Tài liệu Điện tích- định luật cu-long pptx

Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban PHẦN 1: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU – LƠNG CHỦ ĐỀ 1: A TĨM TẮT LÝ THUYẾT Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) điện tích dương (+) Tương tác tĩnh điện: + Hai điện tích dấu: Đẩy nhau; + Hai điện tích trái dấu: Hút nhau; Định luật Cu - lông: Lực tương tác điện tíchđiểm q1; q2 đặt cách khoảng r mơi  trường có số điện mơi ε F12 ; F21 có: - Điểm đặt: điện tích - Phương: đường nối điện tích - Chiều: + Hướng xa q1.q2 > (q1; q2 dấu) + Hướng vào q1.q2 < (q1; q2 trái dấu) - Độ lớn: F = k q1.q2 ; ε r Trong đó: k = 9.109Nm2C-2; ε số điện môi môi trường, chân không ε = - Biểudiễn: F21  F21 r r  F21  F12  F12 q1.q2 < q1.q2 >0 Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,….,qn tác dụng lên điện tích điểm q lực tương tác tĩnh điện F1 , Fn , , Fn lực điện tổng hợp điện tích điểm tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện F = F1 + Fn + + Fn = ∑F i B CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định lực tương tác điện tích đại lượng cơng thức định luật Cu – lông Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông - Phương , chiều , điểm đặt lực ( hình vẽ) - Độ lớn : F = 9.10 | q1 q | ε r - Chiều lực dựa vào dấu hai điện tích : hai điện tích dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên điện tích Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện - Lực tương tác nhiều điện tích điểm lên điện tích điểm lên điện tích điểm → → → → khác : F = F1 + F2 + + Fn u uu uu u   uu  - Biểu diễn các lực F1 , F2 , F3 … Fn vecto , gốc điểm ta xét -Vẽ véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành - Tính độ lớn lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học định lí hàm số cosin *Các trường hợp đăc biệt:   F1 ↑↑ F2 ⇒ F = F1 + F2   F1 ↑↓ F2 ⇒ F = F1 − F2   E1 ⊥ E2 ⇒ F = F12 + F22   (F1 , F2 ) = α ⇒ F = F12 + F22 + F1F2 cosα C BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hai điện tích điểm đặt khơng khí cách 10 cm, lực tương tác hai điện tích 1N Đặt hai điện tích vào dầu có ε = cách 10 cm hỏi lực tương tác chúng bao nhiêu? Hướng dẫn: - Trong khơng khí: F = k / F = - Trong dầu: | q1 q2 | r2 | q1 q2 | ε r F/ 1 F - Lập tỉ số: = = ⇒ F / = = = 0,5 N F ε 2 Bài 2: Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách khoảng r = cm lực tương tác chúng 1,6.10-4 N a) Tìm độ lớn hai điện tích đó? b) Khoảng cách r2 chúng để lực tác dụng chúng 2,5.10-4 N? Hướng dẫn: a) Ta có: F1 = k q1 q2 r12 ⇒q = 1 F r = k ( 1,6.10−4 2.10 −2 9.10 ) = 64 −18 10 Vậy: q = q1= q2= 10−9 C b) Ta có: F2 = K q1 q2 r2 F1 r2 F1 r12 suy ra: = ⇒ r2 = F2 r1 F2 Vậy r2 = 1,6 cm Bài : Hai điện tích điểm q1 = -10 C q2 = 5.10-8 C đặt hai điểm A B chân không cách cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q = 2.10-8 C đặt điểm C cho CA = cm, CB = cm -7 Hướng dẫn : - Lực tương tác q1 q0 : Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban F1 = k q1 q0 AC NGUYỄN ĐÌNH THÀNH A = 2.10 −2 N Q1 - Lực tương tác q2 q0 : F2 = k q2 q0 BC = 5,625.10 −3 N F F1 B - Lực điện tác dụng lên q0 : u u u    F = F1 + F ⇒ F = F12 + F2 = 2,08.10 −2 N F2 Q2 Q0 C Bài : Hai điện tích q1 = 4.10-5 C q2 = 1.10-5 C đặt cách cm khơng khí a) Xác định vị trí đặt điện tích q3 = 1.10-5 C để q3 nằm cân ? b) Xác định vị trí đặt điện tích q4 = -1.10-5 C để q4 nằm cân ? Hướng dẫn : u  - Gọi F13 lực q1 tác dụng lên q3 u  lên u F 23 lực q2 tác dụng u q u    u  - Đểuq3 u nằm cân F13 + F 23 = ⇒ F13 = − F 23   ⇒ F13 , F 23 phương, ngược chiều F13 = F23 Vì q1, q2, q3 >0 nên M nằm A B Đặt MA = x qq x q1 A q F23 M q2 F13 B qq 3 Ta có : k x = k ( − x) 2 q  x   x  ⇒ = ÷ ⇒ 4=  ÷ ⇒ x = cm q2  − x  3− x   b) Nhận xét : thay q4 = -1.10-5 C khơng ảnh hưởng đến lực tương tác nên kết không thay đổi, x = cm Bài : Hai điện tích q1 = 8.10-8 C q2 = -8.10-8 C đặt A B khơng khí cách khoảng AB = cm Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 Cđặt C : a) CA = cm CB = cm b) CA = cm CB = 10 cm c) CA = CB = cm Hướng dẫn: - Sử dụng nguyên lý chồng chất lực điện a) F = F1 + F2 = 0,18 N b) F = F1 – F2 = 30,24.10-3 N c) C nằm trung trực AB F = 2F1.cos α = 2.F1 *** Trường THPT AH = 27,65.10-3 N AC Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban CHỦ ĐỀ 2: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH ĐIỆN TRƯỜNG A TĨM TẮT LÝ THUYẾT Khái niệm điện trường: Là môi trường tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt Cường độ điện trường: Là  lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực đại  F   E = ⇒ F = q.E Đơn vị: E (V/m) q   q > : F phương, chiều với E  q < : F phương, ngược chiều với E Đường sức điện - Điện trường a Khái niệm đường sức điện: *Khái niệm đường sức điện: Là đường cong ta vạch trongđiện trường cho điểm đường cong, vector cường độ điện trường có phương trùng với tiếp tuyến đường cong điểm đó, chiều đường sức chiều vector cường độ điện trường *Đường sức điện điện tích điểm gây ra: + Xuất phát từ điện tích dương kết thúc điện tích âm; + Điện tích dương xa vô cực; + Từ vô cực kết thúc điện tích âm b Điện trường Định nghĩa: Điện trường điện trường có vector cường độ điện trường điểm phương, chiều độ lớn * Đặc điểm: Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách  Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: đường nối M Q - Chiều: Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q 0 k = 9.109  EM M  N m   ÷  C  r  EM q hướng Q Q < 0; + Độ lớn: E = k Q εr , k = 9.109Nm2C-2 Dạng 2: Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích điện trường Phương pháp: Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q đặt điện trường: F = q E F có: + Điểm đặt: điểm đặt điện tích q; + Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường E ; +Chiều: Cùng chiều với E q > ngược chiều với E q |q2| nên C nằm gần q2 Đặt CB = x → AC = 40 + x , có : E1/ = E2 / ⇔ K q1 ( 40 + x ) =k x q1 A q2  B E2 / C  E1/ q2 x2 q  40 + x  40 + x → = →x =96, cm ÷→ 2= q2 x  x  Bài : Hai điện tích điểm q1 = 1.10 -8 C q2 = -1.10-8 C đặt hai điểm A B cách khoảng 2d = 6cm Điểm M nằm đường trung trực AB, cách AB khoảng cm a) Tính cường độ điện trường tổng hợp M b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C đặt M Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Hướng dẫn : u u   a) Gọi E1 , E vecto cddt q1 q2 gây M u  E vecto cddt tổng hợp M u u u    Ta có : E = E1 + E , q1 = | -q2 | MA = MB nên  E2 d , MA = MA 32 + 32 = 2.10 −2 m Vậy: E = 7.104 V/m q1 A b) Lực điện tác dụng lên điện tích q đặt Mcó: - Điểm đặt: M  E  E1 E1 = E2 , Vậy E = 2.E1.cos α Trong đó: cos α = α M α q2 d B d u  - Phương, chiều: phương chiều với E (như hình vẽ) - Độ lớn: F = |q|.E = 2.10 −9.7.10 = 1, 4.10 −4 N Bài 4: Tại đỉnh hình vng cạnh a = 30cm, ta đặt điện tích dương q1 = q2 = q3 = 5.10-9 C.Hãy xác định: a) Cường độ điện trường đỉnh thứ tư hình vng? b) Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-6 C đặt đỉnh thứ tư này? Hướng dẫn: u u u    a) Gọi E1 , E , E vecto cường độ điện trường q1, q2, q3 gây đỉnh thứ tư hình vng u  Và E làuvecto cường độ điện trường  u u u    Ta có: E = E1 + E + E E u u   E3 u  Gọi E13 vecto cường độ điện trường tổng hợp E1 , E E13 u  u  u  ⇒ E = E13 +E2 Vậy : E = E13 + E E q q E = k a2 + k a ( ) 2 = 9,5.10 V/m q1 E1 b) Lực điện tác dụng lên điện tích q : F = |q|.E = 2.10-6.9,5.102 = 19.10-4 N q2 q3 