Giáo án Vật lý 11 NC - Bài 30. 31: Định luật ôm đối với các loại mạch điện

Bài 30 - 31 : ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN I. MỤC TIÊU : Hiểu cách thiết lập và vận dụng được công thức biểu thị định luật Ôm cho các loại đoạn mạch. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm . III. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ IV. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY PHẦN LÀM VIỆC CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH GHI CHÚ NỘI DUNG GHI BẢNG TỔ CHỨC , ĐIỀU KHIỂN 1) ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐỐI VỚI ĐỌAN MẠCH CÓ CHỨA NGUỒN ĐIỆN a) Thí nghiệm khảo sát Học sinh tham khảo SGK Trang 152 b) Nhận xét Vì đò thị là đoạn thẳng có hệ số góc âm, nên ta có thể viết : UAB = a – bI, với a= 1,5 V, nghĩa là ta có a = x. Khi mạch ngoài để hở, UAB có giá trị đúng bằng suất điện động x. Hệ số b có cùng đơn vị đo như điện trở, nên ta có thể kết luận b chính là điện trở trong r của nguồn. c) Kết luận Hệ thức : UAB = VA – VB = x - rl (30.1) Hay (30.2) Hệ thức (30.1) và (30.2) biểu thị đoạn mạch Om cho đoạn mạch chứa nguồn. Cần chú ý rằng, ở đây dòng điện chạy qua nguồn từ cực âm sang cực dương và VA > VB. Ta thấy hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện nhỏ hơn suất điện động của nguồn. + Nếu trên đoạn mạch AB cò có thêm điện trở R (hình 30.3) thì các hệ thức (30.1) và (30.2) trở thành : UAB = VA – VB = x - (r + R)I (30.3) 2) ĐỊNH LUẬT ÔM CHO TOÀN MẠCH a) Định luật Ôm cho toàn mạch + Khi đó từ công thức (30.3) , đặt UAB = 0, ta được : x =I(R + r) (30.5) hay (30.6) * Định luật Om cho toàn mạch, được phát biểu như sau : “Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở tổng cộng của mạch”. b) Nhận xét Nếu điện trở mạch ngoài nhỏ không đáng kể, theo công thức (30.6), cường độ dòng diện sẽ rất lớn và chỉ phụ thuộc vào suất điện động x và điện trở trong r của chính nguồn điện (30.7) Ta nói rằng, nguồn điện bị đoản mạch (hay ngắn mạch). 3) ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH CHỨA MÁY THU ĐIỆN a) Thí nghiệm Học sinh tham khảo SGK Trang 154 b) Nhận xét Học sinh tham khảo SGK Trang 154 c) Kết luận Từ các kết quả thí nghiệm ta thu được hệ thức : UAB = VA - VB =x’+r’I (30.8) Hay (30.9) Nếu trên đoạn mạch AB còn có thêm điện trở R (hình 30.7), thì các hệ thức (30.8) và (30.9) trở thành : UAB = VA – VB = x’ + (r’ + R)I (30.10) Hay (30.11) 4) HỆ THỨC TỔNG QUÁT CỦA ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH Nếu dòng điện chạy qua pin (acquy) tược âm đến cực dương (hình 30.8a), thì pin (acquy) đóng vai trò máy thu điện. Theo (30.8) ta có : VA – VB = (R + r)IAB - x (30.14) Với quy ước x là đại lượng đại số, x nhận giá trị tươn đươn khi dòng điện IAB chạy qua pin (acquy) từ cực âm đến cực dương, tức là khi pin (acquy) đóng vai trò nguồn điện, và nhận giá trị âm khi pin (acquy) đóng vai trò máy thu điện (dòng điện IAB chạy qua pin (acquy) từ cực dương đến cực âm). GV gợi ý hướng dẫn HS : tiến hành thí nghiệm : mắc sơ đồ mạch điện khảo sát sự phụ thuộc của hiệu điện thế UAB của đoạn mạch A x B chứa nguồn điện x, vào cường độ dòng điện O chạy trong đoạn mạch à HS nhận xét và vẽ đồ thị (trang 152) GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi H1 GV cần nhấn mạnh để HS khắc sâu kiến thức : “Dòng điện chạy trong đoạn mách theo chiều nào, qua nguồn từ cực nào đến cực nào ?” Gv gợi ý HS câu hỏi : “ Có trường hợp nào hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nó hay không ? GV : Khi chập hai đầu A và B của đoạn mạch ở hình 30.3 ta có một mạch kinh gồm nguồn điện (x, r) và điện trở ngoài R (hình 30.4). GV đặt câu hỏi H2 GV cho HS chú ý : Vì điện trở trong của pin khá lớn, nên khi pin bị đoản mạch thì dòng điện qua pin cũng không lớn lắm, tuy nhiên pin sẽ mau hết điện. Nhưng với acquy chì thì điện trở bên trong chỉ vào khoảng 0,1 W, nên khi bị đoản mạch, cường độ dòng điện qua acquy rất lớn, làm hỏng acquy. GV đặt câu hỏi H3 : GV gợi ý hướng dẫn HS : tiến hành thí nghiệm : mắc sơ đồ thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của hiệu điện thế UAB của đoạn mạch chứa máy thu điện x’ vào dòng điện I chạy qua máy. à Nhận xét theo SGK GV: Hệ thức (30.8) và (30.9) biểu thị định luật Om cho đoạn mạch chứa máy thu điện. Cần chú ý rằng ở đây dòng điện đi vào cực dương của máu thu điện. GV trình bày như SGK GV cần nhấn mạnh một vấn đề quan trọng : Trong trường hợp tổng quát , x có thể xem là đại lượng đại số GV cho HS thấy rằng , biểu thức của định luật Ôm có thể viết dưới dạng U phụ htuộc I hay I phụ thuộc U, tùy theo tình huống sử dụng cho thuận lợi HS tiến hành thí nghiệm : Dùng nguồn điện là pin có suất điện động 1,5 V ta thu được các kết quả cho trong bảng 1. Trên hình 30.2 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của UAB vào I. ( cần chú ý cách xử lí số liệu) à Nhận xét và vẽ đồ thị HS trả lời câu hỏi H1 : Thay ba cặp giá trị (U, I) vào phương trình UAB = 1,5 – bI, rồi lấy trung bình cộng ta tìm được b = r = 0,5W. HS : lưu ý đến nhận xét : Hiệu điện thế giữa hai cực nguồn điện nhỏ hơn suất điện động của nó. HS trả lời H2 : Ta có : UAB = UAC – UCB UAC = x - rI UCB = - UBC = - RI à UAB = (x - rI) – RI = x - ( r + R).I HS trả lời H3 : Công của nguồn điện bằng nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở trong và điện trở ngoài trong thời gian t : xI.t = rI2t + RI2t à x = (R = r)I. HS tiến hành thí nghiệm : Dùng máy thu điện là một bình điện phân chứa dung dịch muối NaCl với hai cực bằng than chì, ta thu được các kết quả ghi ở bảng 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuôc của UAB vào I đực biểu diễn trên hình 30.6. à Nhận xét : Hướng dẫn và gợi ý để HS trả lời các câu hỏi 1, 2 trang 156 SGK. HS trả lời các câu hỏi 1, 2 trang 156 SGK.