Điện Quang đại cương
CHƯƠNG 13: D̉NG ĐIỆN MỘT CHIỀU
|
1. Đại cương về ḍng điện. |
a)
Trong các chương trước, ta đă xét những
vấn đề cơ bản của tĩnh điện.
Sau đây ta sẽ nghiên cứu những hiện tượng
và những quá tŕnh có liên hệ tới chuyển
động của các điện tích, chúng hợp thành
một phần học riêng về điện-phần
điện động lực học.
Các
hiện tượng tĩnh điện thực ra cũng
có kèm theo chuyển động của các điện
tích nguyên tố. Tuy nhiên, những chuyển động
này hoặc là không ảnh hưởng đến trường
tĩnh điện tạo ra bởi các điện tích
vĩ mô (chẳng hạn như dao động
nhiệt của các ion trong mạng tinh thể của
vật dẫn kim loại tích điện), hoặc là
chỉ tồn tại rất ngắn trong lúc chuyển
từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái khác
(chẳng hạn như lúc phân phối lại các êlectron
tự do khi xảy ra hưởng ứng tĩnh điện
hoặc khi nối vật dẫn tích điện
với đất). V́ tĩnh điện học là
phần nghiên cứu về những hiện tượng
điện liên quan đến sự cân bằng
của các điện tích tự do, cho nên ta đă không
xét đến những quá tŕnh chuyển động
kể trên.
b)
Điện động lực học là phần nghiên
cứu về các hiện tượng liên quan đến
ḍng điện. Sự chuyển dịch có hướng
của các điện tích tạo ra ḍng điện. Ḍng
điện phát sinh trong một môi trường khi
trong đó có các hạt mang điện tự do và
điện trường, gọi là ḍng điện
dẫn (từ nay về sau ta gọi tắt là ḍng
điện). Ở trong các vật dẫn vốn có
sẵn các điện tích tự do (như các êlectron
tự do trong kim loại, các ion dương và âm trong các
chất điện phân), v́ thế điều
kiện để có ḍng điện trong vật
dẫn là cần có điện trường trong
vật dẫn. Ở trong chân không và trong các chất
điện môi (chất khí chẳng hạn) vốn không
có sẵn các điện tích tự do, nên để có
ḍng điện trong các môi trường đó ngoài
sự tồn tại điện trường c̣n
phải tạo ra các hạt mang điện tự do.
Kết
quả này dẫn đến sự phát sinh điện
trường bên trong vật dẫn, v́ điện trường
bên trong vật dẫn chỉ bằng không khí có
sự phân bố cân bằng điện tích trên
mặt vật dẫn. Ḍng điện tiếp tục
cho đến khi mọi điểm của vật
dẫn có điện thế như nhau. Như vậy,
trong vật dẫn có trường tĩnh điện
(trường lực Coulomb) được tạo nên
bởi các êlectron có dư (tích trên vật B) và các
ion dương (tích trên vật A). Do lực coulomb
giữa các điện tích luôn luôn có xu hướng
làm cân bằng điện thế ở các điểm,
làm cho điện thế ở mọi điểm trong
vật dẫn trở nên bằng nhau, v́ thế trường
lực Coulomb không thể duy tŕ ḍng điện lâu dài
được. Để duy tŕ ḍng điện, cần
duy tŕ điện trường bên trong vật dẫn.
