Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Khái quát nội dung chương “Dòng điện không đổi”

Khái quát nội dung chương “Dòng điện không đổi”

Tải bản đầy đủ - 0trang

* Phương án tiến hành: nối các đầu dây dẫn vào hai điện cực của ắcqui. Cạo sạch

lớp cách điện hai đầu dây còn lại cỡ 5cm mỗi đầu và nhúng vào cốc nước ở hai

thành đối diện. Quan sát đầu dây nào có nhiều bọt khí hơn đó là cực âm. Cực của

ắcqui nối với dây này là cực âm, cực còn lại là cực dương.

* Giải thích: Khi mắc mạch điện như trên dưới tác dụng hóa học của dòng điện, các

ion dương H+ dịch chuyển về cực âm, các ion âm O 2- dịch chuyển về cực dương và

được giải phóng. Vì một phân tử nước có hai ngun tử Hiđrơ và một ngun tử Oxi

do đó phân số phân tử Hiđrơ được giải phóng ở cực âm nhiều hơn gấp đơi. Vì vậy

suy ra điện cực âm là điện cực có nhiều bọt khí sủi lên hơn.

Thí nghiệm 2: Cho một nguồn điện một chiều, hai vơn kế giống nhau có điện trở rất

lớn, một điện trở đã biết trị số , một điện trở chưa biết trị số , dây nối, khóa K. Hãy

đề xuất phương án xác định giá trị điện trở ?

* Xây dựng phương án

- Mắc mạch điện theo hình 2.16 , các vôn kế mắc song song vào hai đầu và .

- Đóng khóa K,đọc giá trị của các vơn kế chỉ và ghi vào bảng kết quả đo.

- Thế các giá trị đó vào cơng thức , tìm được

R0



Rx



V



V

+ -



K



Hình 2.2



Hình 2.2



* Giải thích: Do điện trở của vơn kế rất lớn nên khi mắc vôn kế vào mạch, cường

độ dòng điện trong mạch khơng đổi. Mạch ngồi gồm nt .

Ta có,suy ra

Thí nghiệm 3: Cho điện trở đã biết trị số , điện trở chưa biết trị số , hai vơn kế có

điện trở rất lớn, nguồn điện, dây nối. Hãy lập phương án xác định công suất tiêu thụ

trên ?

10



* Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 2

- Thay biểu thức vào cơng thức ta được

Thí nghiệm 4: Cho nguồn điện một chiều, hai ampe kế giống nhau có điện trở rất

nhỏ, một điện trở đã biết trị số , một điện trở chưa biết trị số , dây nối, khóa K. Hãy

đề xuất phương án xác định giá trị điện trở ?

Xây dựng phương án

- Mắc mạch điện như hình 2.18, đóng khóa K, đọc số chỉ của các ampe kế.

- Thế các giá trị đó vào cơng thức .

A

A

+ -



R0

Rx



K



Hình 2.4



Hình 2.4



* Giải thích: Vì điện trở của ampe kế rất bé nên khi mắc ampe kế vào mạch có thể

bỏ qua điện trở các ampe kế. Khi đó, mạch ngồi chỉ còn R0 mắc song song với Rx.

Ta có , và suy ra

Thí nghiệm 5: Cho điện trở đã biết trị số R 0, điện trở chưa biết trị số , hai ampe kế

có điện trở rất nhỏ, nguồn điện một chiều, dây nối, khóa K. Hãy lập phương án xác

định công suất tiêu thụ trên ?

Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 4

Thay biểu thức: vào

Thí nghiệm 6: Mắc bóng đèn 3V – 3W vào mạch điện như hình 2.6 , hiện tượng gì

xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K?

* Dụng cụ:

- 3 pin, mỗi pin có suất điện động bằng 1,5V, điện trở

trong 0,5 

- Bóng đèn 3V – 3W



Đ



K



- Khóa K và dây nối

11



Hình 2.6



* Tiến hành thí nghiệm:

- Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.6 (3 pin mắc nối tiếp thành bộ nguồn có có

suất điện động bằng 4,5V, điện trở trong 1,5  )

- Đóng khóa K và yêu cầu HS nhận xét đèn sáng hay cháy.

