VN MN q + Công lực điện đó : A = qU Nếu q > thì điện tích có xu hướng chuyển động từ nơi có điện cao sang nơi có điện thấp Trong chuyển động đó lực điện là lực phát động chuyển động điện tích q < dọc theo đường sức, cùng chiều điện trường Lực điện là lực cản Từ vị trí M đến vị trí N, ta có công lực điện là: AMN = qUMN qE a m Đây là công âm nên là công cản, điện tích chuyển động chậm dần đều, gia tốc chuyển động là: + Khi điện tích dừng lại, ta có công lực điện làm triệt tiêu hoàn toàn động điện tích mv q Ed qU Chuyển động điện tích dương cùng chiều điện trường là chuyển động nhanh dần Chuyển động electron dọc theo đường sức điện, ngược chiều điện trường, đây là chuyển động nhanh dần với gia tốc a =qE/m, độ tăng động đúng công lực điện trường 2 mv2 mv1 e U 2 Nếu ban đầu điện tích đứng yên thì: Vận tốc điện tích đạt là 2qU v m Chuyển động electron vào điện trường hai tụ điện ( hai kim loại tích điện trái dấu ), ban đầu vuông góc với đường sức Chuyển động vật ném ngang: + Theo phương ox ( Dọc theo các bản, hướng theo vận tốc v0 ) Là chuyển động thẳng đều, v = v0 = số , x = v.t; + Chuyển động theo Oy, bị hút dương, chiểu dương Oy hướng dương Là chuyển động nhanh dần với gia tốc a = qE/m; 1 eE y at t 2 m L e E L t y v và độ lệch khỏi phương ban đầu là m.v + Khi hết kim loại thì hết thời gian là : (4) Chuyên đề 4: Vật dẫn và điện môi điện trường Tụ điện Vật dẫn điện trường + Vật dẫn là vật có khả dẫn điện, vật có sẵn các điện tích tự do, điện tích có thể di chuyển đến ví trí vật + Khi vật dẫn đặt điện trường, trạng thái cân tĩnh điện thì : Vật dẫn là vật đẳng thế.Cường độ điện trường bên vật không, trên bề mặt vật dẫn thì vuông góc với bề mặt vật dẫn.Sự phân bố điện tích trên bề mặt vật dẫn, không có bên trong, tập trung nhiều chỗ lồi nhọn, ít có nơi phẳng, không có chỗ lõm Trên vật có hưởng ứng điện tích, có xếp lại các điện tích, tổng điện tích vật dẫn không đổi Điện môi điện trường + Điện môi điện trường thì bị phân cực hai đầu, phân cực vị trí bề mặt vuông góc với điện trường + Bị nhiễm điện âm chỗ điện trườn vào, nhiễm điện dương chỗ điện trường + Bên điện môi trung hoà điện tích + Điện trường làm biến dạng cấu trúc điện các nguyên từ Tụ điện là hệ thống hai vật dẫn đặt gần và cách điện với Hai vật dẫn gọi là hai tụ điện, lớp cách điệngọi là điện môi + Tụ điện dùng để tích điện và tích điện, khả tích điện tụ điện đặc trưng đại lượng gọi là điện dung + Công thức tính điện dung tụ điện: Q C U Trong đó : C là điện dung, Q là điện tích tụ tích được, U là hiệu điện Mỗi tụ điện có khả tích điện định, không thay đổi Đơn vị điện dung: Fara ( F ) Đơn vị thường dùng: 1F = 10-6 F; 1nF = 10-9 F;1 pF = 10-12 F; Công thức tính điện dung tụ điện phẳng S C 4 kd Trong đó, d là khoảng cách hai tụ điện, S là diện tích đối diện hai tụ điện, là số điện môi môi trường Tụ điện phẳng có điện dung là C, đưa thêm kim loại vào không gian hai và song song với hai thì điện dung tụ là: d C' C d a d là khoảng cách hai tụ điện, a là bề dày kim loại Nếu