V́ năng lượng của điện trường
này bị tiêu hao trong quá tŕnh dịch chuyển điện
tích, cho nên năng lượng này phải luôn luôn
được bổ sung. Như vậy cần một
cơ cấu như thế nào đó để
biến đổi một dạng năng lượng
khác (như hóa năng chẳng hạn) thành năng lượng
điện trường. Cơ cấu như vậy
được gọi là suất điện động
hay nguồn điện. V́ vậy, để có ḍng
điện, ta cần nối vật dẫn với các
cực của nguồn điện, chẳng hạn,
với các cực của một pin, một ắc qui.
d)
Dưới tác dụng của điện trường
trong vật dẫn, các điện tích tự do dương
và âm chuyển động ngược chiều nhau. Thí
nghiệm chứng tỏ rằng sự chuyển động
về hai hướng ngược nhau của các điện
tích dương và âm tạo ra những ḍng điện
tương đương nhau về mọi phương
diện. Do đó, ta có thể lí luận như
thể là ḍng điện chỉ được gây
bởi sự dịch chuyển của một loại
điện tích, và người ta đă qui ước
chiều ḍng điện là chiều dịch chuyển
của các điện tích dương. Như thế
th́ chiều ḍng điện trong kim loại ngược
với chiều chuyển động của êlectron
tự do.
|
2. Véctơ mật độ ḍng điện và cường
độ ḍng điện |
Những đường mà dọc theo đó các hạt tích điện chuyển động gọi là đường ḍng. Chiều của đường ḍng được qui ước là chiều chuyển động của các hạt tích điện dương. Nhờ các đường ḍng, chúng ta có khái niệm trực quan về chuyển động của các êlectron và ion tạo nên ḍng điện.
Để
đặc trưng định lượng ḍng điện
người ta dùng hai đại lượng cơ
bản, mật độ ḍng điện và cường
độ ḍng điện
Mật
độ ḍng điện có giá trị bằng điện
lượng chuyển qua một đơn vị
diện tích đặt vuông góc với đường
ḍng trong một đơn vị thời gian.
Chúng
ta hăy xét xem mật độ ḍng điện phụ
thuộc vào các yếu tố nào?
trong
đó q là điện lượng chuyển qua
tiết diện của vật dẫn trong khoảng
thời gian t.
Đơn
vị cường độ ḍng điện trong
hệ SI là Ampe (A). Nếu trong công thức (13.4) ta
lấy q = 1C, t =1s th́ I=1A. Vậy Ampe là cường
độ của một ḍng điện không đổi
sao cho cứ mỗi giây có một điện lượng
1 Coulomb đi qua dây dẫn.
1
Ampe (A) = 1 Coulomb (C) / 1 giây (s)
Đơn
vị mật độ ḍng điện là A/m2. Để
xác định đơn vị mật độ ḍng
điện ta có thể dựa vào công thức (13.3).
Từ
công thức (13.3) ta t́m được điện lượng
toàn phần tải qua một tiết diện S của
vật dẫn trong thời gian t.
|
3 Tác dụng của ḍng điện |
Chuyển động của các êlectron và ion không thể trực tiếp thấy được. Tuy nhiên có thể căn cứ vào các hiện tượng do ḍng điện gây ra để đoán nhận về sự tồn tại của ḍng điện và cường độ của nó. Bất cứ ḍng điện nào cũng gây ra từ trường trong khoảng không gian xung quanh nó. Đó là tác dụng từ của ḍng điện. Thí nghiệm chứng tỏ rằng tác dụng từ là dấu hiệu tổng quát nhất của ḍng điện và người ta quan sát được tác dụng từ trong mọi trường hợp khác nhau của ḍng điện, không phụ thuộc bản chất vật dẫn. Khi ḍng điện truyền qua chất điện phân lỏng th́ chất này bị phân tích. Đó là tác dụng hoá của ḍng điện. Khi ḍng điện truyền qua vật dẫn th́ làm nóng vật dẫn. Đó là tác dụng nhiệt của ḍng điện.
|
4.
Đo cường độ ḍng điện |
Nếu
ta gắn một kim chỉ thị vào ṛng rọc 5 th́
kim này sẽ quay một góc nào đó. Nếu trên thang
chia độ của điện kế đă vạch
sẵn những số chỉ theo ampe th́ điện
kế được gọi là ampe kế. Trong
thực tế người ta hay dùng các miliampe kế.
