CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

Bài 7. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. Dòng điện

- Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng.

- Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương.

- Tác dụng đặc trưng của dòng điện là tác dụng từ. Tùy theo môi trường mà dòng điện chạy còn có tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học, các tác dụng này dẫn tới tác dụng sinh lí và các tác dụng khác.

II. Cường độ dòng điện, dòng điện không đổi

1. Cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng $\Delta q$ dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian $\Delta t$ và khoảng thời gian đó.

I = $\frac{\Delta q}{\Delta t}$

2. Dòng điện không đổi

Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian.

I = $\frac{q}{t}$

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 của điện lượng

- Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe (A).

1A = $\frac{1C}{1s}$ = 1$\frac{C}{s}$

- Đơn vị các điện lượng là culông (C).

III. Nguồn điện

Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch.

Nguồn điện nào cũng có hai cực là cực dương và cực âm.

Bên trong nguồn điện có những lực lạ (bản chất không phải là lực tĩnh điện) tác dụng lên điện tích dương làm cho chúng dịch chuyển ngược chiều điện trường. Bản chất lực lạ tùy thuộc vào loại nguồn điện.

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 của 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 và độ lớn của điện tích q đó.

b) Công thức

c) Đơn vị

Suất điện động có cùng đơn vị với điện thế và hiệu điện thế là vôn (V).

d) Lưu ý

- Số vốn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số 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.

- Nguồn điện cũng là một vật dẫn nên 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 và điện trở trong r của nó.

B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Định nghĩa được dòng điện, nêu được một số tác dụng của dòng điện (mà đặc trưng nhất là tác dụng từ) và trình bày được quy ước về chiều dòng điện.

2. Biết được cường độ dòng điện là gì và viết được biểu thức định nghĩa để tính cường độ dòng điện.

3. Hiểu được thế nào là dòng điện không đổi và vận dụng được biểu thức định nghĩa để tính cường độ dòng điện của dòng điện không đổi.

4. Nêu được điều kiện để có dòng điện, từ đây biết được công dụng của nguồn điện và hiểu được lực lạ của nguồn điện.

5. Nêu được định nghĩa của suất điện động, viết được biểu thức định nghĩa của nó.

C. ĐỀ BÀI TẬP

Bài 1

Dấu hiệu tổng quát nhất để nhận biết dòng điện là

A. tác dụng hóa học

B. tác dụng từ

C. tác dụng nhiệt

D. tác dụng sinh lí

Bài 2

Có hai phát biểu sau:

I: “Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương”

nên II: “Các điện tích âm chuyển động có hướng không tạo thành dòng điện”

A. Phát biểu I đúng, phát biểu II sai

B. Phát biểu I sai, phát biểu II đúng

C. Phát biểu I và II đều đúng

D. Phát biểu I và II đều sai

Bài 3

Ngoài đơn vị là ampe (A), cường độ dòng điện có thể có đơn vị là:

A. jun (J)

B. cu-lông (C)

C. vôn (V)

D. cu-lông trên giây (C/s)

Bài 4

Ngoài đơn vị là vốn (V), suất điện động có thể có đơn vị là:

A. Jun trên giây (J/s)

B. Cu-lông trên giây (C/s) .

C. Jun trên cu-lông (J/C)

D. Ampe nhân giây (A.s)

Bài 5

Điều kiện để có dòng điện là:

A. phải có một hiệu điện thế.

B. phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

C. phải có một vật dẫn.

D. phải có một nguồn điện.

Bài 6

Hại điện cực kim loại trong pin điện hóa phải

A. có cùng khối lượng.

B. có cùng kích thước.

C. là hai kim loại khác nhau về phương diện hóa học.

D. có cùng bản chất.

Bài 7

Suất điện động của nguồn điện

A. là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công lên dòng điện.

B. là số vôn ghi trên mỗi dụng cụ điện.

C. có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch ngoài hở.

D. cũng là điện trở trong của nguồn.

Bài 8

Trong các đại lượng vật lí sau:

I. Cường độ dòng điện

II. Suất điện động

III. Điện trở trong

IV. Hiệu điện thế

Các đại lượng vật lí nào đặc trưng cho nguồn điện?