bề dày kim loại không đáng kể thì ta có C’ = C Tụ điện phẳng có điện dung là C, đưa thêm điện môi bề dày a, số điện môi là vào không gian hai và song song với hai thì điện dung tụ là: d C' C d a (1 ) d là khoảng cách hai tụ điện, a là bề dày điện môi Nếu bề dày điện môi không đáng kể thì ta có C’ = C Điện tích tụ điện Q = C.U +Khi ngắt tụ điện khỏi nguồn thì điện tích tụ điện không thay đổi + Khi tụ điện nối với nguồn không đổi thì hiệu điện trên hai tụ không thay đổi (5) Tụ điện mắc nối tiếp thì ta có điện dung giảm xuống Điện dung tương đương nhỏ điện dung tụ điện thành phần + Điện dung: 1 1 C C1 C2 C3 + Điện tích trên tụ điện nhau, gọi chung là điện tích tụ Điện dung tương đương nhỏ điện dung tụ điện thành phần Q=Q1 = Q2 =Q3 + Hiệu điện trên tụ tổng hiệu điện trên tụ điện U = U1 +U2 +U3 Tụ điện mắc song song thì điện tích tụ điện tăng lên Điện dung tương đương lớn điện dung tụ điện thành phần + Điện dung tổng điện dung tụ điện: C = C1+C2 +C3 + Điện tích tổng điện tích trên tụ: Q = Q1 + Q2 +Q3 + Hiệu điện trên tụ nhau, gọi chung là hiệu điện tụ: U = U1= U2 =U3 10 Hiệu điện đánh thủng tụ điện: + Nếu cường độ điện trường quá lớn thì lớp điện môi trở nên dẫn điện, điện tích tụ điện không, ta gọi là tụ điện bị đánh thủng + Giá trị hiệu điện đánh thủng: UMax = d.EMax + Hệ hai tụ điện mắc nối tiếp, điện dung tương đương hai tụ điện là: CC C C1 C2 Hiệu điện đặt vào tụ là U thoả mãn: C C U U1max U U max C C và , chọn giá trị U nhỏ thoả mãn các đẳng thức C C U1 U U1max U U U max C1 C2 và 11 Sự dịch chuyển điện tích + Ban đầu điện tích hệ là Q, sau có dịch chuyển thì điện tích là Q’ có lượng điện tích di chuyển Q= Q’ – Q Nếu Q > thì có điện tích dương vào hệ Nếu Q < thì có điện tích âm vào hệ Số điện tử e di chuyển tính: Q N 1, 6.10 19 Áp dụng cho các bài toán có tụ điện, tổng điện tích trên các tụ điện 12 Năng lượng tụ điện là lượng điện trường có bên tụ điện Q2 W= CU 2C Nếu nối hai tbản tụ điện dây dẫn thì lượng tụ điện giải phóng thành lượng điện Năng lượng không gian có điện trường: E2 W= V 8k (6) = E2 8k là lượng điện trường tính cho đơn vị thể tích không gian có điện Mật độ lượng : trường + Nếu điện tích vật dẫn dần thì lượng điện trường tụ điện giảm dần Khi lượng tụ hết tức là lượng đã chuyển thành dạng lượng khác 13 Giải bài toán mắc tụ thành Bài toán thuận: Cho mạch tụ mắc song song, nối tiếp hay hỗn hợp và hiệu điện U hai đầu tụ điện Bước 1: Tính điện dung tương đương tụ C C Bước 2: Tính điện tích trên tụ: Q = CU C Bước 3: Trên mạch điện, đoạn mạch nối tiếp thì có điện tích A C nhau, đoạn mạch song song thì có hiệu điện hai đầu đoạn mạch đó hiệu điện trên nhánh song song C D C Từ đó tính hiệu điện trên đoạn song song hay nối tiếp đó Quay lại bước Mạch cầu tụ điện + Điều kiện cho mạch cầu tụ điện cân C1 C3 C2 C4 + Khi mạch cầu không cân thì ta dùng phương pháp điện : Chọn điện đầu B đoạn mạch AB không : VB = và VA = U; ta tìm giá trị điện các điểm đầu cầu: VC và VD Lập các phương trình liên hệ điệ tích và điện để tìm