Đó là những điện kế được chia
độ theo miliampe (10-3 A). Để đo cường
độ ḍng điện trong một đoạn
mạch, người ta mắc ampe kế nối
tiếp vào đoạn mạch đó.
| II.
ĐỊNH LUẬT OHM CHO MỘT ĐOẠN MẠCH ĐỒNG
CHẤT - ĐIỆN TRỞ. |
|
1
Định luật Ohm cho đoạn mạch đồng
chất |
1.
Nếu trạng thái của vật dẫn đồng
chất không biến đổi (chẳng hạn,
nhiệt độ của nó không đổi) th́ đối
với mỗi vật dẫn, thí nghiệm chứng
tỏ có một sự phụ thuộc đơn giá
giữa hiệu điện thế U ở hai đầu
vật dẫn và cường độ ḍng điện
I qua nó:
Độ
dẫn điện và điện trở phụ
thuộc vào chất làm vật dẫn, vào kích thước
và h́nh dạng cũng như vào trạng thái của
vật dẫn.
Thay
(13.8) vào (13.7) ta được:
Ohm
(người Đức) đă thiết lập công
thức (13.7) bằng thực nghiệm, nên biểu
thức (13.7) gọi là định luật Ohm cho đoạn
mạch đồng chất.
|
2. Điện trở |
Từ
(13.9) ta có thể t́m được điện
trở R của một vật dẫn bằng công
thức:
Vật
dẫn có đặc điểm dẫn điện như
vậy, gọi là vật dẫn tuân theo định
luật Ohm. Đường đặc trưng Volt-Ampère
của loại vật dẫn này là đường
thẳng (H́nh 13.5)
Cần
lưu ư rằng mặc dù (13.10) được suy ra
từ định luật Ohm (13.7), nhưng nó chứa
đựng một nội dung mới, vượt quá
khuôn khổ của định luật Ohm. Ta dùng
(13.10) với tính cách là một công thức định
nghĩa điện trở cho mọi môi trường
(chẳng hạn chân không hay chất khí). Như
vậy trong trường hợp tổng quát, I không
phụ thuộc tuyến tính vào U, và điện
trở của môi trường, không phải là
hằng số. Đường đặc trưng Volt-Ampère
của những môi trường như vậy nói chung
là những đường cong.
Trong
hệ SI, đơn vị điện trở là Ohm (().
Ohm là điện trở của một vật dẫn
sao cho khi hai đầu vật dẫn có hiệu điện
thế không đổi 1 Vol th́ trong vật dẫn có ḍng
điện cường độ 1 ampe chạy qua:
1
Ohm (W)=
1Vol (V) / 1 ampe (A)
|
3
Điện trở của vật dẫn h́nh
trụ, đồng chất |
Trên
đây, ta đă nói rằng điện trở của
vật dẫn phụ thuộc h́nh dạng, kích thước
và bản chất của nó. Sự phụ thuộc này
đặc biệt đơn giản nếu vật
dẫn là đồng chất và có dạng h́nh
trụ, tiết diện ngang đều, khi đó:
|
4. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ. |
Điện
trở suất của một chất phụ thuộc
vào trạng thái của nó, cụ thể là nhiệt
độ. Sự phụ thuộc của điện
trở suất vào nhiệt độ đặc trưng
bằng hệ số nhiệt điện trở
của vật liệu.
Chúng
ta nên chú ư đến một số hợp kim có
hệ số nhiệt điện trở ( rất
nhỏ, như Công xtan và Manganin. Điện trở
của chúng hầu như không phụ thuộc
nhiệt độ. Người ta dùng những hợp
kim ấy để làm các điện trở mẫu mà
giá trị ít bị thay đổi bởi nhiệt
độ.
