8. Cấu trúc luận văn
2.3.1.Nội dung dạy học
- Phân loại khái niệm: Khi dạy HS cần phân biệt rõ các loại khái niệm
+ Khái niệm định tính
1. Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng (Vật lý 7). Hay nói cách khác, dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích.
2. Dòng điện trong kim loại là dòng các êlectron tự do dịch chuyển có hướng (Vật lý 7). Ta có thể phát biểu theo một cách khác, dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện tích dương.
Chiều dòng điện là chiều từ cực dương qua dây dẫn và các dụng cụ điện tới cực âm của nguồn điện (Vật lý 7).
Chiều quy ước của dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại cùng chiều với các hạt mang điện tích dương và ngược chiều với các hạt mang điện tích âm (Vật lý 7). Để xác định chiều của dòng điện ta sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải. Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện. Để đo độ lớn của cường độ dòng điện ta sử dụng ampe kế, dòng điện có đơn vị là ampe (A).
3. Dòng điện chạy qua các vật dẫn có thể gây ra những tác dụng (Vật lý 7): - Tác dụng nhiệt: vật dẫn điện nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
Ví dụ: Bóng đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện…là các thiết bị điện nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
- Tác dụng phát quang: Nếu vật dẫn nóng lên tới nhiệt độ cao thì nó phát sáng.
- Tác dụng từ: dòng điện có thể làm quay kim nam châm. Ví dụ: Chuông điện, quạt điện, máy bơm nước…
- Tác dụng hóa học: Dòng điện có tác dụng hóa học.
Ví dụ: Chẳng hạn khi cho dòng điện đi qua dung dịch muối đồng thì nó tách đồng ra khỏi dung dịch, tạo thành lớp đồng bám trên thỏi than nối với cực âm hoặc tác dụng hóa học của dòng điện là cơ sở của việc mạ điện như mạ đồng, mạ thiếc, mạ kền…
- Tác dụng sinh lí: Dòng điện có tác dụng sinh lí khi đi qua cơ thể người và các động vật.
Ví dụ: Dòng điện có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con người. Tuy vậy, trong y học người ta có thể ứng dụng tác dụng sinh lí của dòng diện thích hợp để chữa một số bệnh.
4. Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện. Để duy trì hiệu điện thế thì phải có nguồn điện.
5. Công của nguồn điện là công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn.
Nguồn điện là một nguồn năng lượng, vì nó có khả năng thực hiện công khi dịch chuyển các điện tích dương bên trong nguồn điện ngược chiều điện trường, hoặc dịch chuyển các điện tích âm bên trong nguồn điện cùng chiều điện trường
- +
K Bóng đèn Nguồn điện
6. Pin điện hóa có cấu tạo chung là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau được ngâm trong chất điện phân ( dung dịch axit, bazơ hoặc muối… ). Có hai loại pin điện hóa:
- Pin Vôn – ta là nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên gồm một cực bằng kẽm (Zn) và một cực bằng đồng (Cu) được ngâm trong dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng.
- Pin Lơ-clan-sê là loại pin hiện nay còn đang được sử dụng khá phổ biến. Cực dương của pin là thanh than được bọc xung quanh bằng chất mangan điôxit (MnO2) có trộn thêm than chì để khử bọt khí hiđrô bám vào cực than và tăng độ dẫn điện. Dung dịch chất điện phân là amôni clorua (NH4Cl) được trộn với một loại hồ đặc và được đóng trong hộp kẽm dùng làm vỏ pin và vỏ kẽm này đồng thời là cực âm của pin.
7. Acquy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện. Có hai loại Acquy:
- Acquy chì gồm bản cực dương bằng chì điôxit (PbO2) và bản cực âm bằng chì (Pb). Chât điện phân là dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng.
- Acquy kiềm được dùng phổ biến là acquy cađimi-kền. Nó có cực dương được làm bằng kền hiđrôxit Ni(OH)2, còn cực âm được làm bằng cađimi hiđrôxit Cd(OH)2; các cực này được ngâm trong dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH.
+ Khái niệm định lượng
1. Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó.
Biểu thức: I qt
∆ ∆ =
2. Dòng điện không đổi là dòng có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian.
Biểu thức: I =qt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t.
3. Đơn vị của cường độ dòng điện và của điện lượng
- Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe và được xác định là: A CS
1 1
1 = = 1C/s
Ampe là một trong bảy đơn vị cơ bản của hệ SI và được định nghĩa theo tương tác từ của dòng điện (xem chương 4 SGK Vật Lý 11 ban cơ bản).
