zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 4: Dòng điện và nguồn điện

Chia sẻ: Khánh Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Báo xấu

20
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 4: Dòng điện và nguồn điện, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về dòng điện và nguồn điện; Định luật Ohm; Dòng điện trong các vật liệu điện; Định luật Kirchhof; Nguồn điện áp và nguồn dòng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 4: Dòng điện và nguồn điện

Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Dòng điện không đổi Dòng điện Dòng điện không đổi Cường độ dòng điện Mật độ dòng điện Xác định bằng Có giá trị bằng - Là dòng Là dòng điện có thương số giữa điện lượng chuyển dịch chuyển chiều và cường độ có hướng điện lượng chuyển qua 1 đơn vị diện không đổi theo qua tiết diện dây tích đặt vuông góc của các điện thời gian. tích. dẫn trong một đơn với chiều dòng - Chiều dòng vị thời gian điện điện được q I quy ước là I Jn  t S chiều chuyển động của các Dạng vi phân: Dạng vi phân: điện tích dq dI dương. I Jn   I   J n .dS dt dS Đơn vị là Ampe (A) Đơn vị là A/m2
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện - Điều kiện để có dòng điện chạy trong vật dẫn là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn (cần có một điện trường). - Dưới tác dụng của lực điện trường các electron tự do ở vật dẫn chuyển động ngược chiều điện trường, các điện tích dương dịch chuyển cùng chiều điện trường, hình thành dòng điện trong dây dẫn. Dòng điện có chiều từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp.
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện - Tuy nhiên, đầu có điện thế thấp sẽ mất dần electron nên điện tích âm đầu này bị giảm. Ngược lại, đầu có điện thế cao do nhận thêm electron nên điện tích dương của đầu này cũng sẽ giảm. Cực âm Cực dương - Để duy trì dòng điện ta cần có một thiết bị tạo ra hiệu điện thế đó, gọi thiết bị đó là nguồn điện. - Hai thành phần quan trọng của nguồn điện là cực dương (+) và cực âm (-).
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện Nguyên tắc tạo ra cực dương và cực âm của nguồn điện - Cần có một lực tách các electron ra khỏi nguyên tử trung hòa, đồng thời lực này chuyển các electron hoặc các ion dương ra khỏi mỗi cực. Cực thừa electron gọi là cực âm, cực còn lại mất electron gọi là cực dương. - Lực này bản chất không phải là lực tĩnh điện mà gọi là lực lạ (vì nếu là lực tĩnh điện thì giữa electron và ion dương là lực hút do đó ko thể tách chúng ra xa nhau ). Lực lạ trong pin, acquy là lực hóa học, còn trong máy phát điện là lực từ...
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện - Nối hai đầu vật dẫn với hai cực của nguồn điện ta tạo được mạch kín. Dưới tác dụng của lực điện trường các electron tự do ở vật dẫn chuyển động ngược chiều điện trường từ cực âm qua vật dẫn đến cực dương, còn các hạt tải điện dương ngược lại từ cực dương sang cực âm. - Bên trong nguồn điện, dưới tác dụng của lực lạ, các hạt tải điện dương lại dịch chuyển ngược chiều điện trường từ cực âm đến cực dương. - Trong mạch kín hình thành một dòng điện chạy liên tục và được duy trì.
