ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH ĐỒNG CHẤT ĐIỆN TRỞ

2.3.1.1 Nội dung khoa học :

a. Định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất:

Nếu trạng thái của vật dẫn đồng chất không biến đổi ( chẳng hạn nhiệt độ không đổi ) thì đối với mỗi vật dẫn thí nghiệm chứng tỏ rằng có một sự phụ thuộc đơn giá giữa hiệu điện thế U ở hai đầu vật dẫn và cường độ dòng điện I qua vật dẫn :

)(U (U f

I = (1)

Sự phụ thuộc này gọi là đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn

Đối với nhiều vật dẫn đặc biệt là với kim loại, thí nghiệm chứng tỏ rằng hàm số (1) có dạng đặc biệt đơn giản:

UI =λ (2) I =λ (2)

Trong đó λ là một hằng số đối với vật dẫn đã cho, được gọi là độ dẫn điện

của vật dẫn , còn đại lượng nghịch đảo của độ dẫn điện gọi là điện trở của vật dẫn:

λ

1= =

R (3)

Độ dẫn điện và điện trở phụ thuộc vào chất làm vật dẫn, vào kích thước và hình dạng cũng như vào trạng thái của vật dẫn

Thay (3) vào (1) ta được

RU U I = (4)

Ohm ( người Đức) đã thiết lập công thức (4) bằng thực nghiệm. Nên biểu thức (4) gọi là định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất

b. Điện trở :

Từ (4) ta có thể tìm được điện trở R của một vật dẫn bằng công thức:

IU U R= (5)

Thực nghiệm chứng tỏ rằng đối với kim loại và dung dịch điện phân, ở một nhiệt độ nhất định, điện trở vật dẫn không đổi. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện qua vật dẫn tăng lên bấy nhiêu lần.

Đường đặc trưng vôn- ampe của loại vật dẫn này là đường thẳng:

I

U

Trong hệ đơn vị SI, đơn vị điện trở là Ôm (Ω), Ôm là điện trở của một vật dẫn sao cho khi hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế không đổi 1 Vôn thì trong vật dẫn có dòng điện cường độ 1 ampe chạy qua:

)( ( 1 ) ( 1 ) ( 1 A ampe V Vôn Ôm Ω =

Đơn vị của độ dẫn điện λlà Simen (S), Simen là độ dẫn điện của vật dẫn có điện trở là 1 ôm

Điện trở của vật dẫn hình trụ, đồng chất: Điện trở của vật dẫn phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và bản chất của nó . Sụ phụ thuộc này đơn giản nếu vật dẫn là đồng chất và có dạng hình trụ, tiết diện ngang đều, khi đó:

Sl l R=ρ (6)

Trong đó l là đọ dài vật dẫn, S là tiết diện ngang vật dẫn, còn hệ số tỉ lệ ρphụ thuộc vào bản chất và trạng thái của vật dẫn gọi là điện trở suất của chất Đại lượng nghịch đảo của điện trở suất gọi là điện dẫn suất:

ρ δ = 1

đơn vị của điện trở suất trong hệ đơn vị SI là ôm.mét(Ω.m)

 Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ:

Điện trở suất của một chất còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ có thể đặc trưng bằng hệ số nhiệt điện trở của chất:

dt dρ ρ α= 1

Còn điện trở suất của chất ở nhiệt độ t0Cđược viết là:

)1 1 ( 0 αt ρ ρ = +

2.3.1.2 Nội dung giảng dạy

I.Mục tiêu: 1.Kiến thức:

- Phát biểu được định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất, và viết được biểu thức của định luật.

- Biết được độ dẫn điện, điện trở là gì, và biết được sự phụ thuộc của chúng vào những yếu tố nào.

- Vẽ được đường đặc trưng vôn –ampe của vật dẫn. 2.Kỹ năng:

- Vận dụng được định luật Ôm cho đoạn mạch thuần điện trở vào giải một số mạch điện đơn giản.

- Rèn luyện được kĩ năng lắp ráp mạch điện, cách quan sát và đọc các giá trị trên các dụng cụ đo.