các giá trị điện C, D 14 Bài toán tụ xoay : Điện dung tụ thay đổi nhờ góc xoay làm thay đỏi diện tích đối diện hai đối diện Nếu điện dung là hàm bậc góc xoay thì : C = a + b Ví dụ: C =20 + 50( pF) thì điện dung thay đổi từ 50pF đến giá trị 3650pF góc xoay thay đổi từ đến 180 độ Chuyên đề 4: Định luật ôm cho đoạn mạch Điện trở + Điện trở là vật dẫn có khả cản trở dòng điện + Điện trở là điện trở toả nhiệt, dòng điện chạy qua điện trở có tác dụng nhiệt +Đơn vị điện trở là ôm Điện trở kim loại + Kim loại là vật dẫn điện tốt, điện trở kim loại tăng theo nhiệt độ Nguyên nhân điện trở kim loại là dao động các iôn dương nút mạng mạnh làm cản trở chuyển động có hướng điện tử + Điện trở vật dẫn : l R S + Nếu nhiệt độ tăng thì điện trở vật dẫn kim loại tăng lên : R R0 (1 t ) + Ở nhiệt độ thấp thì vật dẫn trở trạng thái siêu dẫn : R = Định luật ôm cho đoạn mạch Đoạn mạch có điện trở ta có: U R I Trong đó R là điện trở vật dẫn, có giá trị không đổi nhiệt độ định B (7) “Trong đoạn mạch có điện trở thuần, cường độ dòng điện chạy đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đặt vào hai đầu đoạn mạch.” Công dòng điện : A = UIt = qU + là công dòng điện chạy qua đoạn mạch Năng lượng điện chuyển thành các dạng lượng khác ( Nhiệt, cơ, quang, ) + Nếu có toả nhiệt thì ta có : Công dòng điện chuyển toàn lượng điện thành nhiệt năng.( Định luật Junlenxơ ) Q = A = UIt = I2Rt Công suất + Công suất là công dòng điện sinh đơn vị thời gian + Biểu thức : A UI P= t A UI RI t + Công suất toả nhiệt: P= + Các giá trị định mức đèn: Điện áp định mức.: Uđm Công suất định mức:P đm Dòng điện định mức: Iđm U I RI dm Các công thức liên hệ: P đm = dm dm Đoạn mạch mắc nối tiếp + Điện trở : R R1 R2 R3 R4 + Hiệu điện : U U1 U U U + Cường độ dòng điện I I1 I I + Độ giảm trên đoạn mạch: U = IR +Hệ thức phân chia điện thế: Trong đoạn mạch nối tiếp các điện trở thì ta có : Hiệu điện trên điện trở thứ n R Un n U R + Hệ thức phân chia dòng điện: Trong đoạn mạch mắc song song, Dòng điện mạch chính là I, dòng R In I Rn điện nhánh thứ n là : Trong đó R là điện trở toàn mạch Giải bài toán định luật ôm cho đoạn mạch hỗn hợp: a) Nếu có nhiều nhánh song song mắc vào nguồn U thì ta tính U cho nhánh song song đó b) Nếu đoạn mạch gồm nhiều đoạn nhỏ mắc nối tiếp với nhau: + Tính điện trở tương đương đoạn mạch U I R + Tính cường độ dòng điện mạch chính + Từ đó : Tính hiệu điện trên đoạn mạch nối tiếp Từ đó tính dòng điện nhánh đoạn nối tiếp đó Trở lại bước bài toán bài toán chưa kết thúc Áp dụng cho đoạn mạch nhỏ Mạch cầu : + là đoạn mạch có điện trở nối ngang hai nhánh song song Điện trở nối ngang gọi là cầu (8) + Cầu cân khi: Điện áp hai đầu cầu nhau, hiệu điện hai đầu cầu nằng không, dòng điện qua cầu không, đó ta có thể bỏ cầu đi, coi có hai nhánh song song với nhau, có thể chập hai đầu cầu thành điểm Điều kiện cân cầu là : R1 R3 R1 R2 R2 R4 hay R3 R4 + Cầu không cân điều kiện trên không thoả mãn Khi đó để giải bài toán, ta phải chọn điện đầu B không: VB = 0; VA = U; Ẩn