Sự
phụ thuộc của điện trở kim loại vào
nhiệt độ được dùng vào những
thiết bị đo lường và thiết bị
tự động. Nhiệt kế điện trở là
một trong những ứng dụng đó. Trong
nhiệt kế điện trở, người ta đo
điện trở của nhiệt kế rồi suy ra
nhiệt độ của nó.
|
5. Đo hiệu điện thế bằng điện
kế. |
Như
vậy, để đo hiệu điện thế
ở hai đầu a và b của một đoạn
mạch điện, ta cần mắc vol kế song song
với đoạn mạch đó. Muốn cho cường
độ ḍng điện và hiệu điện
thế trên đoạn mạch cần đo không
bị thay đổi nhiều khi ta mắc vol kế vào
mạch, th́ ḍng điện I qua vol kế phải
nhỏ so với ḍng điện trong mạch, nghĩa
là điện trở g
của vol kế phải lớn so với điện
trở R của đoạn
mạch ab.
|
6. Dạng vi phân của định luật Ohm. |
Định
luật Ohm (13.9) và công thức (13.11) cho phép ta t́m cường
độ ḍng điện trong các vật dẫn h́nh
trụ và nói chung trong mọi trường
hợp khi ống ḍng có dạng h́nh trụ, tiết
diện không đổi. Tuy nhiên, có những trường
hợp phải tính điện trở và cường
độ ḍng điện trong các môi trường
trong đó ống ḍng không có dạng h́nh trụ. Khi
đó ta phải áp dụng định luật Ohm
viết dưới dạng vi phân.
trong
đó vectơ mật độ ḍng và vectơ cường
độ điện trường được xét
tại cùng một điểm trong vật dẫn.
Biểu thức (13.14) là định luật Ohm trong
đoạn mạch đồng chất viết dưới
dạng vi phân. Nó chứa những đại lượng
đặc trưng cho trạng thái điện tại
từng điểm một.
| III.
SUẤT ĐIỆN ĐỘNG - ĐỊNH LUẬT OHM
TỔNG QUÁT. |
|
1 Khái niệm trường lực lạ - Định
luật Ohm tổng quát dạng vi phân. |
1.
Ở đầu chương, chúng ta đă biết trường
lực Coulomb (trường tĩnh điện) không
tạo ra được ḍng điện không đổi.
Muốn duy tŕ ḍng điện, ta cần tác dụng lên
điện tích các lực có bản chất khác
với lực Coulomb. Những lực này gọi là các
lực lạ. Nếu lực Coulomb gây ra sự kết
hợp các điện tích trái dấu và dẫn đến
sự cân bằng điện thế trong vật
dẫn, làm cho điện trường trong nó bị
triệt tiêu, th́ lực lạ có khả năng tách các
điện tích trái dấu và duy tŕ sự chênh
lệch điện thế ở các điểm trong
vật dẫn, nghĩa là tạo ra chênh lệch điện
thế trong vật dẫn. Ta đă biết nguồn
điện duy tŕ ḍng điện, bởi v́ trong
nguồn điện có tồn tại trường
lực lạ (không phải là trường tỉnh
điện). Trường lực lạ có thể
được tạo ra nhờ các quá tŕnh hóa
học, tại một lớp mỏng ở mặt các
điện cực tiếp xúc với dung dịch điện
phân (pin ắc qui), nhờ lực nén của khí êlectron
tại chỗ nối (pin nhiệt điện); nhờ
sự khuếch tán điện tích trong môi trường
không đồng chất hoặc sự khuếch tán
điện tích tại chỗ tiếp xúc của hai
chất khác nhau (hiệu điện thế tiếp xúc);
nhờ hiện tượng cảm ứng điện
từ tạo ra điện trường xoáy... Trong
tất cả các trường hợp này, ta đều
thấy có sự biến đổi năng lượng
từ một dạng nào đó sang năng lượng
điện trường.