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện Pin khô- Leclanché Cực dương: Thanh Cacbon được bao quanh Mangan dioxit (MnO2) Cực âm: Kẽm. Dung dịch điện phân: amoni clorua (NH4Cl) trộn với hồ đặc Do tác dụng hóa học: - Tại cực dương xảy ra phản ứng hóa học (oxi hóa) tạo ra hợp chất giải phóng electron - Tại cực âm xảy ra phản ứng khử để hấp thụ các electron đó. Kết quả electron chạy từ cực dương sang cực âm
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện Định nghĩa Các đặc điểm Suất điện động Công suất của nguồn Là thiết bị tạo và - Không tạo thêm Đặc trưng cho khả Công suất của nguồn duy trì hiệu điện điện tích mà có năng thực hiện công của nguồn điện (công điện có trị số bằng thế nhằm duy trì vai trò như một của lực lạ). công của nguồn điện dòng điện trong máy bơm điện thực hiện trong một mạch điện. tích. Sđđ xác định bằng Nguồn điện có đơn vị thời gian - Duy trì và tạo thương số giữa công khả năng thực A của lực lạ dịch A  .I .t dòng điện trong hiện công khi đưa chuyển một điện tích  ng     .I mạch t t các điện tích dương q ngược chiều dương chạy - Nguồn điện là điện trường và độ lớn ngược chiều điện nguồn năng của điện tích đó trường hoặc các lượng, có thể điện tích âm chạy chuyển từ dạng A cùng chiều điện năng lượng khác  sang dạng năng q trường. lượng điện.(pin, Đơn vị là Vôn (V)  acquy…) 1V=1 J/C
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.1. Khái niệm về dòng điện và nguồn điện Nguồn điện Các cách ghép nhiều nguồn thành bộ nguồn  b  1   2   3  ....   n rb  r1  r2  r3  ...  rn b   r rb  n  b  m mr rb  n
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.2. Định luật Ohm Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ có điện trở Liên hệ giữa I và U: I   .U  gọi là độ dẫn điện Độ dẫn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng di chuyển của các hạt điện tích qua một môi trường vật chất khi có lực tác động vào các hạt điện tích. Điện trở suất là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở chuyển động có hướng của các hạt điện tích trong mỗi chất    0 1   (t  t 0 ) 0 là điện trở suất ở t0 = 20o C,  là hệ số nhiệt điện trở của chất Điện trở là đại lượng đặc trưng cho khả năng ngăn cản dòng điện trong mạch và tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện, tỷ lệ thuận với điện trở suất 1 U R Suy ra I  R  R  R0 1   (t  t 0 )  R0 là điện trở của dây dẫn ở nhiệt độ t0 = 200C. l R l là chiều dài dây dẫn, S là tiết diện dây dẫn S
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.2. Định luật Ohm Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ có điện trở Cách ghép điện trở
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.2. Định luật Ohm 4.2.1. Định luật Ohm tổng quát cho mạch kín ,r  A  q  It  2   A  Q    I (R  r) Q  RI t  rI t  2  Suy ra I R Rr Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó. Gọi U= R  U    Ir Acoich U r Hiệu suất của nguồn H   1 I A  
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.2. Định luật Ohm 4.2.1.Định luật Ohm tổng quát cho đoạn mạch có nguồn điện ,r R A  B U AB     I ( R  r ) A  ,r B R Lưu ý: - Đi từ A đến B gặp cực dương của nguồn thì lấy dấu + - Đi từ A đến B gặp cực âm của nguồn thì lấy dấu – - Đi từ A đến B cùng chiều dòng điện thì lấy + - Đi từ A đến B ngược chiều dòng điện thì lấy - Nếu dòng điện đi vào cực âm của nguồn thì ta nói đây là nguồn phát điện. Ngược lại thì ta nói là nguồn thu điện. * Nếu chưa biết chiều dòng điện chạy qua đoạn mạch thì ta giả thiết chiều dòng điện chạy từ A đến B. Sau khi áp dụng định luật Ohm, ta tính được kết quả tìm được dòng điện có giá trị dương thì chiều dòng điện giả thiết là đúng với chiều dòng điện chạy trong đoạn mạch; nếu dòng điện có giá trị âm thì chiều dòng điện chạy qua đoạn mạch ngược chiều với chiều đã giả thiết.