số bài toán là các điện hai đầu cầu : VC và VD Ta có hệ phương trình: U VC VC VC VD R R R I1 I I VD U VD VC VD R3 R5 I I I hay R4 Giải hệ này ta các điện VC và VD ; Từ đó tìm các dòng điện, dòng điện mạch chính : I I1 I và điện trở tương đương đoạn mạch R = U/I; Các bài toán có ăm pe kế và vôn kế : + ăm pe kế lí tưởng có điện trở không, không ảnh hưởng đến điện trở đoạn mạch nối tiếp, gây đoản mạch đọan mạch mắc song song + Số ampe kế là cường độ dòng điện chạy đoạn mạch mắc nối tiếp + Để giải bài toán ampe kế thì ta bỏ ampe kế và thay đoạn dây dẫn, chập hai điểm đó lại với nhau, ampe kế mắc song song với đoạn mạch nào thì bỏ đoạn mạch đó và nối đầu đoạn mạch đó lại + Trong mạch nhánh, cường độ dòng điện qua ampe kế nhánh tính bình thường dòng điện qua các nhánh khác.( Cộng trừ các dòng điện các nhánh ) + Vôn kế lí tưởng có điện trở lớn nên dòng điện qua vôn kế nhỏ, có thể coi không Khi bỏ vôn kế ta không thay gì cả, không ảnh hưởng gì đến mạch điện Đặc biệt, vôn kế số thì điện hai đầu vôn kế nên ta có thể chập hai đầu vôn kế lại với + Số vôn kế là hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc song song với vôn kế Hoặc tính phương pháp cộng trừ điện Chuyên đề số 5: Định luật ôm cho toàn mạch Giải mạch điện Nguồn điện : là thiết bị để trì hiệu điện ổn định hai đầu đoạn mạch + Nguồn điện : Có hai cực, cực âm thừa các điện tích âm, cực dương luôn thừa các điện tích dương + Giữa hai điện cực trì hiệu điện ổn định + Bên nguồn điện xảy quá trình : Lực lạ làm dịch chuyển các điện tích dương cực dương, điện tích âm cực âm ( dịch chuyển điện tích dương ngược chiều điện trường, điện tích âm cùng chiều điện trường) Lực lạ có chất: Lực hoá học, lực lorenxơ,… + Lực lạ thực công để trì nguồn điện Nguồn điện sử dụng thì có khả thực công, khả thực công nguồn điện đặc trưng suất điện động nguồn + Suất điện động nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện, đo công làm dịch chuyển điện tích dương ngược chiều điện trường cực dương A q nguồn điện E = + Đơn vị suất điện động vôn ( V) + Mỗi nguồn điện có điện trở r Vậy nguồn điện có hai đại lượng đặc trưng là suất điện động và điện trở + Kí hiệu nguồn điện mạch điện Công và công suất nguồn điện (9) + Công nguồn điện thực thời gian t: A = E.q= E.It + Công suất nguồn điện thể tốc độ sinh công nguồn điện, công nguồn điện sinh A đơn vị thời gian.P = t = EI Định luật ôm cho toàn mạch + Năng lượng nguồn điện sinh làm nóng nguồn và thực công mạch ngoài nguồn điện I RN r EI.t = rI2t + R I2t nên ta có : N + Độ giảm trên toàn mạch suất điện động nguồn điện + Độ giảm mạch ngoài là : UN = IRN + Hiệu điện hai cực nguồn điện là : U = E – Ir + Hiện tượng đoản mạch nguồn là nguồn chạy không tải, nối hai điện cực dây dẫn, không qua trở, đó dòng điện qua dây dẫn lớn, nguồn nhanh hết điện Giải bài toán định luật ôm cho toàn mạch: Áp dụng cho mạch có nguồn hay nguồn + Tính điện trở tương đương mạch ngoài + Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch, tính hiệu điện hai cực nguồn