Bài : Tại đỉnh hình vng cạnh a = 20 cm, ta đặt điện tích độ lớn q = q2 = q3 = 3.10 -6 C Tính cường độ điện trường tổng hợp tâm hình vng ? ĐS : E = 1,35.106 V/m Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài : Một cầu nhỏ khối lượng m = 1g, mang điện tích q = 10 -5 C, treo sợi dây mảnh đặt điện trường E Khi cầu nằm cân dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α = 60o Xác định cường độ điện trường E, biết g = 10m/s2 ĐS : E = 1730 V/m Bài : Một điện tích điểm q = 2.10 C đặt cố định chân không a) Xác định cường độ điện trường điểm cách 30 cm ? b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích µC đặt điểm ? c) Trong điện trường gây q, điểm đặt điện tích q = 10-4 C chịu tác dụng lực 0,1 N Hỏi đặt điện tích q2 = 4.10-5 C lực điện tác dụng ? ĐS : a) 2.105 V/m, b) 0,2 N, c) 0,25 N Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ A TĨM TẮT LÝ THUYẾT Cơng lực điện trường: * Đặc điểm: Công lực điện tác dụng lên tác dụng lên điện tích khơng phụ thuộc vào dạng quỹ đạo mà phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối quỹ đạo (vì lực điện trường lực thế) * Biểu thức: AMN = qEd Trong đó, d hình chiếu quỹ đạo lên phương đường sức điện Chú ý: - d > hình chiếu chiều đường sức - d < hình chiếu ngược chiều đường sức Liên hệ công lực điện hiệu điện tích AMN = WM - WN Điện Hiệu điện - Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tạo đặt điện tích q AM∞ Cơng thức: VM = q - Hiệu điện điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho khả thực cơng điện trường có điện tích di chuyển điểm UMN = VM – VN = AMN q Chú ý: - Điện thế, hiệu điện đại lượng vô hướng có giá trị dương âm; - Hiệu điện hai điểm M, N điện trường có giá trị xác định điện điểm điện trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện - Nếu điện tích dương ban đầu đứng yên, chịu tác dụng lực điện có xu hướng di chuyển nơi có điện thấp (chuyển động chiều điện trường) Ngược lại, lực điện có tác dụng làm cho điện tích âm di chuyển nơi có điện cao (chuyển động ngược chiều điện trường) - Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện cao sang nơi có điện thấp; Liên hệ cường độ điện trường hiệu điện E= U d B CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính cơng lực điện tích di chuyển Phương pháp: sử dụng cơng thức sau AMN = qEd Chú ý: - d >0 hình chiếu chiều đường sức - d < hình chiếu ngược chiều đường sức AMN = WtM - WtN = WđN - WđM Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban CHỦ ĐỀ 3: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT E,r R Định luật Ohm chứa nguồn A UAB = -E + I (R +r) Đối với nguồn điện, dòng điện vào cực âm từ cực dương Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện Ep,r R UAB = E + I (R +r) A B B Đối với máy thu, dòng điện vào cực dương từ cực âm Cơng thức định luật Ơm tổng qt cho đoạn mạch chứa nguồn mày thu UAB = ± ∑ E ± I.(RAB+r) Trong đó: + Lấy (+ I) dịng điện từ A đến B + Lấy (- I) dòng điện từ B đến A + Lấy (+ ∑ E ) A nối với cực dương + Lấy (- ∑ E ) A nối với cực âm Ghép nguồn điện thành a Mắc nối tiếp: E1,r1 E2,r2 E ,r 3 - Suất điện động nguồn: Eb = E1 + E2 + E3 +… + En - Điện trở nguồn: rb = r1 + r2 + r3 +… + rn Eb,rb ý: Nếu có n nguồn giống Eb = nE rb = n.r E1,r1 b Mắc xung đối: En,rn E2,r2 E2,r2 Eb = E1 − E E1,r1 rb = r1 + r2 - Nếu E1 > E2 E1 nguồn phát ngược lại c Mắc song song ( nguồn giống nhau) - Suất điện động nguồn: Eb = E - Điện trở nguồn: rb = r n d Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau) Gọi: m số nguồn dãy n số dãy - Suất điện động nguồn : Eb =m.E m.r - Điện trở nguồn : rb = n * Tổng số nguồn nguồn: N = n.m * Cường độ dòng điện mạch là: I= Trường THPT NE m.r + nR E,r n E,r E,r E,r E,r E,r E,r E,r E,r m n Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP Phương pháp giải tập định luật Ôm đoạn mạch - Xác định chiều dòng điện đoạn mạch (hay chọn chiều ) - Xác định điện trở tương đương đoạn mạch RAB - Vận dụng định luật Ôm tổng quát đoạn mạch: UAB = ± ∑ E ± I.