Title 24 - KNTT - NGUỒN ĐIỆN - HS.docx ✅

BÀI 24 – NGUỒN ĐIỆN I. NGUỒN ĐIỆN – SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN: 1. Điều kiện để duy trì dòng điện:  Môi trường đó phải có các điện tích tự do.  Có điện trường để đẩy điện tích tự do chuyển động có hướng.  Có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện. 2. Nguồn điện:  Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện.  Mọi nguồn điện đều có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-).  Để đơn giản hoá ta coi bên trong nguồn điện có lực lạ làm di chuyển các hạt tải điện (electron, ion) để giữ cho + Một cực luôn thừa êlectron (cực âm). + Một cực luôn thiếu êlectron hoặc thừa ít êlectron hơn bên kia (cực dương).  Khi nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn kim loại thì các êlectron từ cực (-) di chuyển qua vật dẫn về cực (+). Bên trong nguồn, các êlectron do tác dụng của lực lạ di chuyển từ cực (+) sang cực (-). Lực lạ thực hiện công (chống lại công cản của trường tĩnh điện). Công này được gọi là công của nguồn điện. Bên ngoài nguồn điện các êlectron do tác dụng của lực điện trường thì di chuyển ngược lại từ cực (-) sang cực (+). 3. Suất điện động của nguồn điện:  Suất điện động E của một nguồn điện là đẹi lượng đặt trưng 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 của điện tích q đó và được tính bởi : A E = [V]. q  Mỗi nguồn điện được đặc trưng bởi hai đại lượng đó là suất điện động E và điện trở trong r.  Để đo suất điện động của nguồn ta dùng vôn kế mắc vào hai cực của nguồn khi mạch ngoài để hở.  Điện trở r của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.  Chú ý: số vôn ghi trên mỗi nguồn cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Đó cũng chính là hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.
II. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA NGUỒN ĐIỆN LÊN HIỆU ĐIỆN THẾ GIỮA HAI CỰC CỦA NGUỒN. 1. Điện trở trong của nguồn:  Mỗi nguồn điện được xem như vật dẫn, đặc trưng bởi suất điện động và điện trở trong của nguồn.  Trong mạch kín khi đo hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn ta luôn nhận một giá trị hiệu điện thế nhỏ hơn giá trị suất điện động. 2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế, định luật Ohm toàn mạch:  Mạch kín đơn giản nhất gồm nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r. Nối kín với mạch ngoài có điện trở R N .  Phát biểu dịnh luật : “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 đó”  Biểu thức : N E I = [A] R+r  Tích của cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch và điện trở của nó được gọi là độ giảm thế trên đoạn mạch đó. Suất điện động của nguồn có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.  Biểu thức : NNABrEIRrIRIrUUV + E là suất điện động của nguồn điện [V]. + R N là tổng điện trở mạch ngoài (điện trở tương đương). + r là điện trở của nguồn (điện trở trong). + U N là hiệu điện thế mạch ngoài (cũng là hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện), đơn vị là V. + I là cường độ dòng điện trong mạch [A].  Chú ý: + Khi mạch ngoài kín : ABUEIr + Khi mạch ngoài hở R N = 0 thì ABUE và khi đó cường độ dòng điện đạt giá trị cực đại max E I= [A] r và xảy ra hiện tượng đoản mạch  Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Khi đoản mạch, dòng điện qua mạch có cường độ lớn và có hại.  Nguồn điện có điện trở trong càng nhỏ thì dòng đoản mạch càng lớn và càng nguy hại. III. HIỆU SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN (MỞ RỘNG):  Công thức tính hiệu suất của nguồn điện : .. 1 . ()()         ichNN NN tp NN EIrIr AUItUEE H IRRAEItE IRrRr A B ξ , r R I
BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1 – SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN Câu 1: Suất điện động của một nguồn điện là 12 V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện tích là 0,5 C bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nó?. Câu 2: Tính suất điện động của nguồn điện. Biết rằng khi dịch chuyển một lượng điện tích 3.10 -3 C giữa hai cực bên trong nguồn điện thì lực lạ thực hiện một công là 9 mJ. Câu 3: Một bộ pin của một thiết bị điện có thể cung cấp một dòng điện 2 A liên tục trong 1 giờ thì phải nạp lại. a. Nếu bộ pin trên được sử dụng liên tục trong 4 giờ ở chế độ tiết kiệm năng lượng thì phải nạp lại. Tính cường độ dòng điện mà bộ pin này có thể cung cấp. b. Tính suất điện động của bộ pin này nếu trong thời gian 1 giờ nó sinh ra một công là 72 kJ. Câu 4: Trong việc thiết kế các mạch điện, để có được các suất điện động thích hợp người ta thường tiến hành ghép các nguồn có sẵn thành các bộ nguồn có suất điện động cần thiết. Xét bốn pin giống nhau được mắc nối tiếp thành bộ nguồn, rồi mắc hai đầu một biến trở vào hai đầu bộ nguồn thành mạch kín. Điều chỉnh giá trị biến trở, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hai đầu bộ nguồn U vào cường độ dòng điện I trong mạch như Hình 18.30. Tim suất điện động và điện trở trong của mỗi pin.
Dạng 2 : TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG CÓ TRONG MẠCH ĐIỆN – HIỆU SUẤT NGUỒN Câu 1: Xét mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 2 V, điện trở trong r0,1  mắc với điện trở ngoài R99,9 . Hãy xác định: a. Cường độ dòng điện trong mạch. b. Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. c. Hiệu suất của nguồn điện. Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết nguồn điện có suất điện động E = 12 V và có điện trở trong r1 , các điện trở 12R= 10 Ω, R= 5 Ω và 3R8 . a. Tính tổng trở R N của mạch ngoài. b. Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn điện và hiệu điện thế mạch ngoài U. c. Tính hiệu điện thế U 1 giữa hai đầu điện trở R 1 . d. Tính hiệu suất H của nguồn điện. e. Tính nhiệt lượng toả ra ở mạch ngoài trong thời gian 10 phút. Câu 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết E4,5 V,r1 , 12R3 ,R6 . a. Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các điện trở? b. Công suất của nguồn, công suất tiêu thụ ở mạch ngoài, công suất hao phí và hiệu suất của nguồn? Câu 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết E12 V,r1 , 123R6 ,RR10 . a. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở. b. Tính điện năng tiêu thụ của mạch ngoài trong 10 phút và công suất tỏa nhiệt mỗi điện trở. c. Tính công của nguồn điện sản ra trong 10 phút và hiệu suất của nguồn điện. Câu 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết: E = 7,8 V, r = 0,4  , R 1 = R 2 = R 3 = 3  , R 4 = 6  a. Tính tổng trở của mạch ngoài và điện trở toàn phần của mạch điện (mạch ngoài và trong). b. Tính cường độ dòng điện qua R 1 , R 2 và U MN . c. Nối MN bằng dây dẫn, cho biết cường độ dòng điện trong mạch chính lúc này. R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 C D A B R 1 E,r E, r R 2 R 1 E , r R 1 R 2 R 3 R 1 R 2 R 3