điện, hiệu điện mạch ngoài + Đưa bài toán dạng: Đoạn mạch ngoài có điện trở và biết hiệu điện hai đầu đoạn mạch Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch để giải bài toán Công suất mạch ngoài: RN 2 r2 ( RN r ) RN 2r R N + Công suất mạch ngoài : P = I R = N 2 + Công suất mạch ngoài cực đại : RN = r và công suất cực đại : PMAX= 4r + Nếu mạch ngoài gồm hai điện trở mắc nối tiếp thì : RN = R +R0 ; 2 Công suất mạch ngoài đạt cực đại R = r – R0 ; PMAX= 4r 2 = 4(r R0 ) Công suất trên R đạt cực đại : R=r+R0 và PMAX + Nếu mạch ngoài gồm hai điện trở mắc song song : 1 2 Công suất mạch ngoài cực đại : RN = r hay r R1 R2 và PMAX= 4r Công suất trên R đạt cực đại ( R song song R0 ): Mắc nguồn điện thành + Mắc nối tiếp : b 1 ; rb r1 r2 r3 + Mắc xung đối hai nguồn : b 1 ; rb r1 r2 + Mắc song song các nguồn giống nhau.: b 1 ; rb r n (10) r r rr b 2 ; rb r1 r2 r1 r2 + Mắc song song hai nguồn khác +Mắc hỗn hợp đối xứng m nhánh song song, nhánh có n nguồn nối tiếp b n1 ; rb nr m Hai nhánh có nguồn điện, nối tiếp với điện trở tương ứng R1 và R2; và cung cấp dòng điện chạy qua mạch ngoài RN ; Khi đó hiệu điện mạch ngoài tính theo công thức : 1 r1 r2 U AB 1 r1 r2 RN Nếu n nhánh có nguồn điện mắc song song, các nguồn điện khác nhau, sau đó mắc song song với R, ta có công thức tương tự: 1 n r r2 rn U AB 1 1 R r1 r2 rn Phân biệt nguồn và máy thu a) Máy thu : là thiết bị tiêu thụ điện năng, chuyển điện thành các dạng lượng khác: Nhiệt, quang, hoá học, học, … + Mỗi máy thu điện có giá trị suất phản điện, là đại lượng đặc trưng cho máy thu khả biến đổi điện thành các dạng lượng khác, không phải nhiệt + Suất phản điện: Đo lượng chuyển thành dạng lượng khác đơn vị điện tích chuyển A' ' q qua máy thu + Mỗi máy thu có điện trở r’, chuyển điện thành nhiệt 10 Định luật ôm cho các loại đoạn mạch a)Định luật ôm cho đoạn mạch mắc nguồn điện : Nguồn điện cung cấp điện cho hai đầu đoạn mạch UAB = E – I (r + RAB ) ( điện A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương ) U AB I RAB r U BA I RAB r Chọn chiều dòng điện là chiều dương tính hiệu điện thì : b) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa máy thu: Đoạn mạch cung cấp điện nạp cho máy thu UAB = E ‘ + I (r’ + RAB ) ( điện A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương ) U ' I AB RAB r ' c)Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn và máy thu UAB = E - E ‘ + I (r’ + r + RAB ) ( điện A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương ) U AB ' I RAB r r ' (11) 11) Định lí kiếc xốp Đây là định lí tổng quát các định luật ôm Nêu lên mối liên hệ suất điện động và dòng điện vòng kín “ Tổng độ giảm trên vòng kín tổng đại số các suất điện động trên vòng kín đó ” + Chọn chiều dương vòng kín, cho chiều dương trùng với chiều nhiều dòng điện + Quy ước: Nếu chiều dòng điện cùng chiều dương thì độ giảm dương, ngược chiều dương thì độ giảm âm + Dòng vào cực dương thì đó là máy thu và có giá trị suất điện động âm, Dòng cực dương thì đó là nguồn phát và có