* Kết quả:

- Đèn sáng.

* Thí nghiệm này được sử dụng trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới bài: Định

luật Ơm đối với tồn mạch, GV sẽ đưa tư duy của HS vào tình huống mâu thuẫn

nhận thức

+ HS dự đốn: Bóng đèn sẽ cháy vì U > Uđm của bóng đèn hay

I



U 4, 5



 1,5( A)  I dm

R

3



+ Giá trị 4,5V có phải là hiệu điện thế đặt vào bóng đèn khơng? Cường độ dòng điện

qua đèn có phải là 1,5A khơng?

Thí nghiệm 7: Kiểm nghiệm định luật Ơm đối với tồn mạch

* Dụng cụ:

- Pin điện hóa

- Biến trở

- Điện trở bảo vệ R0=20 

- 1 bảng lắp ráp mạch điện

Hình 2.7



- Dây nối



-1 đồng hồ đo điện năng hiển thị số DT 9205B dùng làm chức năng ampe kế một

chiều



A



* Tiến hành thí nghiệm:

R0



- Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.7

- Định luật Ôm đối với đoạn mạch trên:

trong đó r’=R0+r

1 1

 R  r,

I



Suy ra:







I





R  r,



R



Hình: 2.7





12



1

1

y , a , xR

I



Đặt

. Phương trình trên có dạng: y = a(x+r’)



Đồ thị có dạng đường thẳng như hình 2.8

x0   r , , y0 



r,





- Ghi giá trị của số chỉ ampe kế ứng với các giá trị của R vào bảng 2.2

Bảng 2.2



x=R(  )



I



y



(103



1

I



A)



y



y0

x0 O Hình 2.8



x



- Vẽ đồ thị y=f(x) và kết luận về việc kiểm chứng biểu thức định luật Ơm đối với

tồn mạch. Dựa vào đồ thị cũng xác định suất điện động  và điện trở trong r của

pin điện hóa.

Thí nghiệm 8: Người ta có một chiếc pin nhưng lại không biết suất điện động và

điện trở trong của nó. Với các dụng cụ: Một vôn kế, một ampe kế,một biến trở và

các dây nối, làm thế nào để xác định được suất điện động và điện trở trong của pin.

1. Phân tích bài tốn

- Hãy viết biểu thức HĐT mạch ngoài? U N  E  Ir

- Muốn đo E và r ta cần phải đo những đại lượng nào? Cần mấy phương trình?

- Hãy thiết kế sơ đồ mạch điện?

2. Tiến hành thí nghiệm



13



- Mắc mạch điện theo sơ đồ

- Điều chỉnh biến trở tới hai vị trí bất kỳ, tại hai vị trí này đọc được hai cặp giá trị

của vơn kế và ampe kế là: U1, I1 và U2, I2.

- Giải hệ phương trình:

U1 = E – I1r,

U2 = E – I2r.

Ta tìm được E và r

3. Nhận xét

- Qua việc giải bài tập trên đã giúp HS nắm vững

công thức định luật Ơm cho tồn mạch.

- Bồi dưỡng cho HS khả năng vận dụng sáng tạo

kiến thức đã học vào tình huống mới, khả năng đề xuất phương án để giải quyết

vấn đề mới.

Thí nghiệm 9: Có một bóng đèn 6V- 6W, với chỉ một loại pin e = 1,5V, r 0 = 1  và

các dây nối điện trở nhỏ khơng đáng kể. Hỏi cần phải có bao nhiêu pin mắc thành bộ

đối xứng để thắp sáng đèn bình thường, chọn phương án có hiệu suất cao nhất.

1. Phân tích bài tốn

- Điều kiện để đèn 6V – 6W sáng bình thường là gì?

- Giả sử có N pin mắc thành m dãy song song, mỗi dãy

có n pin mắc nối tiếp, hãy xác định m và n để đèn sáng

bình thường?

