Dòng điện không đổi là gì? nguồn điện là gì? Công thức tính dòng điện không đổi? - Vật lý 11 bài 7

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 bài 1 trang 44 SGK Vật Lý 11

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

>> Lời giải bài 2 trang 44 SGK Vật Lý 11

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

>> Lời giải bài 3 trang 44 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 4 trang 44 SGK Vật Lý 11

- 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 bài 5 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 6 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 7 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 8 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 9 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 10 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 11 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 12 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 13 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 14 trang 45 SGK Vật Lý 11

* 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 bài 15 trang 45 SGK Vật Lý 11