Chuyên đề Vật Lý Giải Bài Tập điện Một Chiều Bằng định Luật Kirchhoff

TRÖÔØNG THPT POØ TAÁU

SÔÛ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TÆNH CAO BẰNG



CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ

GIẢI BÀI TẬP DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF

Giáo viên: TRƯƠNG THỊ MỸ NGỌC

Đơn vị công tác: Trường THPT Pò Tấu

Thaùng 01 /2010

I. MỤC ĐÍCH CHUYÊN ĐỀ

Là một môn khoa học vừa mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm, cho nên trong môn Vật lý việc hệ thống hóa kiến thức là rất quan trọng đối với học sinh. Thông qua việc nắm vững lý thuyết học sinh có thể vận dụng vào làm bài tập.

Hiện nay, nhìn chung trong các trường THPT còn nhiều bất cập so với yêu cầu đặt ra.Trong các kỳ thi, đặc biệt là kỳ thi tốt nghiệp việc áp dụng lý thuyết vào giải bài tập của học sinh còn yếu. chính vì vậy kết quả số học sinh khá, giỏi của môn vật lý là còn thấp, và số học sinh tốt nghiệp chưa cao . Bài tập vật lý THPT có rất nhiều chuyên đề và rất nhiều dạng, để giải quyết một phần vấn đề này tôi đã nghiên cứu và lựa chọn chuyên đề ”GIẢI BÀI TẬP DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF“ Chuyên đề này đề cập đến hai định luật quan trọng trong việc phân giải mạch, đó là các định luật I và định luật II Kirchhoff. Việc áp dụng các định luật này linh hoạt sẽ giúp học sinh giải quyết nhanh chóng một số bài toán đơn giản hoặc biến đổi từ một mạch điện phức tạp thành một mạch đơn giản hơn, tạo thuận lợi cho việc áp dụng các định luật Kirchhoff để giải bài toán về dòng điện một chiều.

II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Cơ sở :

1.1 Cơ sở thực tiễn:

Trường THPT Pò Tấu là trường còn thiếu thốn về nhiều mặt, thiếu về cơ sở vật chất cũng như trang thiết bị. Bên canh đó chất lượng tuyển sinh đầu vào còn thấp(điểm tuyển sinh vào lớp 10 là thấp nhất trong các trường THPT cùng huyện), nhiều em hổng kiến thức ở lớp dưới. Cho nên việc học tập của các em gặp rất nhiều khó khăn. đặc biệt đối với môn học tự nhiên:Toán, Lý, Hóa. Việc các em áp dụng lý thuyết vào giải các bài tập còn yếu. Đối với môn vật lý các bài tập ở mức độ trên trung bình số học sinh làm được không nhiều. Các bài tập khó(tương đương với đề thi tốt nghiệp)các em hầu như không làm được. Trong hệ thống bài tập vật lý phổ thông, bài tập phần dòng điện một chiều là phần bài tập khó và khá quan trọng, nó có trong các đề thi tốt nghiệp THPT và thi đại học. Kỹ năng giải các bài tập phần này đối với học sinh trung học phổ thông Pò Tấu là chưa tốt.

Để giải quyết vấn đề trên tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và lựa chọn chuyên đề:”GIẢI BÀI TẬP DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF”. Mục đính của chuyên đề nhằm củng cố, hệ thống hóa kiến thức về phần dòng điện một chiều, giúp học sinh dễ dàng nhận biết các đoạn mạch một chiều và cách phân nhánh các đoạn mạch. Đồng thời cũng ôn lại các kiến thức toán có liên quan đến chuyên đề như: lập và giải hệ phưong trình, kỹ năng sử dụng máy tính cầm tay... Trên cơ sở đó hướng dẫn học sinh làm các bài tập về phần dòng điện một chiều từ mức độ trung bình đến khó. để các em có thể làm được các bài tập loại này trong các kỳ thi .

Cơ sở lý luận:

Một trong những phân môn khó trong chương trình vật lý phổ thông là phần dòng điện không đổi. Học sinh rất mơ hồ về lý thuyết cũng như bài tập. Các bài tập trong phần này yêu cầu học sinh cần phải kết hợp tốt khả năng tư duy và kiến thức toán học nên rất khó khăn.

Cái khó mà học sinh thường gặp ở đây là: Học sinh chưa nhận biết được sơ đồ đoạn mạch, đặc biệt là với nhưng mạch điện phức tạp, rồi cần áp dụng công thức nào phù hợp để tìm các đại lượng mà baoif toán yêu cầu……

Vì những lý do trên mà tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và lựa chọn chuyên đề:”GIẢI BÀI TẬP DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF”. Gồm các phần như sau:

Một số vấn đề lý thuyết cơ bản

Các bước giải bài toán về mạch điện một chiều bằng các định luật Kirchhoff.