(RAB+r) Trong đó: + Lấy (+ I) dòng điện từ A đến B + Lấy (- I) dòng điện từ B đến A + Lấy (+ ∑ E ) A nối với cực dương + Lấy (- ∑ E ) A nối với cực âm - Tìm đại lượng theo yêu cầu toán Phương pháp giải tập định luật Ơm tồn mạch - Xác định nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm E b, rb theo phương pháp biết - Xác định mạch gồm điện trở mắc nối tiếp hay song song để tìm Rtđ theo phương pháp biết Eb E1,r1 R C B A - Áp dụng định luật Ôm ta được: UAB = - E1 + E2 + I.(R + r1 + r2) hay I = - Vì I > nên dịng điện mạch có chiều tờ A đến B b Hiệu điện UAC Ta có: UAC = - E1 + r1.I = - 7,6 V Hiệu điện UCB Ta có: UCB = E2 + I.r2 = 13,6 V Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 0,25 Ω , R1 = 12 Ω , R2 = Ω , R3 = Ω , R4 = Ω Cường độ dịng điện qua R1 0,24 Ω a Tính suất điện động điện trở nguồn A b Tính UAB cường độ dịng điện qua mạch c Tính R5 Hướng dẫn: R1 R2 ĐS: a V, 0,5 Ω ; b 4,8 V, 1,2A; c 0,5 Ω Trường THPT E2,r2 - Vận dụng định luật Ơm tồn mạch: I = R + r td b - Tìm đại lượng theo yêu cầu toán C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Trong đó, E1 = 8V, r1 = 1,2 Ω , E2 = 4V, r2 = 0,4 Ω , R = 28,4 Ω Hiệu điện UAB = 6V a Tính cường độ dịng điện mạch chiều b Tính hiệu điện UAC UCB Hướng dẫn: a Giả sử dịng điện mạch có chiều từ A đến B A R5 R3 B R4 Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = Ω , R = Ω Tính cường độ dịng điện qua mạch ĐS: 0,75A Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Mỗi nguồn có: E = 2V, r = 0,4 Ω Các điện trở, R1 = 30 Ω , R2 = 20 Ω , R3 = 10 Ω Xác định chiều dòng độ lớn dòng điện qua R3 Hướng dẫn: R R1 R2 EAB = E = 2V rab = 0,2 Ω A ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B Vậy:I = 0,17A B R3 C E1,r1 Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết, E1 = 20V, r1 = Ω , E2 = 12V, r2 = Ω R1 = Ω ,R2 = Ω , C = µC Tính dịng điện mạch điện tích tụ C Hướng dẫn: M E ,r R1 2R2 - Giả sử dịng điện có chiều hình vẽ: I1 = Ta có: I = C U NM + E1 E1 − U MN = r1 r1 U NM + E2 E2 − U MN = r2 r2 I3 = U MN R1 + R2 Tại M ta có; I3 = I1 + I2 U E1 − U E2 − U Gọi UMN = U ta có: R + R = r + r 2 Giải phương trình ta U = 11,58V Suy : I1 = 2,1A I2 = 0,2A I3 = 2,3A - Vậy chiều dòng điện với chiều thật chọn UR2 = I3.R2 = 6,9V - Điện tích tụ C là: Q = C.UR2 = 6,9 = 34,5 µC Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết, E1 = E2 = E3 = 3V, r1 = r2 = r3 = Ω R1 = R2 = R3 = Ω , R4 = 10 Ω Tính: Trường THPT D N Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH a suất điện động điện trở nguồn b Hiệu điện P Q Hướng dẫn: Ta có: E1 nối tiếp E3 mắc xung E2 Vậy Eb = E1 + E3 – E2 = 9V dòng điện có chiều mạch - Điện trở nguồn: rb = r1 + r2 + r3 = Ω - Điện trở tương đương mạch ngoài: E1,rE ,r E3,r3 2 R1 P R2 A R12 R34 Rtđ = R + R = 6Ω 12 34 - Cường độ dịng điện mạch chính: Eb I = R + r = 1A td b - Hiệu điện A B UAB = I.RAB = 6V I12 = U AB = 0,6 A R12 I 34 = U AB 0, A R34 - Hiệu điện P Q UPQ = UPA + UAQ = - I12.R1 + I34.R3 = - 1V Trường THPT R3 Q R B Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban CHỦ ĐỀ 4: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH ĐIỆN NĂNG CƠNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN-LEN- XƠ A.TĨM TẮT LÝ THUYẾT Cơng cơng suất dịng điện a Cơng dịng điện hay điện tiêu thụ đoạn mạch tính: A = U.q = U.I.t Trong đó: U (V) hiệu điện hai đầu đoạn mạch I (A) cường độ dòng điện qua mạch