Lý Thuyết. Dòng điện Không đổi. Nguồn điện | SGK Vật Lí Lớp 11

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