Trong mạch điện kín đơn gian với nguồn điện là pin điện hóa hay ắc quy thì dòng điện là

DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN

I. Dòng điện

Theo các kiến thức đã học ta biết:

1. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện.

2. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt electron tự do.

3. Chiều của dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương trong vật dẫn. Chiều qui ước của dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại ngược chiều với chiều dịch chuyển có hướng của các hạt điện tích trong kim loại đó.

4. Dòng điện chạy trong vật dẫn có thể gây những tác dụng phụ: tác dụng từ, nhiệt, cơ, hóa, sinh... trong đó tác dụng từ là tác dụng đặc trưng nhất.

5. Trị số của dòng điện cho biết mức độ mạnh hay yếu của dòng điện.

Đại lượng này được đo bằng ampe kế và có đơn vị là ampe(A)/.

II. Cường độ dòng điện,  dòng điện không đổi.

1. Nếu có một đại lượng điện tích ∆q dịch chuyển qua tiết diện S của dây dẫn trong thời gian ∆t thì cường độ dòng điện là:

\(I= \dfrac{\Delta q}{\Delta t}\)  ( 7.1)

Vậy cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng và vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó.

2. Dòng điện không đổi:

Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian. 

Thay cho  công thức 7.1, cường độ dòng điện khôn g đổi được tính theo công thức:

\(I= \dfrac{ q}{ t}\) (7.2)

Trong đó,  q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian  t.

3. Đơn vị của cường độ dòng điện và điện lượng.

a) Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe được xác định là:

\(1A= \dfrac{ 1C}{ 1s}\)

Ampe là một trong bảy đơn vị cơ bản của hệ SI.

b) Đơn vị của điện lượng là Culông (C), được định nghĩa theo đơn vị ampe.

1C = 1 A.s.

III. Nguồn điện

1. Điều kiện để có dòng điện.

a) Theo kiến thức đã học ta biết:

+ Các vật  cho dòng điện chạy qua được gọi là vật dẫn. Các hạt mang điện trong các vật dẫn có đặc điểm là có thể dịch chuyển tự do.

+ Phải có hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch hay giữa hai đầu một bóng đèn để có dòng điện chạy qua chúng.

b) Kết luận:

Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

2. Nguồn điện.

Nguồn điện là dụng cụ để duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.

Hiệu điện thế được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực  của nó.

Có nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được duy trì. Điều này được thể hiện trong nhiều nguồn điện bằng cách tách các electron ra khỏi cực của nguồn điện.

Khi đó có một cực thừa electron gọi là cực âm, một cực còn lại thiếu hoặc ít electron được gọi là cực dương. Việc tách đó do các lực bản chất khác với lực điện gọi là lực lạ.

IV. Suất điện động của nguồn điện.

1. Công của nguồn điện

Công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện.

Nguồn điện là một nguồn năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công khi dịch chuyển các điện tích dương bên trong nguồn điện ngược chiều điện trường hoặc dịch chuyển các điện tích âm bên trong nguồn điện cùng chiều điện trường.

2. Suất điện động của nguồn điện.

a) Định nghĩa: Suất điện động ξ của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện dịch chuyển một điện tích q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.

b) Công thức: ξ=\(\dfrac{ A}{ q}\) (7.3)

c) Đơn vị. Từ định nghĩa và công thức (7.3), ta thấy suất điện động có cùng đơn vị với hiệu điện thế và hiệu điện thế là Vôn (V):

1V= 1J/1C

Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Như đã biết số vôn này cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai đầu của nguồn điện khi mạch hở. Vì vậy, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch hở.

Trong mạch điện kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và cả mạch trong.

Như vậy, nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Vì vậy mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động ξ và điện trở trong r của nó.

VI. PIN và Acquy (Đọc thêm)

1. Pin điện hóa

Cấu tạo chung của các pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau, được ngâm trong chất điện phân (dung dịch axit, bazo hoặc muối ...)

Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị của suất điện động của pin. Khi đó năng lượng hóa học chuyển thành điện năng dự trữ trong nguồn điện.

2. Acquy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện. 

Sơ đồ tư duy về dòng điện không đổi. Nguồn điện

14:27:5909/07/2021

Trong bài này, chúng ta sẽ biết dòng điện không đổi là gì? nguồn điền là gì và vì sao nguồn điện có thể tạo ra dòng điện chạy khá lâu trong mạch điện kín; Công thức tính dòng cường độ dòng điện không đổi?

A. Lý Thuyết dòng điện không đổi. Nguồn điện

I. Dòng điện

- Dòng điện là gì? Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích.

- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron.

- Quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dương (ngược với chiều chuyển động của các điện tích âm).

- Dòng điện chạy qua các vật dẫn gây: Tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng cơ học, tác dụng hóa học, tác dụng sinh học,...

- Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu của dòng điện. Đo cường độ dòng điện bằng ampe kế, đơn vị đo cường độ dòng điện là ampe (A).

II. Cường độ dòng điện. Dòng điện không đổi

1. Cường độ dòng điện

- Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng Δq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Δt và khoảng thời gian đó.

 

2. Dòng điện không đổi

- Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ dòng điện không thay đổi theo thời gian.

- Công thức tính cường độ dòng điện không đổi: 

Trong đó: q (đơn vị C) là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t (đơn vị s).

3. Đơn vị đo của cường độ dòng điện và của điện lượng

a) Đơn vị đo của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe và được xác định:

 

b) Đơn vị của điện lượng là culông (C), được định nghĩa theo đơn vị ampe:

 

III. Nguồn điện

1. Điều kiện để có dòng điện

- Điều kiện để có dòng điện: phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

2. Nguồn điện

- Nguồn điện duy trì hiệu điện hế giữa hai cực của nguồn điện.

- Lực lạ bên trong nguồn điện: Là những lực mà bản chất không phải là lực điện. Tác dụng của lực là là tách và chuyển electron hoặc ion dương ra khỏi mỗi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) và cực dương (thiếu hoặc thừa ít electron) do đó duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực của nó.

IV. Suất điện động của nguồn điện

1. Công của nguồn điện

- Công của nguồn điện: là công của lực lạ làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện.

- Nguồn điện không có tác dụng tạo ra điện tích. Nguồn điện là một nguồn năng lượng, vì nó có khả năng thực hiện công khi dịch chuyển các điện tích dương bên trong nguồn điện ngược chiều điện trường, hoặc dịch chuyển các điện tích âm bên trong nguồn điện cùng chiều điện trường.

2. Suất điện động của nguồn điện

a) Định nghĩa

- Suất điện động ξ của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho 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 bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích q đó.

b) Công thức: 

- Trong đó: ξ là suất điện động của nguồn (V)

 A: Công của lực lạ (J).

 q: Độ lớn điện tích (C).

c) Đơn vị

  

- Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó.

- Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch ngoài hở.

- Mỗi nguồn điện có một điện trở gọi là điện trở trong của nguồn điện.

V. Pin và Acquy

1. Pin điện hóa

a) Pin Vôn-ta (Volta)

- Là nguồn điện hóa học được chế tạo gồm một cực bằng kẽm (Zn), một cực bằng đồng (Cu) ngâm trong dung dịch axit sunfuric (H2SO4).

- Suất điện động của pin: ξ = U2 - U1 = 1,1(V).

b) Pin Lơ-clan-sê (Leclanché)

- Có cực dương là thanh than được bọc xung quanh bằng mangan điôxit (MnO2) có trộn thêm than chì. Dung dịch chất điện phân là amoni clorua

Suất điện động của pin: ξ = 1,5(V).

2. Ắc quy (Acquy)

a) Acquy chì

- Cực âm: Chì (Pb)

- Cực dương: Chì điôxít (PbO2)

- Chất điện phân: Dung dịch H2SO4 loãng.

- Suất điện động: ξ ≈2 (V).

b) Acquy kiềm

- Cực âm: Cađimi hiđrôxit Cd(OH)2.

- Cực dương: Kền hiđrôxit Ni(OH)2.

- Chất điện phân: Dung dịch kiềm như KOH, NaOH.

- Suất điện động:  ξ ≈ 1,25 (V).

B. Câu hỏi và Bài tập vận dụng

* Bài 1 trang 44 SGK Vật Lý 11: Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực nào?

* Lời giải:

- Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện.

* Bài 2 trang 44 SGK Vật Lý 11: Bằng những cách nào để biết có một dòng điện chạy qua vật dẫn?

* Lời giải:

- Đặt ampe kế nối tiếp với đoạn mạch chứa vật dẫn đó.

- Dựa vào tác dụng nhiệt (vật dẫn nóng lên khi có dòng điện chạy qua), tác dụng từ (làm lệch kim nam châm),...

* Bài 3 trang 44 SGK Vật Lý 11: Cường độ dòng điện được xác định bằng công thức nào?

* Lời giải:

- Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Δt và khoảng thời gian đó.

 

* Bài 4 trang 44 SGK Vật Lý 11: Bằng cách nào mà các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó?

* Lời giải:

- Các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện được tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.

* Bài 5 trang 45 SGK Vật Lý 11: Đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực lạ bên trong nguồn điện? Đại lượng này được xác định như thế nào?

* Lời giải:

- Suất điện động ε của một ngồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, được xác định 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.

* Bài 6 trang 45 SGK Vật Lý 11: Cường độ điện trường được đo bằng dụng cụ nào sau đây?

A.Lực kế     B.Công cơ điện     C.Nhiệt kế     D.Ampe kế.