Tích
phân theo độ dài đoạn mạch từ 1 đến
2 và để ư rằng cường độ ḍng
điện I không đổi, ta có
Kết
quả này trùng với định luật Ohm cho đoạn
mạch đồng chất (13.9). Đến đây, ta
hiểu rằng nếu đoạn mạch không đồng
chất, sẽ xuất hiện suất điện
động. Sự không đồng chất của
đoạn mạch có thể là do trên đoạn
mạch đó có vật dẫn loại một (kim
loại) và loại hai (dung dịch điện phân)
tiếp xúc với nhau; cũng có thể hiểu theo
nghĩa rộng hơn, là dọc theo đoạn
mạch có chênh lệch nhiệt độ làm cho đoạn
mạch không cùng một trạng thái.
Khi
vận dụng định luật Ohm tổng quát
(13.20), cần lưu ư rằng nó chỉ áp dụng cho
đoạn mạch mà trên suốt đoạn mạch
đó, ḍng điện có cùng một giá trị I
ở mọi điểm, và nếu chưa biết
chiều ḍng điện th́ ta tuỳ ư chọn
chiều ḍng điện cho đoạn mạch.
Giữa hai điểm ngoài cùng của đoạn
mạch, điểm 1 và 2 chẳng hạn, ta tuỳ ư
chọn chiều đi. Nếu đi trên đoạn
mạch đó từ 1 đến 2 th́ khi đó điểm
1 là điểm đầu, và điểm 2 là điểm
cuối đường đi. Sau khi đă chọn
chiều ḍng điện (nếu cần thiết) và
chọn chiều tiến trên đoạn mạch th́ ta
thực hiện các bước và các qui ước
về dấu sau đây:
-
Lấy điện thế điểm đầu
trừ điện thế điểm cuối
đường đi.
-
Suất điện động nhận dấu dương
nếu ta đi qua nguồn từ cực âm sang cực
dương của nguồn điện. Ḍng điện
I nhận dấu dương nếu nó hướng theo
chiều tiến. Nếu sau khi tính tóan cường
độ ḍng điện có giá trị âm th́
chiều thật của ḍng điện trên đoạn
mạch ngược với chiều ḍng điện
giả định ở trên.
| 2 . Định luật Ohm cho một mạch kín. |
| 3. Suất điện động. |
trong
đó r là khoảng cách từ trục đĩa đến
vị trí một êlectron tự do nào đó
| IV.
ĐỊNH LUẬT JOULE-LENZ |
|
1. Định luật Joule-Lenz dạng thường. |
Ta
đă biết rằng vật dẫn nóng lên khi ḍng
điện chạy qua nó. Joule và Lenz đă đồng
thời, bằng thực nghiệm t́m ra công thức xác
định nhiệt lượng Q toả ra trên
vật dẫn có điện trở R khi có ḍng điện
I đi qua nó trong thời gian t:
Sự
toả nhiệt trong các vật dẫn điện có ḍng
điện chạy qua (gọi là hiệu ứng
Joule-Lenz) giữ một vai tṛ quan trọng trong kĩ
thuật. Tất cả các dụng cụ dùng để
đốt nóng bằng điện đều dựa vào
hiệu ứng Joule-Lenz: bếp điện, bàn là
điện, ḷ sưởi điện, hàn điện,
đúc điện... Đèn điện nóng sáng là
một trong những ứng dụng phổ biến
nhất của hiệu ứng. Tuy nhiên, hiệu
ứng này cũng có mặt tác hại: đó là
sự toả nhiệt làm hao phí vô ích trong nguồn
điện, trong các dây dẫn tải điện năng
từ chỗ cung cấp đến nơi tiêu thụ
v.v...
|
2. Định luật Joule-Lenz dạng vi phân. |
| V.