t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch Chú ý: 1KWh = 3600.000 J b Công suất điện - Công suất điện đoạn mạch công suất tiêu thụ điện đoạn mạch P= A = U.I t (W) c Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa vật dẫn) Q = R.I2.t Công công suất nguồn điện a Công nguồn điện - Công nguồn điện cơng dịng điện chạy toàn mạch Biểu thức: Ang = q E = E.I.t b Công suất nguồn điện - Công suất nguồn điện cơng suất tiêu thụ tồn mạch Png = A = E.I t Công công suất dụng cụ tỏa nhiệt A = U.I.t = RI2.t = a Công: b Công suất : P = U.I = R.I2 = U2 t R U2 R Hiệu suất nguồn điện H= Acóích A = UN RN = E RN + r B CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng : Xác định điện trở để cơng suất tiêu thụ mạch ngồi đạt giá trị lớn  E  E2  ÷=  ÷ - Cơng suất mạch ngồi : P = RN.I2 = RN  RN + r   r  RN +  RN   r  ÷ nhỏ Để P = PMax  RN +  RN ÷    r   RN + ÷ ≥ 2.r Theo BĐT Cơ-si :  RN ÷   Trường THPT  ÷ ÷  Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Dấu “=” xảy RN = Khi đó: P = PMax = r RN ⇒ RN = r E2 4.r Dạng 2: Bài toán mạch điện có bóng đèn - Trên bóng đèn thường ghi HĐT định mức công suất định mức bóng đèn P Đ - Tính cường độ định mức đèn: I Ñ = U Ñ - Điện trở định mức đèn: RÑ = UÑ PÑ + Nếu I < IĐ: đèn sáng yếu bình thường (U < UĐ) + Nếu I > IĐ: đèn sáng bình thường (U > UĐ) * Trường hợp để đèn sáng bình thường ta thêm giả thuyết: I thực = I Đ Uthực = U Đ C BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một nguồn điện có suất điện động E = V, điện trở r = Ω , mạch ngồi có điện trở R a Tính R để cơng suất tiêu thụ mạch 4W b Với giá trị R cơng suất tiêu thụ mạch ngồi lớn Tính giá trị Hướng dẫn: a Cơng suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I = R = R 62 ( R + 2) E2 ( R + r) P = 4W ⇒ R = Ω R = Ω  E  E2  ÷=  ÷ b Ta có: : P = R.I2 = R  R + r   r  R +  R   r   R + ÷ nhỏ Để P = PMax  R ÷    r  Theo BĐT Cơ-si :  R + ÷ ≥ 2.r R  r ⇒ RN = r = 2Ω Dấu “=” xảy R = R Khi đó: P = PMax = Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết, E = 15V, r = Ω ,, R1 = Ω , R biến trở Tìm R để cơng suất tiêu thụ R cực đại Tính giá trị cực đại Trường THPT E 62 = = 4,5 W 4.r 4.2  ÷ ÷  E,r R1 R Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Hướng dẫn: U2 Ta có: PR = R R R E 30 R = Mặt khác: UR = I.RN = R1 R + r R1 + R 3R + R1 + R 900 R = 900 Vậy: PR = ( 3R + ) R   2  3 R + ÷ R  ữ , du ô = ằ xy : R 900 = 37,5W Vậy : PRMax = Theo BĐT Cơ-si, ta có :  R +  (   3 R = ÷ hay R = Ω R  ) Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: E,r Biết E = 16 V, r = Ω , R1 = Ω , R2 = Ω Đ1 Đ2 đèn giống Vôn kế 3V, điện trở E,r Vơn kế lớn a Tìm điện trở đèn b Hai đèn sáng biết công suất định mức Đ1 đèn 6W c Thay vơn kế ampe kế có Ra = tính cường Đ2 R1 độ dịng điện qua ampe kế Hướng dẫn : V a Suất điện động điện trở nguồn : Eb = E = 16V rb = R2 r = 1Ω - Cường độ dịng điện qua mạch : I= Eb = R1 + RD12 + R2 + rb Mặt khác, ta có : I= UV RD12 16 R 13 + D = RD ⇒ RĐ = Ω b Hiệu điện định mức đèn : Uđm = Pdm RD = 6.6 = 6V Mà UV = 3V < Uđm nên đèn sáng mờ c Khi thay vôn kế ampe kế dịng điện khơng qua đèn mà qua ampe kế, số ampe kế lúc : I= Trường THPT Eb = 1,23 A R1 + R2 + rb Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài : Cho mạch điện gồm nguồn có suất điện động E điện trở r = Ω , mạch gồm điện trở R1 = Ω R2 = 18 Ω mắc song song, biết công suất điện trở R1 = 9W a Tính cường độ dịng điện qua R2 b Tính suất điện động E c Tính hiệu suất nguồn ĐS : a) 0,5A ; b) 12V ; c) 75% Bài : Một nguồn điện có E = 12V, r = Ω , để thắp sáng bóng đèn (6V – 6W) a Chứng minh đèn sáng khơng bình thường b Phải mắc thêm Rx vào mạch để đèn sáng bình thường Tìm R x cơng suất tỏa nhiệt Rx trường hợp tương ứng