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.2. Định luật Ohm 4.2.1. Định luật Ohm tổng quát cho mạch kín Ví dụ minh họa Cho mạch điện như hình vẽ : trong đó 1 = 6V; r1=1Ω; r2=3Ω; R1=R2=R3=6Ω. Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V. Tính suất điện động 2. E1,r1 E2,r2 D I 1,r1 2,r2 Giải V R3 R ( R  R3 ) R1 R 2 1  4 I1 B R2  R1  R3 A C I1 R2 1 I U AB  I1 ( R1  R2 )  I 2 R2    ; I  I1  I 2  I1  I2 I 2 R1  R3 2 3 R2 UCD = UCA + UAD = -R1I1+  1 – r1I = 6 -3I H.1 U CD  3V  6  3I  3  I  1A; I  3 A - Với I= 1A: 1 + 2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => 2 = 2V - Với I = 3A: 1 + 2 =8 *3 = 24 => 2 = 18V
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 2. Định luật Ohm 4.2.2. Định luật Ohm dạng vi phân
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.3. Dòng điện trong các vật liệu điện 4.3.1.Dòng điện trong kim loại Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của lực điện trường
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.3. Dòng điện trong các vật liệu điện 4.3.2. Dòng điện trong chất bán dẫn Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng dịch chuyển của các electron và các lỗ trống dưới tác dụng của lực điện trường
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.4. Định luật Kirchhoff 4.4.1. Định luật Kirschoff 2 về điện thế (Kirchhoff's Voltage Law, KVL) Còn gọi là hệ quả của nguyên lý bảo toàn năng lượng: Công của lực điện dịch chuyển 1 đơn vị điện tích dương (1C) theo một đường cong kín bằng không. Phát biểu: Đi theo một vòng mạch kín (mắt mạch) với chiều f tùy ý, tổng đại số các suất điện động và tổng đại số các độ giảm điện thế luôn bằng 0.    I R k k 0 Quy ước: Chọn 1 chiều đi của vòng mạch (chiều f), dòng điện nào có cùng chiều đi với chiều đi của vòng sẽ mang dấu (+) và ngược lại sẽ mang dấu (-). Sđđ mang dấu (+) nếu chiều từ cực dương sang cực âm trùng với chiều f và ngược lại sẽ mang dấu (-).
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.4. Định luật Kirchhoff 4.4.2. Định luật Kirschoff 1 về dòng điện cho 1 nút (Kirchhoff's Current Law, KCL) Còn gọi là định luật bảo toàn điện tích viết cho dòng điện không đổi. Lưu ý: Một mạch điện gồm hai hay nhiều phần tử nối với nhau, các phần tử trong mạch tạo thành những nhánh. Giao điểm của hai hay nhiều nhánh được gọi là nút. Phát biểu: Tổng đại số những dòng điện đi qua 1 nút phải bằng 0 I k 0 Quy ước: Dòng điện đi vào nút có dấu (+) và dòng điện đi ra khỏi nút có dấu (-). Hoặc ta có thể quy ước ngược lại. Tổng các dòng điện đi vào một nút bằng tổng các dòng điện đi ra khỏi nút đó. I1  I 5  I 2  I 3  I 4  0  I1  I 5  I 2  I 3  I 4
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.4. Định luật Kirchhoff Ví dụ áp dụng Cho mạch như hình vẽ. Tìm dòng điện chạy qua mỗi điện trở, biết điện trở trong của mỗi nguồn không đáng kể. - Dòng điện đi qua nhánh ABC là i1 , qua nhánh CA là i2, qua nhánh CDA là i3 . -Áp dụng KCL : Tại nút C thì i1= i2 + (i1-i2). Tại nút A thì i1=i2+i3, do vậy i3=i1-i2 Áp dụng KVL cho vòng kín ABC: 10i1 + 4i2 - 20 = 0 (1) và áp dụng cho vòng kín ACD: – 4i2 + 8i3 -12=0 hay -4i2+8(i1-i2)=12 suy ra: 8i1 – 12i2 - 12 =0 (2) Giải hệ (1) và (2) i1 = 1.895 A i2 = 0.263 A i3 = i1 – i2 = 1.895 – 0.263 = 1.632 A
Chương 4. Dòng điện và nguồn điện Bài 4.5. Các loại nguồn điện Các loại nguồn điện

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.