Giáo án Vật lý 11 - Bài 13 - Định luật Ohm đối với toàn mạch

Bài 13: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I. MỤC TIÊU - Phát biểu được nội dung định luật Ohm cho toàn mạch và viết được biểu thức định luật này. - Biết độ giảm điện thế là gì và nêu được mối lien hệ giữa suất điện động của nguồn và độ giảm điện thế của mạch ngoài và mạch trong. - Hiểu được hiện tượng đoản mạch là gì và ảnh hưởng của nó. - Chỉ rõ được định luật Ohm đối với toàn mạc là trường hợp riêng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. - Vận dụng định luật Ohm để giải các bài tập về toàn mạch II. CHUẨN BỊ. GV: - Dụng cụ thí nghiệm (nếu có) - Chuẩn bị thí nghiệm ảo trên các phần mềm lien quan đến bài dạy. - Các thiết bị dạy học như: tranh ảnh, bút, thước - Máy tính, máy chiếu để giảng dạy. Hình 13.1 Mạch kín + Phiếu học tập P1 Xét một mạch điện kín như hình vẽ gồm nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r. Mạch ngoài có điện trở R. Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch. Trong thời gian t nguồn điện thực hiện một công là: Cũng trong thời gian đó, nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch là: Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: Suy ra mối liên hệ giữa I và E: .. Phát biểu bằng lời: E Ep R + Phiếu học tập P2 Định luật Ohm đối với toàn mạch Trường hợp mạch kín có chứa máy thu điện (hình 13.2 SGK). Gọi Ep và rp là suất phản điện và điện trở trong của máy thu. Năng lượng do nguồn điện cung cấp cho toàn mạch là .. Năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch gồm + Nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở R, r, rp: ... + Điện năng tiêu thụ ở máy thu ... Theo định luật bảo toàn năng lượng: A=Q+A'. Hãy suy ra mối quan hệ giữa I, E, Ep, và các điện trở HS: - Chuẩn bị bài cũ - Đọc trước và tìm hiểu các kiến thức liên quan tới bài mới. NỘI DUNG GHI BẢNG I. Định luật Ôm đối với toàn mạch - Công của nguồn điện : Ang = ξ It - Nhiệt lượng tỏa ra : Q = RI2t + rI2t - Theo định luật bảo toàn năng lượng Ang = Q EIt = RNI2t + rI2t EIt = I2 t (RN+ r) E = I(RN+ r) Þ Phát biểu định luật : Cường độ dòng điện chạy trong một mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó. Chú ý: - E = I(RN+ r) : suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong. - Từ biểu thức suy ra IRN = E - Ir. Nếu gọi U=IRN là hiệu điện thế mạch ngoài thì U=E-Ir nghĩa là hiệu điện thế mạch ngoài cũng chính là hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn. - Nếu điện trở trong không đáng kể (r=0) hoặc mạch hở (I=0) thì U=E Hiện tượng đoản mạch R=0 Lúc này cường độ dòng điện rất lớn , ta nói nguồn điện bị đoản mạch - Đề tránh hiện tượng đoạn mạch ta dùng cầu chì hoặc atômat III. Mạch ngoài có máy thu E Ep R Máy thu có suất phản điện Ep, điện trở trong r’ A’= Ep It + I2r’t Q= RI2t +I2rt A=A’+QE - Ep = I (R+r+r’) Hiệu suất của nguồn điện (mạch ngoài chỉ có điện trở) III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC. Hoạt động 1 ( phút): Ổn định lớp. Kiểm tra bài cũ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Kiểm tra sĩ số, tình hình lớp học - Nêu câu hỏi về công và công suất của dòng điện. - Nhận xét - Báo cáo sĩ số, tình hình lớp - Trả lời câu hỏi - Nhận xét câu trả lời của bạn. Hoạt động 2 ( phút): Thiết lập biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch (Phát biểu và viết được biểu thức định luật Ohm đối với toàn mạch) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Chia nhóm, tổ chức hoạt động nhóm - Hướng dẫn HS tìm hiểu các vấn đề sau - Công A của nguồn điện - Nhiệt lượng Q tỏa ra ở r và R trong thời gian t - Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng trong trường hợp mạch điện hình 13.1 - Yêu cầu các nhóm trình bày - Nhận xét và ghi bảng - Nêu câu hỏi C1 - Hướng dẫn HS rút ra hệ thức (13.6) - Lưu ý HS trường hợp r không đáng kể - Thảo luận nhóm (Phiếu P1) - Trình bày nội dung thảo luận trước lớp - Đánh giá và nhận xét trả lời của bạn - Trả lời câu hỏi C1 Hoạt động 3 ( phút): Nghiên cứu trường hợp mạch ngoài có máy thu (Viết được biểu thức định luật Ohm đối với trường hợp mạch ngoài có chứa máy thu) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Yêu cầu HS đọc mục 3 của SGK và thảo luận nhóm về các vấn đề - Nêu quá trình chuyển hóa năng lượng trong mạch điện có máy thu? - Viết biểu thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên R và r. - Điện năng tiêu thụ trên máy thu điện - Viết biểu thức định luật bảo toàn năng lượng trong trường hợp này. - Tính hiệu suất của nguồn điện. - Yêu cầu nhóm trưởng trình bày nội dung. - Yêu cầu HS nhận xét trả lời của bạn - Nhận xét trả lời của HS và ghi nội dung lên bảng. -Nêu câu hỏi C2 và C3 -Yêu cầu HS trình bày -Nhận xét và đánh giá - Thảo luận nhóm (phiếu P2) - Trình bày nội dung thảo luận trước lớp - Đánh giá và nhận xét trả lời của bạn - Trả lời câu hỏi C2, C3 Vận dụng củng cố. Giao nhiệm vụ học tập ở nhà - Hướng dẫn học sinh trả lời câu hỏi 1, 2 - Đọc, ghi tóm tắt và hướng dẫn các bài tập 3 trang 67 SGK - Yêu cầu chuẩn bị bài tiếp theo. IV. RÚT KINH NGHIỆM.