Hướng dẫn: P ñ a Cường độ định mức đèn: Iđ = U = 1A ñ - Điện trở đèn là: Rñ = = 6Ω Pđ - Cường độ dịng điện thức tế qua đèn là: I= E 1,2 A Rñ + r Vậy: I > Iđ nên đèn sáng khơng bình thường b Có cách mắc: * Khi Rx mắc nối tiếp vào mạch E Ta có: I = R + R + r = I ñ = 1A ⇒ Rx = 2Ω đ x - Cơng suất Rx là: Px = I2.Rx = 2W * Khi Rx mắc song song vào mạch Ta có: để đèn sáng bình thường Uđ = U = 6V - Cường độ dịng điện qua mạch là: I = U E −U = 1,5 A ⇒ I x = 1,5 − = 0,5 A r Khi đó: Rx = I = 12Ω x Công suất Rx là: Px = Ix2 Rx = 0,52.12 = 3W Bài : Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ : Biết, E = 6V, r = Ω , R1 = Ω , R2 = 12 Ω , R3 = Ω a Tính cường độ dịng điện chạy qua R1 b Tính cơng suất tiêu thụ điện R3 R2 c Tính cơng nguồn sản phút R3 Hướng dẫn: R1 a Điện trở tương đương mạch là: R = Ω - Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = 0,6A - Cường độ dịng điện chạy qua R1 là: I1 = 0,4A E,r b Công suất tiêu thụ điện R3 là: P3 = 1,44W c.Công nguồn điện sản ttrong phút: A = 1080 J Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban CHƯƠNG III: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG A TĨM TẮT LÝ THUYẾT 1.Dòng điện kim loại - Bản chất dòng điện kim loại dòng chuyển dời có hướng electron ngược chiều điện trường Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH - Điện trở suất kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)] α: hệ số nhiệt điện trở (K-1) ρ0 : điện trở suất vật liệu nhiệt độ t0 - Suất điện động cặp nhiệt điện: E = αT(T1 – T2) Trong T1 – T2 hiệu nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh; α T hệ số nhiệt điện động - Hiện tượng siêu dẫn: Là tượng điện trở suất vật liệu giảm đột ngột xuống khi nhiệt độ vật liệu giảm xuống thấp giá trị T c định Giá trị phụ thuộc vào thân vật liệu Dòng điện chất điện phân - Trong dung dịch, axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion - Dòng điện chất điện phân dịng chuyển dời có hướng ion điện trường theo hai hướng ngược - Hiện tượng gốc axit dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan dung dịch cực dương bị mòn gọi tượng dương cực tan - Các định luật Faraday: (chỉ trường hợp điện phân dương cực tan) + Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m = kq Trong đó, k đương lượng điện hố chất giải phóng điện cực + Định luật Faraday thứ hai: Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A nguyên tố Hệ số tỉ lệ , F gọi số Faraday n F A k= F n Kết hợp hai định luật Faraday ta thiết lập cơng thức tính khối lượng chất điện phân giải phóng điện cực: Lưu ý: A It F n A + m(kg) = 9,65.10 It n A + m(g) = 9,65.10 It n m= F = 96.500C/mol Dòng điện chất khí - Trong điều kiện thường chất khí khơng dẫn điện Chất khí dẫn điện lịng có ion hóa phân tử - Dịng điện chất khí dịng chuyển dời có hướng ion dương, ion âm electron chất khí bị ion hóa sinh - Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện lớn xuất hiện tượng nhân hạt tải điện lịng chất khí - Q trình phóng điện tiếp tục quy trì khơng cịn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngồi gọi q trình phóng điện tự lực - Hồ quang điện q trình phóng điện tự lực hình thành dịng điện qua chất khí giữ nhiệt độ cao catod để phát eletron tượng phát xạ nhiệt điện tử Dịng điện chân khơng Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH - Là dịng chuyển động ngược chiều điện trường electron bứt từ điện cực - Diot chân khơng cho dịng điện qua theo chiều, gọi đặc tính chỉnh lưu - Dòng electron tăng tốc đổi hướng điện trường từ trường ứng dụng đèn hình tia catot (CRT) Dịng điện chất bán dẫn - Một số chất phân nhóm nhóm Si, Ge điều kiện khác dẫn điện khơng dẫn điện, gọi bán dẫn - Bán dẫn dẫn điện