II.Chuẩn bị: 1.Giáo viên:

Chuẩn bị bộ thí nghiệm:

- Một nguồn điện 3V- 6V(pin)

- Một biến trở

- Một bóng đèn 3V - Đồng hồ vạn năng

- Dây dẫn constant(hoặc điện trở )

- Các điện trở 10Ω-5w

- Dây dẫn điện - Khóa K

2.Học sinh:

- Chuẩn bị một tờ giấy ô li để vẽ đồ thị. III.Tiến trình lên lớp:

Hoạt động 1: Tạo tình huống

Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh

 GV đưa ra một sợi dây bằng cosntan được căng trên giá gỗ, và nói rằng đây là một vật dẫn đồng chất, thông báo cho học sinh thế nào là vật dẫn đồng chất.

 GV yêu cầu HS đưa ra phương án làm thế nào để có được dòng điện đi qua sợi dây.

 Làm cách nào để phát hiện được dòng điện có trong vật dẫn

 GV thông báo đây là chiếc pin dùng làm nguồn, và bóng đèn, và tiến hành lắp ráp nhanh mạch điện.  GV tiến hành làm TN cho  HS : lắng nghe và ghi nhớ.  HS đưa ra các phương án:

- đặt vào hai đầu dây một hiệu điện thế

- đặt vào hai đầu dây một nguồn điện.( có thể là pin)  HS: sử dụng bóng đèn, bút thử điện  I R ξ,r Đ

bóng đèn sáng, để HS biết được đã có dòng điện đi qua dây dẫn.

 GV yêu cầu HS cho biết làm thế nào để đo được hiệu điện thế, ở hai đầu dây dẫn, và cường độ dòng điện đi qua dây dẫn.

 GV tiến hành mắc ampe kế,và vôn kế

 GV yêu cầu HS đọc , và ghi nhớ số chỉ vôn kế, ampe kế

 Nếu bây giờ thay đổi nguồn từ 3V sang nguồn 6V, ta quan sát TN xem điều gì xảy ra? GV làm nhanh thí nghiệm và yêu cầu HS quan sát độ sáng của đèn, số chỉ của vôn kế và ampe kế

 HS : mắc ampe kế nối tiếp với dây dẫn, và vôn kế song song với dây. I R

ξ,r

 HS : đèn sáng hơn, số chỉ của vôn kế , và ampe kế tăng

Đ A

 Khi thay đổi nguồn điện như thế, ta đã làm thay đổi những đại lượng nào

 Như vậy bằng cách thay đổi nguồn điện, ta đã làm thay đổi giá trị của hiệu điện thế hai đầu dây dẫn và cường độ dòng điện qua dây dẫn. điều đó chứng tỏ giữa hiệu điện thế hai đầu dây và cường độ dòng điện qua dây có sự phụ thuộc với nhau. Và sự phụ thuộc đó như thế nào đó là nhiệm vụ của bài học hôm nay.

 GV thông báo bài học mới.

 HS : thay đổi số chỉ vôn kế , ampe kế

Hoạt động 2: đề xuất dự đoán và kiểm tra dự đoán khoa học

Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung

 Từ các số chỉ của vôn kế và ampe kế ở hai lần đọc trên, hãy cho biết dự đoán của các em về sự phụ thuộc giữa hai đại lượng I và U của dây dẫn.

 Vậy làm sao biết được dự đoán nào đúng, hãy sử dụng các phương án thí nghiệm?

 HS :

- dự đoán 1: tỉ lệ thuận - dự đoán 2: tỉ lệ nghịch

- dự đoán 3: theo một hàm nào đó

- dự đoán 4: không biết có phụ thuộc không

 HS:

+ tăng U xem I có tăng không. + giảm U xem I có giảm không

 Làm thế nào để thay đổi được các đại lượng đó?

 GV thông báo để thay đổi hiệu điện thế qua hai đầu dây ta có thể dùng một biến trở như thế này và giáo viên hướng dẫn lắp ráp thí nghiệm theo mô hình bên:

 GV tiến hành thí nghiệm: đóng công tắc K , và bắt đầu thay đổi vị trí con chạy, mỗi lần thay đổi, đồng thời yêu cầu hai HS lên đọc số chỉ của vôn kế và ampe kế.  Sử dụng biến trở I R K + -  HS còn lại quan sát và A V

 Dựa vào số liệu thu được ,GV yêu cầu HS cho biết kết qủa trên phù hợp với phương án nào?