- Đơn vị của điện lượng là culông (C), được định nghĩa theo đơn vị ampe: 1 C = 1 A.s
Culông là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian một giây khi có dòng điện không đổi cường độ 1 ampe chạy qua dây dẫn này.
4. Suất điện động ε của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn điện tích q đó.
Biểu thức: ε = qA
Đơn vị: từ định nghĩa và công thức trên, ta thấy suất điện động có cùng đơn vị với điện thế và hiệu điện thế là vôn (V) :
1 V = 1 J/C ( vôn culôngjun
1 1
Ngoài ra, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong.
Biểu thức: ε = IRN + Ir
5. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch: là lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.
Biểu thức: A = U.q = U.I.t
6. Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
Biểu thức: U I t
A
P= = .
7. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua: Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.
Biểu thức: R.I2
t Q
P= =
8. Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch. Biểu thức: Ang = ε.q = ε.I.t - + R I o o U
9. Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch. Biểu thức: I
t A
Png = ng =ε.
10. Hiện tượng đoạn mạch: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín đạt giá trị lớn nhất khi điện trở RN của mạch ngoài không đáng kể (RN = 0), nghĩa là khi nối hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Khi đó ta nói rằng nguồn điện bị đoản mạch và có biểu thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I =εr
11. Hiệu suất của nguồn điện:
Biểu thức: 100% .100% ε N cóích U A A H = = ⇒ 100% r R R H N N + =
12. Đoạn mạch chứa nguồn điện ( nguồn phát điện )
Đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện (nguồn phát) dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm. Ta có hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế UAB, cường độ dòng điện I và các điện trở r, R :
Biểu thức: UAB = ε – I(R + r) hay
r R U I AB + − =ε
Trong đó RAB = R + r là điện trở tổng cộng của đoạn mạch này.
B A R1 R ε,r I I + - I A o R1 o B I + - A o R o B ε,r
*Cần lưu ý chiều tính hiệu điện thế UAB là từ A tới B: Nếu đi theo chiều này mà gặp cực dương của nguồn điện trước thì suất điện động ε được lấy với giá trị dương, dòng điện có chiều từ B tới A ngược với chiều tính hiệu điện thế thì tổng độ giảm điện thế I(R + r) được lấy với giá trị âm.
13. Ghép các nguồn điện thành bộ
a) Bộ nguồn mắc nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện (ε1,r1), (ε2,r2), (ε3,r3),…(εn,rn) được ghép nối tiếp với nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp như sơ đồ.
- Suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ.
Biểu thức: εb = ε1 + ε2 + ε3 +…+ εn
- Điện trở trong rb của bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong các nguồn có trong bộ.
Biểu thức: rb = r1 + r2 + r3 +…+ rn
- Trong trường hợp riêng, nếu n nguồn điện có cùng suất điện động ε và điện trở trong r được ghép nối tiếp thì bộ nguồn này có suất điện động và điện trở trong là: Biểu thức: εb = nε và rb = nr A o + - + - o B ε 1,r 1 ε n,r n ε 2,r 2 ε1,r1 ε 2,r2 εn,rn A o + - + - + - o B M N
b) Bộ nguồn mắc song song là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau, trong đó nối cực dương của các nguồn vào cùng một điểm A và nối cực âm của các nguồn vào cùng điểm B như sơ đồ.
Khi mạch ngoài hở, hiệu điện thế UAB bằng suất điện động của mỗi nguồn và bằng suất điện động của bộ nguồn, còn điện trở trong của bộ nguồn là điện trở tương đương của n điện trở mắc song song. Do đó, ta có:
Biểu thức: εb = ε ; rb =nr
c) Bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy gồm m nguồn điện giống nhau ghép nối tiếp như sơ đồ.
Biểu thức: εb = mε ; rb =mrn + Định luật Vật lý A ε,r ε,r ε,r B o o n + + + - - - o + o A B + + + + + + + + - - - - - - - - - n m
1. Định luật Jun – Len-xơ: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.
Biểu thức: Q = R.I2.t
2. Định luật ôm với toàn mạch:
Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch điện đó. Biểu thức: I R r
N + = ε
3. Định luật ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:
Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng thì A = Q, do đó: εIt = (RN + r)I2t ⇒ I R r (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
N + = ε