2. Tiến hành giải

- Điều kiện để đèn sáng bình thường là HĐT mạch điện ngồi U = 6V, khi đó

P

 1( A)

CĐDĐ qua đèn là: I = U



- Giả sử có N pin mắc thành m dãy, mỗi dãy có n pin mắc nối tiếp. Ta có E = ne =

n

n

r0 

m

1,5n, r = m



-



n

Áp dụng định luật Ôm: E = U + Ir. Suy ra 1,5n = 6 + m



14



Ta đi đến phương trình:



8

n = 4+ 3m  2



Với m, n là số nguyên dương, do đó 3m – 2 = 1,2,4,8. Ta chọn m = 1,2. Ta tính được

n = 12,6

- Bài tốn có 2 nghiệm: Dùng 12 pin ghép thành 1 dãy nối tiếp hoặc 2 dãy song

song mỗi dãy 6 pin nối tiếp.

U

(%)

E



Hiệu suất của bộ nguồn là: H =

Cả hai phương án đều có cơng suất mạch điện ngồi 6W tức HĐT mạch điện ngồi

U = 6V, vậy phương án nào có công suất bộ nguồn bé tức suất điện động bé thì có

hiệu suất lớn. E1 = 12e = 18V, E2 = 6e = 9V.

Phương án hai có hiệu suất gấp 2 phương án một

Tiến hành mắc mạch điện để kiểm tra kết quả.

3.Nhận xét.

Qua TN này giúp HS nắm vững định luật Ơm, cách tính suất điện động và

điện trở trong của bộ nguồn. Rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo, bồi dưỡng năng

lực vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn .

Thí nghiệm 10: Kiểm nghiệm định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện

1.Tiến trình xây dựng kiến thức Định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện:

- Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch phụ thuộc vào

hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch, điện trở thuần R và suất

điện động, điện trở trong của nguồn điện bằng cơng thức

tốn học nào?

- Áp dụng định luật ơm đối với tồn mạch và định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ

chứa điện trở thuần cho 1 mạch điện, rút ra công thức cần xây dựng?

15



Xét mạch điện kín:

I



E

R  r  R0



→ E = IR + Ir + I R 0

= I R0





I



E U

Rr



2. Phương án thí nghiệm:

Thay đổi các giá trị của I, đo các giá trị của U tương ứng, điền các kết quả đo được

vào bảng số liệu, trên cơ sở đó, vẽ đồ thị U – I thực nghiệm xem đồ thị đó có đúng

là 1 đường thẳng có hệ số góc âm hay khơng.

- Bố trí thí nghiệm: Mắc mạch điện theo sơ đồ:

Dịch chuyển con chạy của biến trở để thay đổi giá trị

cường độ dòng điện I chạy trong mạch.

Đo I và U → Lập bảng số liệu:

I(mA)

U(mV)



Từ bảng số liệu, vẽ đồ thị U-I thực nghiệm:



Kết luận:

Định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện:



I



E U

Rr



16



Ví dụ: Thiết kế bài dạy học sử dụng thí nghiệm theo hướng dạy học tích cực

cho học sinh THPT

Bài 9:



ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH



I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Phát biểu và viết được hệ thức của định luật Ơm đối với tồn mạch.

- Biết được độ giảm thế là gì và nêu được mối quan hệ giữa suất điện động của

nguồn điện và độ giảm thế của mạch ngoài và mạch trong.

- Biết được hiện tượng đoản mạch là gì.

2. Kĩ năng

- Dự đốn mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí từ kết quả thí nghiệm thu được.

- Giải thích được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện đối với cường

độ dòng điện khi đoản mạch.

- Giải thích được sự phù hợp giữa định luật Ơm đối với tồn mạch và định luật

bảo tồn và chuyển hố năng lượng.

- Vận dụng được định luật Ơm đối với tồn mạch và tính được hiệu suất của

nguồn điện.

3. Thái độ

- Tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mỉ.

- Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác

trong học tập.

II. CHUẨN BỊ:

1. Giáo viên:

a) Kiến thức và dụng cụ:

- Đọc SGK Vật lí 9 và vật lí 10 để biết học sinh đã biết những gì về định luật

bảo tồn năng lượng.

- Chuẩn bị bộ thí nghiệm gồm: Bộ pin có    4,5V ; r  1,5  , một ampe kế, một

vôn kế, một bóng đèn (3V – 3W), khóa K và các dây nối.

