Định luật Ôm đối với toàn mạch công thức
|
Định luật Ôm cho toàn mạch là định luật được đặt theo tên của nhà vật lý Georg Simon Ohm (1789 - 1854) người Đức nêu lên mối quan hệ giữa cường độ dòng điện trong mạch với suất điện động của nguồn điện và điện trở của toàn mạch.
Show 1/ Định luật Ôm đối với đoạn mạch có dòng điện Xét đoạn mạch AB chứa điện trở R, đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế là U, khi đó cường độ dòng điện trong mạch là I liên hệ với U thông qua biểu thức \[I=\dfrac{U}{R}\] Trong đó:
a/Đoạn mạch có điện trở mắc nối tiếp:  R=R1 + R2 + R3 \[\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_{1}}+\dfrac{1}{R_{2}}+\dfrac{1}{R_{3}}\] toàn mạch đơn giản là mạch kín gồm điện trở tương đương của mạch ngoài R và một nguồn điện có suất điện động E, điện trở bên trong của nguồn là r. Giả sử cường độ dòng điện không đổi trong mạch là I, khi đó trong khoảng thời gian t lượng điện tích (điện lượng) nguồn dịch chuyển trong mạch là q=It Công của nguồn điện: A$_{ng}$=Eq=E.I.t Theo Định luật Jun-Lenxơ nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở trong khoảng thời gian t: Q=I2(R+r)t Bỏ qua sự truyền nhiệt ra ngoài môi trường, áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta cóA$_{ng}$=Q => E=I(R+r)=I.R + Ir Trong đó
Định luật Ôm cho toàn mạch E=I(R+r) (*) Trong đó:
Điện trở trong r của nguồn điện rất nhỏ, một số bài toán vật lý ta coi r=0 => U=E hay nói cách khác hiệu điện thế mạch ngoài khi mắc vào hai đầu nguồn điện (r =0) có giá trị bằng độ lớn suất điện động của nguồn điện. Các thông số ghi trên pin (1,5V; 3V …) là giá trị suất điện động của pin và ta cũng có thể coi đó là hiệu điện thế ngoài của pin. 4/ Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch)
Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng vật lý xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể (R ≈ 0) trong thực tế hiện tượng đoản mạch chính là hiện tượng xảy ra khi nối cực âm với cực dương của nguồn điện mà không qua thiết bị tiêu thụ điện. Khi nối cực âm với cực dương của nguồn điện ác quy thanh than chì bị nóng đỏ Vận dụng Định luật Ôm cho toàn mạch và Định luật Jun-Lenxơ giải thích hiện tượng trên Khi hiện tượng đoản mạch xảy ra (nối tắt cực âm và cực dương của nguồn điện với nhau) áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có E=Ir => \[I=\dfrac{E}{r}\] (1) Nhiệt lượng tỏa ra trên mạch theo định luật Jun-Lenxơ:Q=I2rt (2) Nhận xét: điện trở trong r của nguồn rất nhỏ => I rất lớn, cường độ dòng điện trong mạch lớn sẽ sinh ra nhiệt lượng rất lớn, nhiệt lượng này có thể nung nóng đỏ dây dẫn và làm đứt dây tại vị trí liên kết yếu nhất, đây chính là nguyên tắc hoạt động của cầu chì hoặc rơle, ổn áp để bảo vệ mạch điện khi xảy ra hiện tượng đoản mạch.Hiện tượng đoản mạch không chỉ xảy ra với mạch điện có dòng điện không đổi, nó xảy cả với mạch điện có dòng điện thay đổi (dòng điện xoay chiều) Xem thêm:
R , r là điện trở ngoài của mạch và trong của nguồn (W) I là cường độ dòng điện (A)
2.Nhận xét– Unguồn = I.Rngoài = ξ – I.r – Nếu nguồn có r = 0 => U = ξ – Nguồn bị đoản mạch: U =0=> I = – Định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. – Hiệu suất nguồn điện
+ Nguồn điện: H=Uξ=ξ-rIξ +Máy thu: H'=ξpU=U-r'IU=1-r'IU II.Định luật Ohm đối với các loại đoạn mạch:1. Biểu thức tổng quát của định luật Ohm đối với các loại đoạn mạch:
2.Các trường hợp riênga.Định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa nguồn phát dòng
Ta cũng có thể viết: b.Định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa máy thu:
Ta cũng có thể viết: c.Chứa R B.BÀI TẬPDẠNG 1: ĐỊNH LUẬT ÔM CHO TOÀN MẠCHPhương pháp – Định luật Ôm cho toàn mạch dùng khi + Tính cường độ dòng điện qua mạch chính + Biết được công thức tính b và rb – Các bước làm + Đọc sơ đồ nguồn: Tính b và rb + Đọc sơ đồ mạch ngoài, tính RN + Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tìm I , điền chiều dòng điện vào hình + Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch để tìm U và I các nhánh DẠNG 2: ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCHPhương pháp – Định luật Ôm cho đoạn mạch dùng khi + Tính cường độ dòng điện qua mạch , hiệu điện thế của các đoạn + Tính Ic không tìm được eb và rb – Các bước làm + Xác định chiều dòng điện qua các đoạn (Nếu không biết giả sử) + Viết biểu thức định luật Ôm cho các đoạn mạch (Ra cực nào dấu cực đấy) Hoặc UAB = IAB(R + r + r’) – E + E’ (Vào cực nào dấu cực đấy) DẠNG 3: BÀI TOÁN VỀ CÔNG VÀ CÔNG SUẤTPhương pháp – Tính công, công suất:Áp dụng các công thức tính công và công suất – Biện luận: + Lập biểu thức của đaị lượng cần tìm lớn nhất, nhỏ nhất theo biến + Sử dụng lập luận (tử mẫu, bất đẳng thức côsi….) Tìm R để công suất mạch ngoài lớn nhất và tính công lớn nhất này. (R = ? để PNmax ; PNmax = ?) Ta có : Công suất mạch ngoài PN = RI2 = với PN= . Theo bất đẳng thức Cô-si (Cauchy), ta có: =>PNmax khi tức là khi R = r. Dễ dàng tính được PNmax = = . Tìm giá trị R ứng với một giá trị công suất tiêu thụ mạch ngoài xác định P (với P < Pmax =). Từ P = RI2 = Ta tìm được hai giá trị R1 và R2 thỏa mãn. Chú ý : Ta có : R1.R2 = |