giá trị suất điện động dương Biểu thức : N N I R k k 1 k k k 1 12) Phương pháp chung giải bài toán mạch điện chứa nguồn a) Có nguồn điện và mạch ngoài + Xác định nguồn điện, máy thu + Tính điện trở tương đương mạch ngoài + Tính suất điện động và điện trở nguồn + Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch, hiệu điện hai đầu đoạn mạch ngoài, hiệu điện cực nguồn, định luật ôm cho đoạn mạch,… b) Trường hợp không tách nguồn và mạch ngoài, các nguồn mắc cách lung tung + Chọn chiều dòng điện mạch điện ( tuỳ ý), xác định nguồn và máy thu + Áp dụng định luật kiếc xốp cho vòng kín ( Mắt mạch) + Áp dụng hệ thức dòng điện: Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút + lập đủ n phương trình giải n ẩn số là các cường độ dòng điện + Nếu dòng điện giải có giá trị dương thì chiều dòng điện chọn đúng, âm thì phải đổi chiều dòng điện 13) Bài toán chọn cách mắc nguồn điện thành hỗn hợp đối xứng để công suất mạch ngoài lớn + Giả sử có N nguồn mắc hỗn hợp đối xứng thành m hang, hang n nguồn thì ta có : nr r b b n ; m ; N =mn và n I nr R r R m n m + Dòng điện mạch: R nr Rr NR R nr 2 n N nên ta có n N hay r Vì n N NR r nguyên thì tốt quá : Đáp số bài toán luôn Nếu NR NR r không nguyên thì ta lấy hai số nguyên gần r nhất, hai trường hợp đó, chọn lấy trường Nếu hợp có I mạch ngoài lớn Tất nhiên n và m là hai ước số N 14) Bài toán chọn cách mắc các bong đèn với số lượng tối đa để các đèn sáng bình thường Giả sử có N bóng đèn mắc m hang, hàng có n bóng và mắc vào nguồn Hỏi có bao nhiêu nguồn là lớn cho các bóng sáng bình thường Ta có điện trở mạch ngoài : nR RN d m Dòng điện chạy mạch chính : (12) Pd Ud Công suất mạch ngoài : NPd phải công suất tổng các đèn P UI ( Ir) I ( I rI2 ) 2 Phải tồn dòng điện mạch: I rI NPd hay rI I NPd 0 I mI d m 4rNPd 0 N Hay 2 4rPd Từ đó ta chọn số nguyên lớn Ta có N =mn chọn các cặp số m và n Chuyên đề 6: Dòng điện các môi trường Dòng điện a) Định nghĩa + Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng các hạt mang điện tích Có hai loại điện tích : Điện tích âm và điện tích dương Có thể là dịch chuyển có hướng điện tích dương, hay là dịch chuyển có hướng điện tích âm, có thể là dịch chuyển có hướng hai loại điện tích này + Dòng điện thường tồn môi trường vật chất, có thể môi trường chân không có thể có dòng điện + Hạt tải điện là hạt chuyển động có hướng tạo thành dòng điện Hạt tải điện có thể là e, các iôn âm, iôn dương + Giả sử môi trường thể tích V có N hạt tải điện Lúc đó mật độ hạt tải điện xác định số hạt tải điện có m3 môi trường n = N/V; Ví dụ : Xác định mật độ hạt tải điện sắt, đồng, nhôm,… b) chiều dòng điện Quy ước: Khi có dòng điện thì hai loại điện tích dịch chuyển ngược chiều nhau, người ta quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển động các hạt mang điện tích dương, tức là chiều chuyển động điện trường Như vây chiều dòng điện là chiều chuyển động các hạt mang điện tích dương, ngược chiều chuyển động hạt mang điện tích âm c) Cường độ dòng điện : + Đặc trưng cho