Một số bài toán về mạch điện một chiều.

Những hạn chế của chuyên đề.

Quá trình nghiên cứu:

2.1. Một số vấn đề lý thuyết cơ bản:

2.1.1. Nội dung định luật Kirchhoff I (định luật về nút mạng):

Tại một nút mạng tổng đại số các dòng điện bằng 0

(1) I1 I2

I3

I1+ I2+ I3= 0

Trong đó n là số dòng điện quy tụ tại nút mạng ta xét

Với quy ước dấu của I:

Dấu dương cho dòng điện tới nút, còn dấu âm cho dòng điện ra khỏi nút.

* Phương trình (1) có thể được viết đối với mỗi một trong tổng số m nút mạng trong mạch điện. Tuy nhiên chỉ có (m-1) phương trình độc lập với nhau ( mỗi phần tử chứa ít nhất một biến số mới chưa có trong các phương trình còn lại). Còn phương trình viết cho nút thứ m là không cần thiết vì nó dễ dàng được suy ra từ hệ các phương trình độc lập.

* Cách phát biểu khác của định luật Kirchhoff I:

Tổng số các dòng điện chạy vào một nút bằng tổng số các dòng điện đi ra khổi nút đó.

2.1.2. Định luật Kirchoff II ( định luật về mắt mạng):

Trong một mắt mạng (mạng điện kín) thì tổng đại số các suất điện động bằng tổng độ giảm của điện thế trên từng đoạn mạch của mắt mạng.

(2)

Với quy ước dấu:

Khi chọn một chiều kín của mắt mạng thì:

+Nguồn điện:

- Nếu gặp cực ấm trước thì mang dấu dương

- Nếu gặp cực dương trước thì mang dấu âm.

+Cường độ dòng điện:

- Nếu chiều của dòng điện trùng với chiều đi của mắt mạng thì mang dấu dương.

- Nếu chiều của dòng điện ngược với chiều đi của mắt mạng thì mang dấu âm.

* Cách phát biểu khác của định luật Kirchhoff II:

Trong một vòng mạch bất kỳ, tổng đại số các tích (I.Ri)của các đoạn mạch bằng tổng đại số suất điện động của trường lạ trong đoạn mạch đó.

2.2 Phương pháp giải:

Cách giải bài toán về mạch điện một chiều dựa trên định luật Kirchhoff ta tiến hành các bước sau:

Bước 1: Nếu chưa biết chiều của dòng điện trong một đoạn mạch không phân nhánh nào đó, ta giả thiết dòng điện trên nhánh đó chạy theo một chiều tùy ý nào đó.

Nếu chưa biết các cực của nguồn điện mắc vào đoạn mạch, ta cũng giả thiết vị trí các cực đó.

Bước 2: Nếu có n ẩn số (các đại lượng cần tìm) cần lập n phương trình dựa trên các định luật kirchhoff.

Với mạch có m nút mạng, ta áp dụng định luật Kirchhoff I để lập (m-1) phương trình độc lập, số n-(m-1) phương trình còn lại sẽ được lập bằng cách áp dụng định luật Kirchhoff II cho các mắt mạng. Để có phương trình độc lập, ta phải chọn sao cho trong mỗi mắt ta chọn ít nhất phải có một đoạn mạch không phân nhánh mới ( chưa từng tham gia các mắt khác).

Để lập phương trình cho các mắt mạng, trước hết phải chọn nhiều đường đi một cách tùy ý.

Bước 3: Giải hệ phương trình đã lập được

Bước 4: Biện luận

Nếu cường độ dòng điện ở trên một đoạn mạch nào đó dược tính ra giá trị dương thì chiều của dòng điện như giả định (ở bước 1) đúng như chiều thực của dòng điện trên đoạn mạch đó; Còn nếu cường độ dòng điện tính ra giá trị âm thì chiều của dòng điện thực ngược với chiều dòng điện giả định và ta chỉ cần đổi chiều dòng điện đã vẽ ở đoạn mạch đó trên sơ đồ.

Nếu suất điện động của nguồn điện chưa biết trên một đoạn mạch tính được có giá trị dương thì vị trí giả định cuả các cực của nó (ở bước 1) là phù hợp với thực tế; còn nếu suất điện động có giá trị âm thì phải đổi lại vị trí các cực của nguồn.