 GV tổng hợp kết quả chung và thông báo cho HS rằng thí nghiệm trên có một sự phụ thuộc đơn giá giữa hiệu điện thế U ở hai đầu vật dẫn và cường độ I qua vật dẫn, và đưa ra công thức I= f(U) (1)  GV thông báo rằng : sự phụ thuộc này gọi là đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn

ghi số liệu vào bảng theo yêu cầu của GV

U(V) I(A)

 HS :

+U tăng bao nhiêu lần ,I tăng bấy nhiêu; U giảm bao nhiêu lần, I cũng giảm bấy nhiêu + U tỉ lệ thuận với I

Hoạt động 3: xây dựng định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất Trợ giúp của GV Hoạt động của Học sinh Nội dung

từ bảng số liệu trên hãy vẽ đồ thị mối quan hệ giũa U và I lên giấy ô li đã chuẩn bị sẵn.

 GV nói thêm bằng những thí nghiệm tương tự với các dây dẫn khác ta cũng thu được kết quả tương tự.

 GV yêu cầu HS từ đồ thị hãy viết hệ thức phụ thuộc giữa U và I trong vật dẫn.  GV thông báo độ dẫn điện λvà điện trở R của vật dẫn và đặc tính của chúng.  GV : yêu cầu HS từ (1) và (2) hãy rút ra công thức mới, và cho biết I phụ thuộc như thế nào với R nếu giữ hiệu điện thế không đổi?

 Để kiểm tra xem I có thực tỉ lệ nghịch với R không ta phải làm gì?  GV làm lại thí cầu của GV I U  Từ đồ thị suy ra hệ thức: I=λU(2)

Cường độ dòng điện I đi qua đoạn mạch đồng chất tỉ lệ với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch đó.

 HS rút ra được công thức: I =UR (3)

Với một hiệu điện thế nhất định thì I tỉ lệ nghịch với R

 Ta phải làm thí nghiệm, bằng cách:

Lần lượt tăng R 2,3,4 lần rồi theo dõi cường độ dòng điện, nếu thấy nó giảm đi

Ôm cho đoạn mạch đồng chất: - định luật : - biểu thức: + đường đặc trưng vôn – ampe. I U

nghiệm lần lượt với các dây dẫn khác nhau,và yêu cầu học sinh đọc kết quả và ghi vào bảng số liệu

 GV thông báo rằng Ôm ( người Đức) đã thiết lập công thức (2) bằng thực nghiệm, nên biểu thức (2) được gọi là định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất. 2,3,4 lần thì nhận định trên là đúng đắn. R(Ω ) I(A)

Hoạt đông 4: Xây dựng đại lượng điện trở R

Trợ giúp của GV Hoạt động của Học sinh Nội dung

 Hãy rút ra công thức tính điện trở R của một vật dẫn .

 GV thông báo rằng : thực nghiệm chứng tỏ đối với kim loại và dung dịch điện phân, ở một nhiệt độ nhất định, điện trở của vật dẫn không đổi. và đường đặc trưng vôn am pe là một đường thẳng.  GV yêu cầu HS  Rút ra công thức tính điện trở của vật dẫn: : R=UI (4)  HS nhớ lại dơn vị của điện trở là Ôm(Ω)

1. Điện trở - Công thức tính điện trở của vật dẫn: I U R = (4) - Đơn vị :

Trong hệ đơn vị SI, điện trở có dơn vị là Ôm (Ω) - Điện trở của vật dẫn hình trụ đồng chất: S l R=ρ - Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ:

nhớ lại đơn vị của điện trở học ở lớp dưới.

 GV khắc sâu hơn bằng thông báo định nghĩa ôm là gì

 GV thông báo cho học sinh về sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn bằng cách xét điện trở của vật dẫn hình trụ, đồng chất. và sự phụ thuộc của vật dẫn vào nhiệt độ. ) 1 ( 0 αt ρ ρ = + : α Hệ số nhiệt điện trở(có thể có giá trị âm hoặc dương).

Hoạt động 5: Bài tập vận dụng.

Ví dụ: Đặt vào hai đầu một dây dẫn bằng đồng dài l (m), một hiệu điện thế là U (v), hãy cho biết cần lựa chọn dây dẫn có tiết diện bao nhiêu để nó chịu một dòng điện có cường độ I= 5(A) đi qua.

+ Tính điện trở của dây dẫn

IU U

R = theo định luật Ôm cho đoạn mạch đồng chất

+ Xác định S bằng cách áp dụng công thức: R=ρSl

Suy ra S =ρRl

Hoạt động 6: Củng cố, ra bài tập về nhà:

 GV yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi

 GV yêu cầu HS làm các bài tập về nhà

 HS trả lời câu hỏi theo yêu cầu của GV

III.Rút kinh nghiệm giờ dạy: 2.4.2 Giáo án 2: (tiết thứ 16)