MẠCH PHÂN NHÁNH. ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF. |
|
1 Mạch phân nhánh. |
Trong
các mục trên, ta mới xét mạch điện
đơn giản trong đó chỉ có mạch kín. Bây
giờ ta hăy xét một mạch điện phân nhánh,
chẳng hạn, mạch điện như h́nh 13.12. Ta
gọi nút của mạch phân nhánh (gọi tắt là
nút) là điểm hội tụ của một nhóm
gồm ít nhất ba dây dẫn. Như vậy mạch
điện đang xét có bốn nút A, B, C, D. Giữa các
nút này có các đoạn không phân nhánh, trên mỗi
đoạn mạch không phân nhánh này có ḍng điện
tương ứng đi qua I1, I2... Ta thấy trên
mỗi nhánh có thể có nhiều nguồn điện,
nhiều điện trở và các dụng cụ tiêu
thụ điện (có thể có động cơ
điện, ắc qui đang nạp điện v.v...)
Nếu
trong một mạch điện, ta cô lập một
mạch kín th́ mạch kín ấy được
gọi là mắt mạng. Như vậy ở đây
ta có ba mắt mạng ABCDA, ABDA và DBCD. Bản thân
mạch điện phức tạp này có thể
chỉ là một phần trong một mạng điện
phức tạp hơn.
|
2.
Định luật Kirchhoff thứ nhất. |
|
3.
Định luật Kirchhoff thứ hai. |
Định
luật này liên quan đến mắt mạng và
thực chất là vận dụng định luật
Ohm tổng quát (13.20) cho mạch kín tuỳ ư. Ta hăy xét
một mắt nào đó. chẳng hạn mắt ABCDA.
Ta hăy chọn một chiều đi f trên mắt này (H́nh
13.11) và vận dụng định luật Ohm (13.20) cho
những đoạn mạch không phân nhánh của
mắt này:
Khi
lập phương tŕnh (13.30) cho mắt, ta cần tuân
theo các qui ước về dấu như sau: ta đánh
dấu + cho những suất điện động
của nguồn điện mà chiều đi từ
cực âm sang cực dương của nó trùng
với chiều f, và dấu + cho ḍng điện nào cùng
chiều với f, và ngược lại.
|
4. Cách giải bài toán về mạch điện
dựa trên hai định luật Kirchhoff. |
+
Chọn chiều cho ḍng điện ở trong các
mạch.
Trong
mỗi đoạn mạch không phân nhánh, ḍng điện
có một giá trị và một chiều nhất định.
Nếu trong bài toán ta chưa biết chiều ḍng
điện trong đoạn mạch (hoặc ở
tất cả các đoạn mạch) th́ ta có thể
giả thiết chiều ḍng điện cho mỗi
đoạn mạch không phân nhánh đó.
+Lập
n phương tŕnh độc lập nếu có n
ẩn số: Áp dụng định luật Kirchhoff
thứ nhất ta lập được (m-1) phương
tŕnh độc lập nếu có m nút mạng. Số
(n-(m-1)( phương tŕnh độc lập c̣n lại
được lập từ các mắt mạng, phương
tŕnh cho mắt sẽ là phương tŕnh độc
lập nếu nó không thể lập được
bằng cách chồng chất các mắt khác; điều
đó đ̣i hỏi trong mỗi mắt mà ta chọn,
ít nhất phải có một đoạn mạch
mới (tức là một đoạn mạch chưa
tham gia vào các mắt khác). Để lập phương
tŕnh cho mắt, trước hết phải chọn
chiều đi f. Chiều đi có thể chọn độc
lập đối với mỗi mắt (hoặc là
đi theo chiều kim đồng hồ hoặc là
đi ngược lại). Bởi v́ việc thay đổi
chiều đi này chỉ gây ra sự đổi
dấu cả hai vế của phương tŕnh (13.30)
mà thôi.
+Giải
hệ thống phương tŕnh bậc nhất.
+Biện
luận: ở trên ta đă giả thiết chiều ḍng
điện cho mỗi nhánh. Nếu chiều ḍng điện
giả định trong một đoạn mạch nào
đó là trái với chiều thực th́ trong kết
quả thu được sẽ có dấu âm. Như
vậy, nếu cường độ ḍng điện
là âm th́ ta lấy giá trị tuyệt đối và trên
sơ đồ ta vẽ chiều ḍng điện
ở đoạn mạch tương ứng là
chiều ngược lại. Nhớ rằng trong
suốt quá tŕnh giải để t́m ra các ẩn
số, ta phải giữ nguyên dấu đại
số cho các đại lượng; chỉ đổi
dấu và đổi chiều ḍng điện ở
giai đoạn biện luận.