17



- Biến trở con chạy.

b) Dự kiến nội dung ghi bảng:

Bài 9: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH

I. Thí nghiệm

II. Định luật ơm đối với tồn mạch. U N  U AB  IRN (2)

IRN : gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.



  IRN  rI  I  RN  r 



(3)

Vậy SĐĐ của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài

và mạch trong.

I





RN  r (4)



CĐDĐ chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với SĐĐ của nguồn điện và tỉ lệ

nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

III. Nhận xét

1. Hiện tượng đoản mạch

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi RN = 0

- Cường độ dòng điện khi đó:

I





r



2. Định luật ơm đối với tồn mạch và định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng.

SGK

H



Acó ích







U N It U N



 It





A

3. Hiệu suất của nguồn điện.

2. Học sinh: ôn tập định luật bảo tồn năng lượng vật lí 9 và vật lí 10.



III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ.

Hoạt động của học sinh

Trả lời câu hỏi.



Hoạt động của giáo viên

1. Hãy viết các công thức sau: Cơng của

dòng điện và nguồn điện; biểu thức của định

luật Jun – Lenxơ.

2. Một bóng đèn có ghi 100V – 100W. Hãy

cho biết ý nghĩa của các chỉ số ghi trên bóng

đèn. Tính điện trở và cường độ dòng điện

định mức của bóng đèn.

18



Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức định luật Ơm đối với tồn mạch

Hoạt động của học sinh



Hoạt động của giáo viên

Giới thiệu thí nghiệm: Mắc nguồn điện có

suất điện động 4,5V, bóng đèn loại 3V-3W,

khóa K, một số dây nối với nhau thành mạch

kín

Đ



K



Hiện tượng gì xảy ra với bóng đèn khi đóng

Vì U > Uđm của bóng đèn nên bóng đèn

sẽ cháy.

Quan sát và nhận xét: Bóng đèn khơng



khóa K? Tại sao?

Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán của HS.

Yêu cầu HS quan sát và nhận xét.

Bóng đèn vẫn sáng bình thường. Tại sao lại



bị cháy.



như vậy?



Lúng túng.



4,5V có phải là hiệu điện thế đặt vào bóng

đèn khơng? Nếu đúng vậy thì cường độ dòng



Khơng phải

I



U 4,5



 1,5( A)  I dm  1A

R

3



  Đèn bị cháy.



điện qua đèn là bao nhiêu?

Vậy hiệu điện thế thực tế đặt vào hai đầu

bóng đèn khơng phải là 4,5V.

Tại sao có kết quả như vậy khơng?

Hãy tìm biểu thức tính cường độ dòng điện

qua bóng đèn?



Do sự xuất hiện điện trở trong của Hãy tính cơng mà nguồn điện thực hiện trong

nguồn điện.

thời gian t?

Tính nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngoài R và

A   It



điện trở trong r trong thời gian t?

Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy



Q  rI 2t  RI 2t



suy ra mối quan hệ giữa  , I, R, r?

19



Từ biểu thức (1), em có nhận xét gì về mối

Q  A �  It  I 2t ( R  r ) �   IR  Ir (1)



quan hệ giữa suất điện động  và các độ



Suất điện động của nguồn điện có giá giảm thế?

trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch Từ (1) suy ra biểu thức của I.

ngoài và mạch trong.

I





Rr



Phát biểu định luật.

I





4,5



 1A  I dm

R  r 3  1, 5



Gọi 1 HS phát biểu định luật.

Hãy tính cường độ dòng điện qua bóng đèn

và hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn ở thí

nghiệm trên?

Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm tra?

GV nhận xét



U = I.r = 3V

Mắc sơ đồ mạch điện như hình sau

V



Đ



K



A



Khi đóng khóa K: số chỉ của ampe kế ta

biết được giá trị của cường độ dòng Yêu cầu HS trả lời nhanh câu C1.

điện qua bóng đèn, số chỉ của vơn kế

ta biết được giá trị của hiệu điện thế

giữa hai đầu bóng đèn

Trả lời C1



20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Khái quát nội dung chương “Dòng điện không đổi”

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×