hai loại hạt tải electron lỗ trống - Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron mật độ lỗ trống Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống lớn mật độ electron Ở bán dẫn loại n, mật độ electron lớn mật độ lỗ trống - Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dịng điện theo chiều từ p sang n Đây gọi đặc tính chỉnh lưu Đặc tính dùng để chế tạo diot bán dẫn - Bán dẫn dùng chế tạo transistor có đặc tính khuyếch đại dịng điện B BÀI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Phương pháp: sử dụng định luật Farađây tượng điện phân * Định luật Farađây I: m = kq = k.I.t Trong đó, k (Kg/C) đương lượng điện hố chất giải phóng điện cực * Định luật Farađây II: m= A It F n Trong đó: F = 96500 Kg/C m (g) khối lượng giải phóng điện cực I (A) cường độ dịng điện qua bình điện phân t (s) thời g ian dòng điện qua bình điện phân A: nguyên tử lượng ( khối lượng mol) n: hóa trị chất điện cực Chú ý: 1.Khi tốn u cầu tìm cường độ dịng điện qua bình điện phân lưu ý: + Nếu bình điện phân có tượng dương cực tan xem điện trở + Nếu bình điện phân khơng có tượng dương cực tan xem may thu áp dụng định luật Ôm trường hợp có máy thu Trong trường hợp chất giải phóng điện cực chất khí ta áp dụng cơng thức để tìm khối lượng khí từ tìm thể tích ( điều kiện chuẩn 1mol khí chiếm tích 22400cm3) C BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một kim loại đem mạ niken phương pháp điện phân Biết diện tích bề mặt kim loại 40cm2, cường độ dịng điện qua bình 2A, niken có khối lượng riêng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2 Tính chiều dày lớp niken kinh loại sau điện phân 30 phút Coi niken bám lên bề mặt kim loại Hướng dẫn: A It F n V m A.I t = = 0,03mm - Chiều dày lớp mạ tính: d = = S S.D F n.S.D Sử dụng công thức: m = Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 2: Điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực platin, ta thu hidro ôxi điện cực Tính thể tích khí thu điện cực (ở điều kiện tiêu chuẩn) dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 5A thời gian t = 32 phút 10 giây Hướng dẫn: - Khối lượng Hiđrô thu catot: m1 = A1 It = 0,1 g F n1 - Thể tích Hiđrơ thu catot: V1 = 0,1 22400 = 1200 cm - Khối lượng ôxi thu là: m2 = A2 It = 0,8 g F n2 - Thể tích xi thu là: V2 = 0,8 22400 = 560 cm 32 Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn có 10 nguồn giống nguồn có suất điện động ξ = 4V điện trở r = 0,2Ω mắc thành dãy, dãy có nguồn Đèn Đ có ghi (6V - 18W) Các điện trở R1 = 5Ω ; R2 = 2,9Ω ; R3 = 3Ω ; RB = 5Ω bình điện phân đựng dung dịch Zn(NO3)2 có cực dương Zn Điện trở dây nối không đáng kể Tính : a) Cường độ dòng điện chạy mạch b) Lượng Zn giải phóng cực âm bình âm điện phân thời gian phút 40 giây Biết Zn có hóa trị có nguyên tử lượng 65 c) Hiệu điện hai điểm A M Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ Trong đèn Ñ coù ghi (6V - 6W) ; R1 = 3Ω ; R2 = R4 = 2Ω ; R3 = Ω ; RB = 4Ω bình điện phân đựng dung dịch CuSO có cực dương đồng ; nguồn gồm nguồn giống có suất điện động ξ có điện trở r = 0,2Ω mắc nối tiếp Biết đèn Đ sáng bình thường Tính : a) Suất điện động ξ nguồn điện b) Lượng đồng giải phóng cực âm bình điện phân sau thời gian 32 phút 10 giây c) Biết đồng có hóa trị có nguyên tử lượng 64 d) Hiệu điện hai điểm A N Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn có 10 nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động ξ = 3,6V, điện trở r = 0,8Ω mắc thành dãy, dãy có nguồn Đèn Đ có ghi (6V - 3W) Các điện trở R = 4Ω ; R2 = 3Ω ; R3 = 8Ω ; RB = 2Ω bình điện phân đựng dung dịch CuSO có cực dương Cu Điện trở dây nối ampe kế không đáng kể, vôn kế lớn a) Xác định số ampe kế vôn kế Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH b) Tính lượng Cu giải phóng cực âm bình âm điện phân thời gian 32 phút 10 giây Biết Cu có hóa trị có nguyên tử lượng 64 E,r c) Cho biết đèn Đ có sáng bình thường không ? Tại ? Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn có có suất điện động ξ = 24V, r = 1Ω, điện dung tụ C = µ F đ C M Đ Đèn Đ có ghi (6V - 6W) Các điện trở R1 = 6Ω ; R2 = 4Ω ;Rp = 2Ω bình điện phân đựng dung R Rp A R2 B dịch CuSO4 có cực dương Cu a Tính điện trở tương đương đoạn mạch N b Tính lượng Cu giải phóng cực âm bình âm điện phân thời gian 16 phút giây Biết Cu có hóa trị có nguyên tử lượng 64 c Tính điện tích tụ C Maiccơn Farađây (1791 – 1867) Chừng loài người cịn cần sử dụng điện, chừng người cịn ghi nhớ cơng lao Mai Farađây Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG I+ II + III Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn có nguồn giống nhau, nguồn có suất điện động e = 1,5V, điện trở r = 0,5Ω, mắc thành nhánh, nhánh có nguồn mắc nối tiếp Đèn Đ coù ghi (3V – 3W) ; R1 = R2 = 3Ω ; R3 = 2Ω ; R4 = 1Ω Tính : a) Cường độ dòng điện chạy mạch qua điện trở b) Hiệu điện hai điểm M N c) Hãy cho biết đèn Đ có sáng bình thường hay không? Tại sao? Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ E1 E2 R3 R1 R2 E1 = E2 = 12 V ; r1 = r2 = 4Ω ; R1 = 12 Ω ; R2 = 24Ω ; R3 = Ω a)Tính Eb rb nguồn b)Tính cường độ dịng điện qua R1 c)Tính cơng suất tiêu thụ điện trở R3 Hướng dẫn a ) E b = E1 = E2 = 12 V rb= r1 r2 = = = 2Ω 2 RR b) ( R1 // R2 ) nt R3 ==> R tđ = R + R + R3 = + = 16 Ω Eb 12 = = A rb + Rtđ + 16 16 V = I 12 R12 = = 3 I 12 = I = U 12 R1 // R2 ==> U1 = U2 = U12 I1 = U 16 / = = 0,44 A R 12 c) c) P = R I = 8(2/3)2 = 3,56 W 3 Bài 3: T¹i A không khí đặt điện tích Q = 3.10-4C a Tại B cách A 1cm không khí đặt điện tích q =-5.10-6C Xác định vectơ lực tác dụng lên ®iÖn tÝch q Trường THPT Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban NGUYỄN ĐÌNH THÀNH b Xác định vectơ E B c Xác định véc tơ cờng độ điện trờng C cách A, B khoảng 1cm Bi 4: Cho mạch điện nh hình vÏ BiÕt E1=2V; E2=8V; r1= r2= 0,5Ω; R1= 10Ω; R2= a Tính Eb rb, xác định dòng điện mạch dòng điện qua R1;R2 b Tính nhiệt lợng tỏa điện trở R1;R2 mạch 3s c Xác định hiệu điện hai đầu mạch cực nguồn điện d Xác định công suất hiệu suất bé ngn ®iƯn Bài 5: Cho mạch điện hình: E, r E = 13,5V, r = 1Ω ; R1 = 3Ω ; R3 = R4 = 4Ω Bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4, anốt đồng, có điện trở R2 = 4Ω R1 M• Hãy tính : a) Điện trở tương đương RMN mạch ngoài, cường độ R dịng điện qua nguồn, qua bình điện phân b) Khối lượng đồng thoát catốt sau thời gian t = R R phút 13 giây Cho Cu = 64, n =2 c) Công suất nguồn công suất tiêu thụ mạch ĐS : a) RMN = 2Ω ; I = 4,5A ; Ib = 1,5A ; b) m = 0,096g ; c) PE = 60,75W ; PN = 40,5W •N Bài 6: Cho hai điện tích điểm Q1 = - Q2 = - 3.10-8C, đặt hai điểm A, B khơng khí cách khoảng AB = (cm) Xác định cường độ điện trường tổng hợp hai điện tích gây trung điểm M đoạn thẳng AB lực tác dụng lên điện tích điểm Q3 = 4.10-6C đặt M Trường THPT ... cường độ điện trường *Đường sức điện điện tích điểm gây ra: + Xuất phát từ điện tích dương kết thúc điện tích âm; + Điện tích dương xa vơ cực; + Từ vơ cực kết thúc điện tích âm b Điện trường Định. .. tụ điện - Khi tụ điện tích điện hai tụ có điện trường tụ điện dự trữ lượng Gọi lượng điện trường tụ điện - Công thức: Q.U C U Q W= = = 2 2C B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: Tính điện dung, điện. .. tụ điện phẳng có điện mơi khơng khí; khoảng cách d = 0,5 cm; diện tích 36 cm2 Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện U=100 V Tính điện dung tụ điện điện tích tích tụ Tính lượng điện trường tụ điện