A. I, II, III

B. I, II, IV

C. II, III

D. II, IV

Bài 9

Một điện lượng 10mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 4s. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này là

A. 2,5A

B. 0,0025A

C. 40A

D. 0,004A

Bài 10

Một dòng điện không đổi có cường độ là 0,8mA chạy qua một dây dẫn kim loại. Tính số lượng electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong thời gian 2s. Biết bản chất dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do.

Bài 11

Công của lực lạ khi dịch chuyển điện tích +3C từ cực âm tới cực dương của nguồn điện là 4,5J. Tính suất điện động của nguồn điện.

Bài 12

Một dòng điện không đổi có cường độ là 8mA chạy qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong thời gian t. Tính t, biết điện lượng tương ứng có được là 16mC.

D. HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1

Trong nhiều trường hợp dòng điện không gây ra được tác dụng hóa học, tác dụng nhiệt, tác dụng sinh lí nhưng lúc nào cũng gây ra được tác dụng từ ⇒ chọn B.

Bài 2

Người ta quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dương. Còn dòng điện được định nghĩa là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tự do, như vậy các điện tích âm chuyển động có hướng cũng tạo thành dòng điện ⇒ chọn A.

Bài 3

Ta có I = $\large \frac{q}{t}$, trong hệ đơn vị SI thì q có đơn vị là cu-lông (C), còn t có đơn vị là giây (s). Do đó ngoài đơn vị là ampe (A), I có thể có đơn vị là cu-lông trên giây (C/s) ⇒ chọn D.

Bài 4

Ta có , trong hệ đơn vị SI thì A có đơn vị là jun (J), còn q có đơn vị là cu-lông (C). Do đó ngoài đơn vị là vôn (V), có thể có đơn vị là jun trên cu-lông (J/C) ⇒ chọn C.

Bài 5

Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của hạt mang điện tự do nên cần phải có một hiệu điện thế (để tạo ra trong vật dẫn trường lực làm dịch chuyển có hướng hạt mang điện tự do trong vật dẫn điện) ⇒ chọn B.

Bài 6

Cấu tạo chung của pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau được ngâm trong chất điện phân ⇒ chọn C.

Bài 7

Suất điện động của nguồn điện:

- là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.

- là số vốn ghi trên mỗi nguồn điện.

- có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch ngoài hở.

- và điện trở trong của nó là hai đại lượng vật lí đặc trưng cho nguồn điện.

⇒ chọn C.

Bài 8

- Suất điện động là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện.

- Trong mạch kín, dòng điện cũng chạy qua nguồn, như vậy nguồn điện cũng là vật dẫn và có điện trở trong.

⇒ chọn C

Bài 9

Ta có: I = $\large \frac{q}{t}$ = $\large \frac{10.10^{-3}}{4}$ = 2,5.$10^{-3}$ A = 0,0025 A

⇒ chọn B.

Bài 10

- Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn kim loại trong thời gian 2s là:

q = It = 0,8.$10^{-3}$.2 = 1,6.$10^{-3}$C

- Electron có điện tích $q_{e}$ = -1,6.$10^{-19}$C nên có điện lượng là e = 1,6.$10^{-19}$C.

Vậy số electron tính được là:

n = $\large \frac{q}{e}$ = $\large \frac{1,6.10^{-3}}{1,6.10^{-19}}$ = $10^{16}$ electron

Bài 11

Ta có

Bài 12

Ta có I = $\large \frac{q}{t}$ ⇒ t = $\large \frac{q}{I}$ = $\large \frac{16.10^{-3}}{8.10^{-3}}$ = 2s