mức độ mạnh hay yếu dòng điện, đo điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn đơn vị thời gian q I t Hoặc : I = nSvq Mật độ dòng điện là điện lượng chuyển qua 1m2 diện tích tiết diện dây dẫn s; J = I/S = nqv; Trong đó : q là độ lớn điện tích hạt tải điện, v là tốc độ chuyển động có hướng hạt tải điện, n là mật độ điện tích thể tích, S là tiết diện thẳng vật dẫn d) Đơn vị cường độ dòng điện : Ampe (A) ; miliampe (mA) ; Microampe ( A ); Dụng cụ đo cường độ dòng điện là ampe kế Cách đo : Mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện Điều kiện có dòng điện Muốn có dòng điện thì phải có : + Các điện tích tự ( Sẵn có hay tác nhân kích thích ) + Có điện trường ngoài đặt vào làm cho các điện tích chuyển động có hướng Nếu hai điều kiện trên trì thì có dòng điện tồn lâu dài Vậy nhiệm vụ chương : Tìm hiểu chất dòng điện, điều kiện xuất và trì dòng điện Những tác dụng dòng điện + Tác dụng bật : Nhiệt và từ + Tác dụng phát quang, hoá học, sinh lí (13) Định luật ôm cho đoạn mạch và đặc truyến vôn am pe a) Định luật ôm: Cường độ dòng điện chạy đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu đoạn mạch, tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch đó b) Đặc tuyến vôn ăm pe; Là đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện I vào hiệu điện U đặt vào hai đầu đoạn mạch + Nếu dòng điện tuân theo định luật ôm thì đặc tuyến vôn ampe là đường thẳng qua gốc toạ độ Khi đó số hạt tải điện môi trường không đổi Nếu dòng điện không tuân theo định luật ôm thì đặc tuyến không phải là đường tuyến tính Số hạt tải điện có thể tăng lên, hay giảm Sự xuất hạt tải điện kim loại + Trong kim loại có sẵn các electron tự do, có thể chuyển động tự khối tinh thể kim loại + Mật độ hạt tải điện không đổi, cỡ khoảng 1028 hạt /m3 Bản chất dòng điện kim loại Là dòng chuyển dời có hướng các hạt electron Chiều dòng điện ngược chiều chuyển động các hạt electron ngược chiều điện trường Trong kim loại không có các hạt mang điện dương chuyển động có hướng Cường độ dòng điện kim loại a) Dòng điện kim loại tuân theo định luật ôm nên : U I R b) Tính theo chuyển động các hạt tải điện thì ta có : I = nSve Ne I t Trong đó : n là mật độ hạt tải điện, e là độ lớn điện tích electron, S là tiết diện vật dẫn, v là tốc độ chuyển động có hướng electron, N là số hạt chuyển động qua S thời gian t c) Mật độ dòng điện kim loại: J = I/S = nve Điện trở vật dẫn kim loại a) Điện trở kim loại là dao động nhiệt hỗn độn các iôn dương nút mạng gây Ảnh hưởng nhiệt đọ đến chuyển động có hướng các electron Nhiệt độ kim loại tăng lên nhiệt độ tăng lên b) Công thức điện trở vật dẫn Ở nhiệt độ xác định thì : U R I l R S Và c) Sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ R tăng nhiệt độ tăng Nhiệt độ giảm thì điện trở giảm R=R0( + (t – t0 )); =0( + (t – t0 )); Tuy nhiên, nhiệt độ giảm gần K thì điện trở vật dẫn kim loại không giảm mà giảm đột ngột nhiệt độ xuống thấp T0K d) Điện trở đèn dây tóc kim loại Điện trở dây dẫn tính : U2 R0 P0 + Ban đầu: (14) U2 R P Và đèn sang bình thường : P P0 (1 (t t0 )) + Công suất đèn phụ thuộc nhiệt độ : Bài 3: Dòng điện chất điện phân Nguyên nhân tạo các điện tích tự + Do tượng phân li đã tạo hai loại hạt mang điện: Các iôn âm và iôn dương + Số lượng các iôn âm và dương thường nhau, vài trường hợp có số hạt iôn dương và âm là khác + Mật độ các hạt tải điện phụ thuộc vào : Loại chất điện phân, nhiệt độ dung dịch, số phân li các chất 10 Bản chất dòng điện chất điện phân + là dòng chuyển động các Iôn dương cùng chiều điện trường, từ anốt ( +) sang ca tốt ( - ) Và dòng các iôn âm ngược chiều điện trường + Khi có dòng điện thì xảy đồng thời hai chuyển động ngược chiều 11 Đặc điểm riêng dòng điện chất điện phân + Dòng điện làm xảy tượng điện phân, xảy các phản ứng hoá học tạo chất các điện cực tác dụng dòng điện +nói chung, dòng điện chất điện phân yếu kim loại, độ linh động hạt tải điện kém + Thường xảy tượng cực dương tan 12 Hiện tượng dương cực tan: a) Hiện tượng: + Là tượng cực dương kim loại bị ăn mòn tác dụng hóa học và tác dụng dòng điện ( tượng điện hoá ) + Điều kiện xảy tượng dương cực tan: Chỉ xảy với các cực dương làm kim loại có dung dịch muối : vd cực dương đồng, điện phân dung dịch muối đồng sunfat b) Tính khối lượng chất thoát điện cực âm: Định luật Faraday + Áp dụng để tính khối lượng chất giải phóng( dạng nguyên tử ) khỏi các điện cực + Nếu là chất khí giải phóng thì tạo thành phân tử, thoát các điện cực + Nếu là chất rắn thì chất giải phóng các điện cực bám vào các điện cực, làm giảm tiếp xúc điện cực với dung dịch Nội dung: Khối lượng chất giải phóng điện cực, tỉ lệ thuận với đương lượng điện hoá k và điện lượng chuyển qua bình điện phân m =k.q= k.It A m It F n Lưu ý : khối lượng tính gam, F = 96500; A là nguyên tử khối.n là hoá trị c) Thể tích chất rắn bám vào K có độ dày: m V D + Thể tích : V m h S DS với S là diện tích bề mặt catốt (K) + Độ dày: 13 Điện phân với điện cực trơ a) Các điện cực than chì, graphit, platin,… Các điện cực không bị tan ra, có các chất khí giải phóng các điện cực, ban đầu dạng nguyên tử, sau đó các nguyên tử kết hợp với nhau, tạo thành chất dạng khí b) Tính toán khôi lượng chất thoát khỏi điện cực ( Dạng nguyên tử) (15) A m It F n hay m =k.q= k.It m n0 M c) Tính số mol chất khí : Mol phân tử : m n0 A , với A ( gam) Mol nguyên tử: d) Tính thể tích chất khí: V = 22,4.(số mol) = …… lít ( ĐKTC) m pV RT Trong trạng thái nhiệt độ và áp suất bất kì: Trong đó p là áp suất( Pa) ; 1atm = 1,013.105 Pa; V là thể tích, tính m3 R = 8,31 là số khí T tính theo độ K Dòng điện chân không 14 Bản chất dòng điện chân không Là dòng chuyển dời có hướng các electron phát nhiệt từ catốt, chuyển động ngược chiều điện trường, từ Catốt sang anốt, tạo dòng điện có chiều từ Anốt sang Catốt 15 Dòng điện chân không Không tuân theo định luật ôm Dòng điện đạt giá trị bão hoà hiệu điện UAK tăng lên 16 Tốc độ electron chuyển động từ Catốt tới gần Anốt là: ( vận tốc Catốt không) 2.eU AK 2.1, 6.10 19.U AK v m 9,1.10 31 (16)