* Lời giải:

- Đáp án: D. Ampe kế.

Vì: Cường độ dòng điện được đo bằng Ampe kế.

* Bài 7 trang 45 SGK Vật Lý 11: Đo cường đọ dòng điện bằng đơn vị nào sau đây?

A. Niutơn (N)     B. Ampe (A)     C. Jun (J)    D. Oát (W)

* Lời giải:

- Đáp án: B. Ampe (A).

Vì Đo cường độ dòng điện bằng Ampe (A).

* Bài 8 trang 45 SGK Vật Lý 11:  Chọn câu đúng. Pin điện hóa có:

A. hai cực là hai vật dẫn cùng chất

B. hai cực là hai vật dẫn khác chất

C. một cực là vật dẫn và cực kia là vật cách điện

D. hai cực đều là các vật cách điện

* Lời giải:

- Đáp án: B. hai cực là hai vật dẫn khác chất

Vì Pin điện hóa có hai cực là hai vật dẫn khác chất.

* Bài 9 trang 45 SGK Vật Lý 11: Hai cực của pin điện hóa được ngâm trong chất điện phân là dung dịch nào dưới đây?

A. Chỉ là dung dịch muối

B. Chỉ là dung dịch axit

C. Chỉ là dung dịch bazơ

D. Một trong các dung dịch kể trên

* Lời giải:

- Đáp án: D. Một trong các dung dịch kể trên.

Vì Dung dịch muối, axit, bazơ đều là dung dịch điện phân

* Bài 10 trang 45 SGK Vật Lý 11: Trong các pin điện hóa có sự chuyển hóa từ năng lượng nào sau đâythành điện năng?

A. Nhiệt điện     B. Thế năng đàn hồi      C. Hóa năng     D. Cơ năng

* Lời giải:

- Đáp án: C. Hóa năng.

Vì trong pin điện hóa có xảy ra các phản ứng hóa học đã chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện năng.

* Bài 11 trang 45 SGK Vật Lý 11: Suất điện động được đo bằng đơn vị nào sau đây:

A. Culông (C)     B. Vôn (V)     C. Hez (Hz)     D. Ampe (A)

* Lời giải:

- Đáp án: B. Vôn (V).

Vì Suất điện động được đo bằng đơn vị Vôn(V)

* Bài 12 trang 45 SGK Vật Lý 11: Tại sao có thể nói Ắc quy là một pin điện hóa? Ắc quy được sử dụng như thế nào để có thể sử dụng được nhiều lần?

* Lời giải:

- Ắc quy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: Nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện.

* Bài 13 trang 45 SGK Vật Lý 11: Một điện lượng 6,0 mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian 2,0s. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.

* Lời giải:

- Theo bài ra, ta có: Δq = 6,0 mC = 6,0.10-3 C = 0,006 C

- Cường độ dòng điện qua dây dẫn: 

Vậy cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là 0,03(A).

* Bài 14 trang 45 SGK Vật Lý 11: Trong khoảng thời gian đóng công tắc để chạy một tủ lạnh thì cường đọ dòng điện trung bình đo được là 6A. Khoảng thời gian đóng công tắc là 0,5s. Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn nối với động cơ của tủ lạnh.

* Lời giải:

- Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn:

 Δq = I.Δt = 6.0,5 = 3C

Vậy điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng là 3(C).

* Bài 15 trang 45 SGK Vật Lý 11: Suất điện động của một pin là 1,5V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển điện tích +2C từ cực âm tới cực dương bên trong nguồn điện.

* Lời giải:

- Công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích +2C từ cực âm tới cực dương bên trong nguồn là: A = q. ζ = 2.1,5 = 3J.

Vậy: A = 3(J).

Tóm lại, với bài viết có nội dung tương đối dài này, các em đã có thể hiểu được dòng điện không đổi là gì? nguồn điện là gì? công thức tính cường độ dòng điện không đổi như thế nào?...

¤ Tóm tắt các ý chính cần nhớ cho nội dung bài viết:

° Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng. Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương.

° Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng Δq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Δt và khoảng thời gian đó. 

 

° Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian. Cường độ dòng điện không đổi được tính bằng công thức.

 

° Các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện được tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.

° Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng công của lực lạ khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.

 

° Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.

° Cấu tạo chung của các pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau., được ngâm trong chất điện phân (dung dịch axit, bazơ hoặc muối,...). Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị của suất điện động của pin. Khi đó năng lượng hóa học chuyển thành điện năng dự trữ trong nguồn điện.

° Acquy là nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng này khi phát điện.

Hy vọng với bài viết về Dòng điện không đổi là gì? nguồn điện là gì? Công thức tính dòng điện không đổi? ở trên sẽ giúp các em hiểu rõ hơn, mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để được hỗ trợ giải đáp.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục SGK Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục SGK Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập