Bài 18. Nguồn điện trang 108, 109, 110, 111, 112 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Dòng điện đem lại rất nhiều lợi ích cho cuộc sống con người cũng như sự phát triển của xã hội. Ở chương trình Trung học cơ sở, trong các thí nghiệm cần có dòng điện, các em đã được làm quen với một số nguồn điện (Hình 18.1) và sử dụng chúng. Vì sao nguồn điện có thể tạo ra và duy trì dòng điện lâu dài? Những đại lượng vật lí nào đặc trưng cho nguồn điện?

Lời giải chi tiết:

Vì nguồn điện tạo ra và duy trì sự chênh lệch về điện thế giữa hai đầu đoạn mạch

Và bên trong nguồn điện, các hạt tải điện dương chuyển động từ nơi có hiệu điện thế thấp (cực âm) đến nơi có hiệu điện thế cao (cực dương) ngược với chiều của lực điện trường giữa hai cực.

CH 1

Quan sát Hình 18.3, mô tả chiều chuyển động của các hạt mang điện trong dây dẫn và bên trong nguồn điện.

Lời giải chi tiết:

Chiều chuyển động của các hạt mang điện trong dây dẫn là chạy từ cực dương đến cực âm của nguồn.

Trong nguồn điện dưới tác dụng của lực lạ thì làm các điện tích âm dịch chuyển ngược chiều điện trường, các điện tích dương dịch chuyển cùng chiều điện trường

CH 2

So sánh sự giồng và khác nhau của hai khái niệm: suất điên động và hiệu điện thế.

Lời giải chi tiết:

Giống nhau: đều là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công.

Khác nhau:

• Suất điện động của một nguồn điện chính là công của lực lạ để có thể di chuyển một điện tích dương từ cực âm sang đến cực dương của một nguồn điện (ngược chiều của điện trường).
• Hiệu điện thế là sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực và là công thực hiện được để di chuyển một hạt điện tích trong trường tĩnh điện từ điểm này đến điểm kia.

LT

Xét một nguồn điện có suất điện động 12 V. Xác định công cần thiết của nguồn điện để dịch chuyển một electron từ cực dương sang cực âm của nguồn.

Lời giải chi tiết:

Công cần thiết của nguồn điện để dịch chuyển một electron từ cực dương sang cực âm của nguồn là:

A=ξ.q=12.1,6.10⁻¹⁹=192.10⁻²⁰V

VD

Hình 18,4 thể hiện một số loại pin và ắc quy trên thị trường. Tìm hiểu và trình bày ngắn gọn thông số của các loại pin và ắc quy này.

Lời giải chi tiết:

Thông số của các loại pin và ắc quy là: 

Hình 1: U=1,5V; Pin AA có I=2A

Hình 2: U=1,2V; Pin AA có I=2A

Hình 3: U=9V; I=500mAh

Hình 4: U=3,7V; I=3500mAh

Hình 5: U=12V; I=75 Ah

CH

Khi di chuyển bên trong nguồn từ một cực sang cực còn lại dưới tác dụng của lực lạ, sự chuyển động của các điện tích có bị cản trở bởi yếu tố nào không?

Lời giải chi tiết:

Khi các điện tích dịch chuyển bên trong nguồn điện về các cực của nguồn dưới tác dụng của lực lạ, chúng luôn va chạm với các hạt vật chất cấu tạo nên nguồn. Do đó, sự dịch chuyển của các điện tích luôn bị cản trở.

CH

Mắc hai cực nguồn điện với một điện trở qua một khóa K. Mắc hai đầu một vôn kế vào hai cực của nguồn (Hình 18.6). Bằng lập luận, em hãy so sánh số chỉ của vôn kế trong hai trường hợp khóa K đóng và mở.

Lời giải chi tiết:

Khi khóa K đóng mạch thì Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở, khi đó số chỉ vôn kế là U=IR

Khi khóa K mở thì Vôn kế đo suất điện động của nguồn khi đó số chỉ vôn kế là ξ=U+Ir

LT

Mắc hai cực của một pin có suất điện động 9V vào hai đầu của một mạch chứa điện trở. Cường độ dòng điện trong mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu của mạch lần lượt có giá trị đo được là 0,1A và 8,9V. Xác định giá trị điện trở trong của pin.

Lời giải chi tiết:

Ta có: U=ξ−Ir

Nên điện trở trong của pin là: \(r = \frac{{\xi  - U}}{I} = \frac{{9 - 8,9}}{{0,1}} = 1\Omega \)

VD

Em hãy giải thích vì sao lời khuyên khi cất giữ pin là cần để pin nơi khô và thoáng mát.

Lời giải chi tiết:

Pin là nguồn điện nên có cực âm(-) và cực dương(+), nếu để nơi ẩm ướt, tiếp xúc nhau thì hơi nước trong không khí vô tình là dây dẫn điện, hoặc cực - tiếp xúc với cực + tạo ra dòng điện nên pin mất điện, hư hỏng vì vậy cần để pin nơi khô ráo, không tiếp xúc nhau. Và độ ẩm sẽ làm ảnh hưởng đến chất cấu tạo bên trong pin và sẽ làm tăng điện trở trong của pin làm giảm suất điện động.

Bài 1

Một nguồn điện có suất điện động 6V và điện trở trong 0,5Ω. Khi mắc hai cực của nguồn điện với một vật dẫn thì trong mạch xuất hiện dòng điện 1,4 A. Bỏ qua điện trở các dây nối. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn.

Lời giải chi tiết:

Hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn: U=ξ−Ir=6−1,4.0,5=5,3V

Bài 2

Ghép nối tiếp một biến trở R với một điện trở R₀ thành bộ rồi nối hai đầu vào hai cực của một nguồn điện không đổi. Điều chỉnh R, người ta thu được đồ thị đường biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở vào cường độ dòng điện như Hình 18P1.

a) Xác định giá trị suất điện động của nguồn điện.
b) Xác định giá trị biến trở R ứng với điểm M trên đồ thị.

Lời giải chi tiết:

a) Ta có: U=ξ,R_td=R+R₀

Từ đồ thị ta thấy khi cường độ dòng điện bằng 0 mà đồ thị cắt trục U(V) tại giá trị 12V nên ta có Suất điện động của nguồn điện là 12V.

b) Từ đồ thị ta có thể suy ra được dạng của đường biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở vào cường độ dòng điện là: U=12−2,5.I

Tại M có I=1,6A⇒U=8V

Giá trị biến trở R ứng với điểm M là: \(R = \frac{U}{I} = 5\Omega \)