Các
bước giải toán như trên áp dụng
được cho trường hợp khi ta cần t́m
cường độ và chiều ḍng điện trên
các đoạn mạch của một sơ đồ
mà tất cả các ẩn số chỉ là các giá
trị (và chiều) của cường độ ḍng
điện trên các đoạn mạch đó. Cũng
có thể giải bài toán với những yêu cầu
khác, như t́m những suất điện động
(độ lớn và chiều tác dụng của nó)
của các nguồn điện, t́m điện trở
mắc trong một nhánh nào đó để có
những ḍng điện cần thiết đi qua nhánh.
Trong trường hợp cần t́m suất điện
động nguồn điện (mà cả chiều tác
dụng (cực) và độ lớn đều chưa
biết) ở một nhánh nào đó th́ thường
trong nhánh đó ta biết trước chiều và
độ lớn ḍng điện đi trong nhánh. Khi
đó ở bước 1, ta tuỳ ư giả thiết
chiều nguồn điện mắc vào mạch và
ở bước 4, nếu ta đă chọn sai
chiều tác dụng của suất điện động,
th́ trong kết quả thu được sẽ có
dấu âm, như vậy ta chỉ cần đổi
chiều tác dụng của nguồn điện nói trên.
|
5. Thí dụ |
Ta
thấy ngay là hai phương tŕnh trên thực
chất chỉ là một phương tŕnh mà thôi.
Bởi v́ ở mạch nầy chỉ có duy nhất
hai nút (m=2) cho nên số phương tŕnh độc
lập viết cho các nút mạng chỉ có một mà
thôi.
Số
phương tŕnh c̣n lại sẽ là 3-[m-1]= 3-1 =2.
Tổng số mắt mạng của mạch là
ba, như vậy, ta có thể t́m được hai phương
tŕnh độc lập khác đề dùng nó giải t́m
các ẩn số.
| VI.
CÔNG- CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT CỦA
NGUỒN ĐIỆN |
|
1.Công và công suất dịch chuyển điện
tích trong mạch điện |
vơí
R là điện trở của toàn mạch kín.
Một lần nửa, ta nhấn mạnh rằng
công toàn phần của lực tĩnh điện U.i.t
trong mạch kín bằng không v́ nếu như trong
phần nầy của đoạn mạch (Ở
mạch ngoài chẳng hạn) ḍng điện chạy
theo chiều điện trường (lực tĩnh
điện thực hiện công dương) th́ ở
phần c̣n lại của đoạn mạch (ở bên
trong nguồn điện chẳng hạn) ḍng điện
sẽ đi ngược chiều điện trường,
do đó lực tĩnh điện thực hiện công
âm. Bên trong nguồn điện các lực lạ
thực hiện công để tách các điện tích,
tạo ra điện trường và chuyển một
dạng năng lượng nào đó ra điện năng.
V́ thế, trong mạch kín, các nguồn điện
thực hiện công.
|
2.
Công suất: |
|
3.
Đơn vị: |
Khi
đó, lực điện thực hiện công để
thắng lực cản do trường lực lạ
trong ác qui gây ra và để dịch chuyển điện
tích. Kết qủa là trên đoạn mạch nầy
điện năng chuyển thành hóa năng (dự
trữ trong ác qui) và nhiệt lượng Joule-Lenzt hao
phí trong ác qui.
|
4.
Công suất của mạch ngoài và hiệu
suất của nguồn điện |
TRỌNG TÂM ÔN TẬP
***&&&***
1.
Định nghĩa về ḍng điện. Điều
kiện để có ḍng điện. Chiều qui ước
của ḍng điện. Định nghĩa và biểu
thức của véc tơ mật độ ḍng điện,
cường độ ḍng điện. Nêu tác dụng
của ḍng điện.
2.
Định luật Ohm cho đoạn mạch đồng
chất thuần. Độ dẫn điện, điện
trở. Sự phụ thuộc của điện
trở vào nhiệt độ. Định luật Ohm
dạng vi phân. Định luật Ohm dạng tổng quát
cho đoạn mạch có chứa nguồn và máy phát.
Định luật Ohm cho mạch kín.
3.
Định luật Joule-Lenz dạng thường và
dạng vi phân. Công cà công suất của đoạn
mạch. Ứng dụng của định luật
Joule-Lenzt.
4.
Định luật Kirchhoff cho mạch phân nhánh ( Nút
mạng và Mắt mạng. Phương pháp giải bài
tập cho mạch phân nhánh.
CÂU HỎI ĐIỀN THÊM
***&&&***
1.
Muốn duy tŕ ḍng điện liên tục ta
cần phải có..........
2.
Cùng đặt vào một hiệu điện
thế như nhau. Vật dẫn nào có mật độ
hạt mang điện tự do lớn th́ cường
độ..........
3.
Lượng điện tích qua một đơn
vị điện tích trong một đơn vị
thời gian là..........
4.
Tại một nút mạng bất kỳ
tổng..........
5.
Khi ḍng điện qua một máy điện theo
chiều từ dương sang âm máy đó..........
6.
Muốn chế tạo một điện trở
h́nh trụ đồng chất có giá trị lớn ta
chọn..........
7.
Để cho nhiệt lượng tỏa ra qua
một bếp điện lớn th́ điện
trở của bếp phải..........
8.
Với một mắt mạng không có nguồn
điện và máy điện th́..........
BÀI TẬP
***&&&***
1.
Cường độ ḍng điện trong dây dẫn
thay đổi theo hàm I=4 +2t (A), t tính bằng giây.
a)
Tính điện lượng Q qua tiết diện
của dây trong thời gian 5 giây đầu tiên.
b)
Cũng trong thời gian và lượng điện tích
đó, cường độ ḍng điện không
đổi tương ứng là bao nhiêu?
c)
Giả sử ḍng điện không đổi tạo
ra do các điện tử trong kim loại dịch
chuyển với vận tốc ánh sáng trong tiết
diện có đường kính là 1mm. Tính mật độ
hạt điện tử trong kim loại.
PHÂN TÍCH NHỮNG CÂU PHÁT BIỂU ĐÚNG SAI
***@@@***
1.
Điện trở của các chất tăng theo
nhiệt độ.
2.
Có K điện tích dương và K điện tích
âm cùng độ lớn Q chuyển động theo hai
chiều ngược nhau trong một mạch điện
th́ ḍng điện trong mạch bằng không.
3.
Định luật bảo toàn điện tích cho
thấy không thể có một nút mạng mà các ḍng
điện chỉ chạy từ nút đó đi ra xa.
4.
Để giảm hao phí trên đường dây
tải điện, người ta giảm tiết
diện của dây tải điện.
6.
Siêu dẫn là hiện tượng điện
trở của một vật dẫn tiến về không
khi nhiệt độ thấp.
7.
Khi nhiệt độ tăng lên, ḍng điện
qua chất điện phân tăng lên và điện
trở của chất điện phân tăng lên.
8.
Những đèn chân không có thể cho ḍng điện
đi qua v́ có hạt mang điện tự do.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
***&&&***
5.
Hai điện trở giống nhau được
nối tiếp qua một nguồn pin, ḍng điện
đo được là I. Khi hai điện trở
đó mắc song song và cũng mắc vào nguồn pin
đó th́ ḍng điện mạch chính là:
a) I
b) 2I
c)
4I
d) 16I
e) 32I
