Bài 2. Điện trở trang 91, 92, 93, 94, 95, 96 Vật Lí 11 Cánh diều

KĐ

Trong thí nghiệm minh họa cường độ dòng điện đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện ở trang 88, khi bạn nối bóng đèn với pin thì dòng điện qua đnè làm cho đèn phát sáng (Hình 2.1).

Kết quả thí nghiệm cho thấy: cường độ dòng điện qua đèn càng lớn thì đèn càng sáng.

Nhưng điều gì quyết định độ lớn của cường độ dòng điện?

Phương pháp giải:

Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi. Dựa vào định nghĩa của điện trở.

Lời giải chi tiết:

Điện trở toàn mạch quyết định độ lớn của cường độ dòng điện: điện trở càng lớn thì cường độ dòng điện càng nhỏ.

CH

Tính cường độ dòng điện chạy qua một bóng đèn khi điện trở của nó là \(15\Omega \) và hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn là 3,0 V.

Phương pháp giải:

Dựa vào định nghĩa điện trở \(R = \frac{U}{I}\)để suy ra cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn.

Lời giải chi tiết:

Cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là: \(R = \frac{U}{I} \Rightarrow I = \frac{U}{R} = \frac{{3,0}}{{15}} = 0,2\)(A).

CH 1

Tìm từ thích hợp cho vị trí của (?) trong định nghĩa về đơn vị đo điện trở:

\(1\Omega \) là điện trở của một dụng cụ điện, khi (?) ở hai đầu là 1(?) thì có (?) chạy qua là 1(?).

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa về điện trở để định nghĩa đơn vị đo của điện trở.

Lời giải chi tiết:

\(1\Omega \) là điện trở của một dụng cụ điện, khi hiệu điện thế ở hai đầu là 1V thì có cường độ dòng điện chạy qua là 1A.

LT

Tìm hiểu và vẽ sơ đồ mạch điện trong đèn pin (Hình 2.2).

Phương pháp giải:

Quan sát các phần tử mạch điện và vẽ sơ đồ.

Lời giải chi tiết:

Sơ đồ mạch điện trong đèn pin:

CH 2

Sử dụng biểu thức liên hệ (2.1) để chứng minh, ở nhiệt độ xác định, đường đặc trưng I – U là một đoạn thẳng.

Phương pháp giải:

Từ biểu thức liên hệ (2.1) suy ra sự phụ thuộc của I vào U.

Lời giải chi tiết:

Biểu thức liên hệ (2.1)\(R = \frac{U}{I}\).

Suy ra, \(I = \frac{U}{R}\). Với R là hằng số, cường độ dòng điện có dạng \(I = aU\)(\(a = \frac{1}{R}\)) là hàm số bậc nhất của U. Do đó, đồ thị I – U là một đoạn thẳng.

LT 1

1. Vẽ phác trên cùng một đồ thị và thảo luận về hai đường đặc trưng I – U của hai vật dẫn kim loại ở nhiệt độ xác định. Hai vật dẫn có điện trở là R₁ và R₂ với \({R_1} < {R_2}\)

2. Vẽ phác đường đặc trưng I – U của điện trở rất nhỏ (vật dẫn điện rất tốt) và điện trở rất lớn (vật cách điện rất tốt)

Phương pháp giải:

1. Cường độ dòng điện có dạng \(I = aU\)(\(a = \frac{1}{R}\)) là hàm số bậc nhất của U.

2. Điện trở rất nhỏ, điện trở rất lớn thì cường độ dòng điện qua điện trở \(I = \frac{U}{R}\)có giá trị như thế nào. Áp dụng bài tập 1.

Lời giải chi tiết:

1. Cường độ dòng điện có dạng \(I = aU\)(\(a = \frac{1}{R}\)).

 \({R_1} < {R_2} \Rightarrow \frac{1}{{{R_1}}} > \frac{1}{{{R_2}}} \Rightarrow {a_1} > {a_2}\), nghĩa là hệ số góc của đường đặc trưng I – U của R₁ lớn hơn của R₂.

2. 

Điện trở rất nhỏ \(R \to 0 \Rightarrow I = \frac{U}{R} \to \infty \); điện trở rất lớn \(R \to \infty  \Rightarrow I = \frac{U}{R} \to 0\).

LT 2

Vẽ phác đường đặc trưng của vật dẫn kim loại có điện trở \(10\Omega \).

Phương pháp giải:

Cường độ dòng điện qua điện trở \(I = \frac{U}{R}\).

Lời giải chi tiết:

Đường đặc trưng của vật dẫn là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.\(U = 10V \Rightarrow I = \frac{U}{R} = \frac{{10}}{{10}} = 1(A)\).

CH

Nguyên nhân chính gây ra điện trở là gì?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung mục II. Nguyên nhân gây ra điện trở để trả lời. 

Lời giải chi tiết:

Nguyên nhân chính gây ra điện trở là sự va chạm giữa các electron và giữa electron với các ion nút mạng cản trở sự dịch chuyển có hướng của hạt mang điện.

LT

Sử dụng mô hình ion dương và electron tự do trong vật dẫn kim loại (Hình 2.6) hoặc mối liên hệ 1.4 ở bài 1 để lập luận, đưa ra phán đoán về sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ.

Phương pháp giải:

Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của electron và ion ở nút mạng càng mạnh.

Lời giải chi tiết:

Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của electron và ion ở nút mạng càng mạnh. Điều này dẫn đến các electron va chạm với nhau và với các ion nhiều hơn, gây ra nhiều cản trở hơn. Có thể dự đoán: Điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

VD

Sử dụng mô hình ở Hình 2.6 giải thích mối liên hệ giữa điện trở R và chiều dài l, tiết diện S của vật dẫn kim loại: \(R = \rho \frac{l}{S}\)

Trong đó, \(\rho \)là điện trở suất của kim loại.

Phương pháp giải:

Điện trở suất, chiều dài, tiết diện vật dẫn có tác động như thế nào đến điện trở của vật dẫn.

Lời giải chi tiết:

\(R = \rho \frac{l}{S}\). Điện trở của vật dẫn kim loại tỉ lệ với điện trở suất và chiều dài vật dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện.

Điện trở suất là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng cản trở sự dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện của mỗi chất. Điện trở suất phụ thuộc vào bản chất kim loại. Điện trở suất càng lớn thì khả năng cản trở càng lớn, điện trở càng lớn.

Chiều dài của vật dẫn càng lớn, khả năng va chạm giữa electron với nhau và với các ion càng cao, điện trở càng lớn.

Tiết diện vật dẫn càng lớn, cho phép càng nhiều hạt mang điện đi qua, cường độ dòng điện càng lớn, nghĩa là điện trở càng nhỏ.

CH 1

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây tóc bóng đèn sợi đốt thay đổi như thế nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào Bảng số liệu thí nghiệm khảo sát liên hệ I – U của đèn sợi đốt. U càng lớn thì nhiệt độ của dây tóc càng cao.

Lời giải chi tiết:

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây tóc bóng đèn sợi đốt tăng.

CH 2

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của một điện trở nhiệt thay đổi như thế nào?

Phương pháp giải:

Có hai loại điện trở nhiệt: Điện trở nhiệt thuận (PTC), điện trở nhiệt ngược (NTC).

Lời giải chi tiết:

Đối với điện trở nhiệt thuận (PTC), khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.

Ngược lại, đối với điện trở nhiệt ngược (NTC), khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm.