intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

GIÁO ÁN MÔN LÝ: CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

Chia sẻ: Camthudanvip Camthudanvip | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST
Báo xấu
112
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đế n “Dòng điện không đổi” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến thức này, phần lớn được khai thác từ Internet. Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế tối ưu nhất. Thời gian cho chương này là 1 buổi (4 tiết)...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO ÁN MÔN LÝ: CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

  1. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI I. MỤC TIÊU - SV hiểu rõ và sâu sắc những kiến thức Vật lí được trình bày trong chương theo tinh thần của vật lí học phổ thông - SV có được những kỹ năng về thiết kế bài dạy và tổ chức dạy học theo tinh thần đổi mới hiện nay. II. GIỚI THIỆU CHUNG Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đế n “Dòng điện không đổi” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến thức này, phần lớn được khai thác từ Internet. Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế tối ưu nhất. Thời gian cho chương này là 1 buổi (4 tiết) III. TÀI LIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐỂ HỌC TẬP Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Tài liệu bồi d ưỡng thay sách giáo khoa Vật lí 11, Phụ lục IV. HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1: Phân tích kiến thức có trong chương  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 4a - HV làm việc theo nhóm bằng cách đọc tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận  Thông tin cho hoạt động: -Phụ lục Hoạt động 2: Thiết kế bài dạy học  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương được trình bày trong Phụ lục . - Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế  Thông tin cho hoạt động : - Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục Hoạt động 3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình  Nhiệm vụ: - Mỗi nhóm cử đại diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình - Các nhóm khác góp ý, bổ sung  Thông tin cho hoạt động: “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  2. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) - Bản thiết kế có được từ các nhóm V. ĐÁNH GIÁ - GgV đánh giá tinh thần và thái độ làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà các nhóm có được. - Thông tin phản hồi của đánh giá môđun: Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài dạy học. 2. Dòng điện không đổi 2.1. Dòng điện Khái niệm dòng điện cùng với khái niệm hiệu điện thế được Ampe đưa vào vật lí học lần đầu tiên vào năm 1826 trong công trình mang tên " Lí thuyết các hiện tượng điện động lực học, rút ra thuần tuý bằng thí nghiệm ". Thời đó, dòng điện chưa được định nghĩa đầy đủ như hiện nay : “Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện”. 2.1.1. Bản chất Trong môi trường dẫn điện, các hạt mang điện tự do luôn luôn chuyển động nhi ệt hỗn lọan. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, chúng sẽ chuyển động có hướng: các hạt  mang điện dương sẽ chuyển động theo chiều điện trường E , các hạt mang điện âm sẽ chuyển động theo chiều ngược lại. Dòng các hạt mang điện chuy ển động có hướng như vậy gọi là dòng điện . Dòng điện tuy là dòng của hạt mang điện chuyển động nhưng không phải mọi điện tích chuyển động đều tạo nên dòng điện. Ví dụ: Các electron dẫn trong một đoạn dây đồng cô lập về điện chuyển động hỗn loạn với vận tốc rất lớn nhưng không có sự truyền điện tích thực sự theo một hướng nào nên không có dòng điện. Các hạt mang điện tích khác dấu nhau chuyển động theo chiều ngược nhau nên ta phải chọn một trong hai dòng điện tích để biểu thị chiều dòng điện. Theo quy ước lịch sử, chiều của dòng điện là chiều dịch chuyển của các hạt tải điện dương (hay ngược với chiều chuyển động của hạt mang điện âm ). Như vậy, trong dây dẫn kim loại, chiều dòng điện ngược với chiều dịch chuyển của các electron tự do. Quy ước này có thể chấp nhận được, vì một hạt mang điện tích dương chuyển động từ trái sang phải có Hình 1.3. Hình ảnh ống dòng cùng một tác dụng như một hạt điện tích âm chuyển động từ phải sang trái. Quỹ đạo của hạt điện được gọi là đường dòng. Tập hợp các đường dòng tựa trên các đường cong kín tạo th ành một ống dòng (Hình 1.3). Dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đổi. Bản chất của dòng điện trong các môi trường khác nhau thì khác nhau. 2.1.2. Tác dụng của dòng điện Tùy theo môi trường dòng điện đi qua sẽ s inh ra những tác dụng khác nhau: tác dụng hoá, tác dụng nhiệt, tác dụng sinh lí… -Tác dụng từ: Đây là tác dụng đặc trưng và cơ bản nhất của dòng điện. Biểu hiện tác dụng từ của dòng điện là bất kỳ dòng điện trong môi trường nào cũng gây ra từ trường trong khoảng không gian xung quanh nó. Vì vậy, tác dụng từ là dấu hiệu đặc trưng nhất để nhận biết dòng điện . Có thể quan sát được tác dụng từ trong mọi trường hợp khác nhau của “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  3. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) dòng điện, không phụ thuộc bản chất vật dẫn. Dựa trên tác dụng này người ta chế tạo các thiết bị điện, các dụng cụ dùng điện như đồng hồ đo điện, nam châm điện, chuông điện... -Tác dụng hóa học: Khi dòng điện đi qua dung dịch chất điện phân thì chất này bị phân li thành các ion dương và âm, đó là tác dụng hóa học của dòng điện. Ví dụ: Khi dòng điện đi qua dung dịch CuSO4 thì đồng bị tách ra khỏi dung dịch để tạo lớp đồng bám trên thỏi than nối với cực âm.Tác dụng hóa học của dòng điện là cơ sở của việc mạ điệ n như mạ vàng, mạ đồng, mạ bạc... để chống gỉ và làm đồ trang sức. -Tác dụng nhiệt: Khi dòng điện truyền qua vật dẫn thì làm vật dẫn nóng lên và tỏa nhiệt ra xung quanh. Bàn là, bếp điện... là những dụng cụ được chế tạo dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. -Ngoài ra, các tác dụng trên dẫn đến tác dụng cơ học và sinh lí của dòng điện. Nếu để dòng điện đi qua cơ thể người thì dòng điện sẽ làm các cơ co giật, có thể làm tim ngừng đập, ngạt thở và thần kinh tê liệt. Như vậy, dòng điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng của con người. Do đó phải hết sức thận trọng khi sử dụng điện, đặc biệt là các mạng điện có điện áp lớn như mạng điện sinh hoạt. Tuy nhiên, trong y học người ta sử dụng tác dụng sinh lí của dòng điện thích hợp để chữa một số bệnh . Hình 2 Một số thiết bị ứng dụng các tác dụng của dòng điện 2.1.3. Đại lượng đặc trưng của dòng điện Để đặc trưng cho độ mạnh , yếu và phương, chiều của dòng điện, người ta đưa ra hai đại lượng vật lí là cường độ dòng điện và mật độ dòng điện . -Cường độ dòng điện : được xác định bằng thương số giữa điện lượng q dịch chuyển tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t và khoảng thời gian đó : “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để người ” lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiềuHình 1.5
  4. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) q I (2) t ( t : khoảng thời gian điện lượng q chuyển qua). Cường độ dòng điện theo định nghĩa trên là một đại lượng vô hướng vì cả điện tích và thời gian ở trong phương trình đó đều là vô hướng. Khi biểu thị dòng điện trong một dây dẫn, nó thường được đánh dấu bằng một mũi tên chỉ chiều chuyển động của hạt tải điện . Lịch sử đã quy ước: chiều dòng điện được vẽ theo chiều chuyển động của hạt tải điện dương (positive charge). Tuy nhiên, các mũi tên vẽ như vậy không phải là vectơ vì c húng không tuân theo các quy tắc về cộng vectơ. Khi một vật dẫn tách thành hai nhánh ở chỗ tiếp xúc hình bên, do điện tích được bảo toàn, độ lớn của các dòng trong nhánh rẽ cộng lại phải bằng độ lớn của dòng trong nhánh chính hay I1 = I2 + I3 (3) Nếu bẻ cong hoặc định hướng lại các dây trong không gian thì vẫn không làm thay đổi tính đúng đắn của công thức (3). Các mũi tên dòng điện không phải là các vectơ; chúng chỉ cho biết chiều của đường dòng dọc theo một dây dẫn chứ không phải chiều trong không gian. Nói chung, chiều và cường độ dòng điện có thể thay đổi theo thời gian. Trong giới hạn của chương trình THPT , chúng ta chỉ nghiên cứu về dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đổi . Đối với dòng điện không đổi, công thức cường độ dòng điện (2) trở thành: q I (4) t trong đó q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn tro ng khoản g thời gian t. Trong hệ SI, đơn vị cường độ dòng điện là ampe Hình 1.7 (A). Để đo dòng điện trong mạch trong mạch người ta sử dụng ampe kế (ammeter) và mắc nối tiếp (in series) với đoạn mạch cần đo dòng điện. R A B “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  5. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Có các loại ampe kế sau: 7 -Amper kế nhiệt Cấu tạo dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. 8 Gồm những bộ phận sau: Dây kim loại 1 làm bằng vật liệu đàn hồi không bị ô -xi hóa, hai đầu được gắn vào các 2 1 3 mấu kim loại 2 và 3. Sợi dây 4 vắt qua ròng rọc 5 nối điểm giữa của dây 1 với lò xo 6. Trên ròng rọc 5 có gắn 5 4 một kim chỉ thị 7 quay trên bảng chia độ 8 (Hình 4) Khi có dòng điện chạy qua dây 1 thì nó bị nóng 6 lên và dãn ra kéo theo dây 4 dịch chuyển và làm quay ròng rọc 5. Kim chỉ thị sẽ quay lệch một góc nào đó. Cường độ dòng điện trong mạch là số chỉ của kim trên Hình 4. Ampe kế nhiệt thang chia độ. -Ampe kế truyền thống Ampe kế truyền thống, còn gọi là Gavanô kế, là một bộ chuyển đổi từ cường độ dò ng điện sang chuyển động quay trong một cung của một cuộn dây nằm trong từ trường.Thường dùng ampe kế này để đo cường đ ộ của dòng điện một chiều chạy trong một mạch điện. Cấu tạo: Bộ phận chính là một cuộn dây dẫn, có thể quay quanh một trục, nằm trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây được gắn với một kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Để cho kim ở vị trí số không khi chưa có dòng điện ta dùng lò xo xoắn kéo cuộn dây (hoặc có thể dùng cuộn Hình 5. Ampe kế truyền thống 1: nam dây được gắn với một miếng sắt, chịu châm. 2: lò xo xoắn. 3: chốt giữ lò xo. 4: lực hú t của các nam châm). Khi dòng thước hình cung. 5: cuộn dây dẫn điện. 6: kim điện một chiều chạy qua cuộn dây, dòng điện chịu lực tác động của từ trường (do các điện tích chuyển động bên trong dây dẫn chịu lực Lo-ren) và bị kéo quay về một phía, xoắn lò xo làm quay kim. Số chỉ của đầu kim trên thước đo cho giá trị của cường độ dòng điện qua cuộn dây. Để làm tắt nhanh dao động của kim khi cường độ dòng điện thay đổi, để cho kim quay nhẹ nhàng theo sự thay đổi của dòng điện mà không bị rung cần một cơ chế giảm dao động. Cơ chế thường được dùng là ứng dụn g sự chuyển hóa năng lượng dao động sang nhiệt năng nhờ dòng điện Fu -cô. Cuộn dây được gắn cùng một đĩa kim loại nằm trong từ trường của nam châm. Mọi dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Fu -cô trong đĩa. Dòng này làm nóng đĩa lên, tiêu hao năng lượng dao động và dập tắt dao động. Để giảm điện trở của ampe kế, cuộn dây trong nó được làm rất bé. Cuộn dây đó chỉ chịu được dòng điện nhò, nếu không cuộn dây sẽ bị cháy. Để đo được dòng điện lớn, người “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  6. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) ta mắc song song với cuộn dây này một điện trở nhỏ hơn, gọi là sơn (shunt). Các thang đo cường độ dòng điện khác nhau ứng với các điện trở sơn khác nhau. Trong các ampe kế truyền thống, các điện trở sơn được thiết kế để cường độ dòng điện tối đa qua cuộn dây không quá 50mA. Để khắc phục việc đọc kết quả không c hính xác do kim chỉ trên thước nếu nhìn lệch, một số ampe kế lắp thêm gương tạo ra ảnh của kim nằm sau thước đo. Với ampe kế loại này, kết quả đo chính xác được đọc khi nhìn thấy ảnh của kim nằm trùng với kim. -Ampe kế sắt từ Cấu tạo từ hai thanh sắt non nằm bên trong một ống dây. Một thanh được cố định còn thanh kia gắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Khi có dòng điện qua ống dây, dòng điện sinh ra một từ trường trong ống. Từ trường này gây nên cảm ứng sắt từ trên ha i thanh sắt, biến chúng thành các nam châm cùng chiều. Hai nam châm cùng chiều luôn đẩy nhau, không phụ thuộc vào chiều dòng điện qua ống dây. Vì lực đẩy này, thanh nam châm di động quay và góc quay tương ứng với cường độ dòng điện qua ống dây. Ampe kế sắt từ có thể đo dòng xoay chiều, do góc quay của kim không phụ thuộc chiều dòng điện Đồng hồ vạn năng điện tử có thể dùng làm ampe kế (Ampe kế điện tử). Bản chất hoạt động của loại ampe kế này có thể mô tả là một vôn kế điện tử đo hiệu điện thế do dòng điệ n gây ra trên một điện trở nhỏ gọi là sơn. Các thang đo khác nhau được điều chỉnh bằng việc chọn các sơn khác nhau. Cường độ dòng điện được suy ra từ biểu thức của định luật Ôm qua việc đo được hiệu điện thế. Hình 6. Ampe kế -Ampe kế kìm: Trong dòng điện xoay chiều, từ điện tử trường biến thiên sinh ra bởi dòng điện có thể gây cảm ứng điện từ lên một cuộn cảm nằm gần dòng điện. Đây là cơ chế hoạt động của Ampe kế kìm . (Hình 1.7. Ampe kế kìm ) - Mật độ dòng điện : Mật độ dòng điện j là đại lượng đo bằng điện tích đi qua một đơn vị diện tích mặt của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Mật độ dòng điện j là đại I lượng vectơ. Về độ lớn j  , trong đó S là tiết diện ngang của vật dẫn. Trong hệ SI, đơn S vị của mật độ dòng điện là ampe trên mét vuông (A/m 2). 2.1.4. Tốc độ dịch chuyển (vận tốc trôi) Dòng điện có chiều nhất định nhưng các hạt tải điện đơn lẻ trong dòng điện không nhất thiết chuyển động thẳng the o 1 đường. Ví dụ như trong kim loại, electron chuyển động zigzag (Hình1.8), “va đập” từ nguyên tử này sang nguyên tử khác; chỉ quan sát trên tổng thể mới thấy xu hướng chung của chúng là dịch chuyển có hướng theo sự định hướng của điện trường . Vận tốc trôi của electron được xác định bởi: “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ” Hình 1.8
  7. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) q (nAx)e I   nAevd t x (5) d trong đó: I là cường độ dòng điện (A), x là chiều dài đoạn dây được xét (m), n là số hạt electron trong một đơn vị thể tích, A là diện tích tiết diện của dây dẫn điện (m2), vd là tốc độ dịch chuyển (trôi) của các hạt tải điện (m/s). Từ công thức trên có thể tính được tốc độ dịch chuyển của các electron dẫn trong dây đồng có đường kính 1,8mm mang dòng điện I=1,3A là v=3,8.10-5m/s (=14cm/h) Hình1.9 nhỏ hơn rất nhiều với vận tốc của electron chuyển động nhiệt hỗn loạn (cỡ 106m/s). Người ta cũng tính toán được các electron chuyển động trong đèn bóng hình của tivi theo đường gần thẳng với tốc độ cỡ 1/10 tốc độ ánh sáng (=3.107m/s). Như vậy, các electron dẫn có thể dịch chuyển nhanh hoặc chậm phụ thuộc vào đặc điểm của vật dẫn và cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn đó. Lưu ý: Vận tốc trôi của electron không phải là tốc độ truyền thông tin của nó. Theo điện động lực học lượng tử, các electron truyền tương tác với nhau thông qua hạt photon. Vì vậy, tốc độ truyền thông tin của dòng điện trong dây dẫn nhanh gần bằng tốc độ ánh sáng. Sự dịch chuyển, có thể là nhanh hoặc chậm, của một electron ở một đầu dây sẽ nhanh chóng được biết đến bởi một electron ở đầu dây bên kia thông qua sự truyền tương tác này. Ví dụ như khi bật công tắc đèn, đèn sáng ngay lập tức. Điều này có nghĩa là tốc độ truyền thông tin của dòng điện là rất lớn, gần như tức thời, còn chuyển động của các electron trong dây dẫn chậm hơn rất nhiều so với tốc độ này. 2.1.5. Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở Năm 1826 nhà bác học người Đức G.S Ôm (1789-1854) đã thiết lập được bằng thực nghiệm định luật Ôm cho đoạn mạch vật dẫn: dòng điện I trong vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U ở hai đầu vật dẫn : I=GU. Hệ số tỉ lệ G được gọi là độ dẫn điện của vật dẫn, còn đại lượng tỉ lệ nghịch của độ dẫn điện gọi là điện trở Hình 8 G.S. Ôm (1789-1854) “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  8. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) 1 U (resistance, resistor) của vật dẫn: R= và công thức định luật Ôm là: I  Trong G R công thức do Ôm tìm ra, điện trở R có giá trị là một hằng số đối với một vật dẫn đã cho và không phụ thuộc vào hiệu điện thế (potential difference, voltage) đặt vào đoạn mạch. Đặc tuyến vôn -ampe của nó là một đường thẳng. Nội dung định luật Ôm cho đoạn mạch thuần điện trở được phát biểu đầy đủ như sau: "Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R : U I (6) R U  V A  VB  IR (7) Tích IR được gọi là độ giảm điện thế ( độ giảm thế) trên điện trở R Mọi vật liệu dẫn điện tuân theo định luật khi điện trở suất của nó không phụ vào độ lớn và chiều của điện trường đặt lên nó. Tất cả các vật liệu đồng chất bất kể là chất dẫn điện như đồng hay là chất bán dẫn như silic (sạch hay pha tạp) đều tuân theo định luật Ôm trong một khoảng giá trị nào đó của điện trường. Định luật Ôm không còn đúng khi vật dẫn là điốt bán dẫn có chuyển tiếp p-n hoặc khi điện trường trong vật dẫn quá mạnh. I I(A) (A) 0 U(V) U (V) Đặc tuyến vôn – ampe của một đoạn dây dẫn ở nhiệt độ không đổi http://phet.colorado.edu/vi/simulation/ohms-law Thí nghiệm chứng tỏ giữa điện trở R của một đoạn dây dẫn đồng tính tiết diện đều tỉ lệ thuận với chiều dài l và tỉ lệ nghịch với tiết diện vuông góc S của đoạn dây dẫn: l R   , trong đó  gọi là điện trở suất của chất làm dây dẫn đó. S “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  9. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) http://phet.colorado.edu/vi/simulation/resistance-in-a-wire Điện trở suất của một chất là đại lượng đặc trưng cho tính dẫn điện của chất đó. Giá trị của nó biến thiên theo nhiệt độ. Đối với đa số kim loại , sự phụ thuộc này được diễn tả theo qui luật    o (1  t ) trong đó  o là điện trở suất ở 0oC,  là điện trở suất ở toC, 1  là hệ số nhiệt điện trở (với kim loại:  >0, với chất điện phân: 
  10. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) 2.2. Nguồn điện 2.2.1. Nguồn điện Như đã biết, muốn có sự cân bằng điện tích trong vật dẫn thì hiệu điện thế giữa hai điểm bất kỳ (VA – VB ) của vật dẫn phải bằng không. Nếu điều kiện này bị vi phạm thì sự cân bằng điện tích không còn nữa và trong v ật dẫn xảy ra sự dịch chuyển điện tích tạo ra dòng điện. Như vậy, muốn có dòng điện trong vật dẫn thì phải tạo ra ở hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế. Tuy nhiên, trong một số ít trường hợp ở môi trường dẫn điện không đồng nhất (do phân bố mật độ hạt tải đ iện không đều, hoặc do nhiệt độ không đồng đều) sẽ có sự khuếch tán của các êlectron tự do tạo ra các dòng điện cục bộ. Cơ chế để tạo ra hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện đó là nguồn điện hay máy phát điện và nguyên nhân tác dụng trong nguồn gọi là suất điện động . Nguồn điện bao giờ cũng có hai cực luôn luôn ở trạng thái nhiễm điện trái dấu và giữa hai cực đó có một hiệu điện thế. Để tạo ra các cực nhiễm điện như vậy cần thực hiện một công để tách các electron ra khỏi nguyên tử trung hòa, rồi chuyển các êlectron và ion dương được tạo thành như thế ra khỏi mỗi cực. Vì lực điện tác dụng giữa các electron và ion dương là lực hút nên để tách chúng ra xa nhau cần phải có những lực mà bản chất không phải là lực tĩnh điện, nên ta gọi là “lực lạ ”. Nếu xét theo quan điểm năng lượng thì ta cũng thấy rằng cần phải có "lực lạ" để duy trì dòng điện. Ta đã biết điện trường tĩnh là trường thế, nên công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích theo một đường cong kín là bằng không, thế nhưng dòng điện chạy trong dây dẫn làm dây dẫn nóng lên tức là tỏa năng lượng. Vì vậy , cần phải có nguồn điện, trong đó ngoài lực Cu-lông ra còn có một lực khác mà công của lực này dọc theo đường cong kín là khác không, lực ấy ta gọi là “lực lạ”, nghĩa là lực này cung cấp năng lượng cho các hạt mang điện để chúng nhường cho vật dẫn khi chuyển dời trong vật dẫn. Trong các loại nguồn điện khác nhau thì “lực lạ”có bản chất khác nhau và quá trình thực hiện công của lực lạ đó gắn liền với quá trình chuyển hóa từ một dạng năng lượng nào đó thà nh năng lượng điện. Năng lượng đó có thể là hoá năng như trong pin, acquy: lực lạ là lực tương tác phân tử ( lực hóa học). Trong máy phát điện, lực lạ là lực điện từ tác dụng lên các electron chuyển động trong dây dẫn. Đó có thể là cơ năng như trong máy phát tĩnh điện hoặc nhiệt năng như trong pin nhiệt điện. Đó có thể là quang năng như trong pin quang điện (pin mặt trời). Bây giờ nếu nối hai cực của nguồn điện đó với nhau bằng vật dẫn để tạo thành mạch kín thì trong mạch sẽ có dòng điện. “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  11. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) http://www.learnerstv.com/animation/animation.php?ani=85&cat=physics Hình 17 Pin Lơclăngsê Pin Lithium Hình 18 Một số acqui 2.2.2. Suất điện động của nguồn điện Để đặc trưng cho khả năng sinh công của lực lạ bên trong nguồn đ iện, người ta đưa ra khái niệm suất điện động của nguồn điện kí hiệu là: A ε q Vậy suất điện động của nguồn điện là đại lượng đo bằng thương số của công A của các lực lạ làm di chuyển điện tích dương q bên trong nguồn điện và độ lớn của điệ n tích dương q đó. Nguồn điện đầu tiên sinh ra dòng điện không đổi khá lớn và tồn tại cho đến ngày nay là pin và acquy, gọi chung là nguồn điện hóa học. 2.3. Pin và acqui 2.3.1. Hiệu điện thế điện hóa Xét một mạch điện gồm kim loại ( vật dẫn loại 1) và dung dịch điện phân ( vật dẫn loại 2 ) (nguồn điện hóa học ). (Electrochemical Cells). Thí nghiệm chứng tỏ rằng khi một thanh kim loại bất kì tiếp xúc với một chất điện phân thì trên thanh kim loại và chất điện phân xuất hiện các điện tích trái dấu. Khi đó, tha nh kim loại có một điện thế xác định đối với chất điện phân gọi là thế điện hóa . Giữa thanh kim loại và chất điện “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  12. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như Zn một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Z phân có một hiệu điện thế điện hóa . n Có thể giải thích sự xuất hiện hiệu điện thế điện hóa như sau: Xét một thanh kim loại nhúng trong dung dị ch muối của kim loại đó, ví dụ thanh kẽm (Zn) trong dung dịch kẽm sunfat (ZnSO4) (Hình 21). Vì các phân tử nước là những phân tử có mômen lưỡng cực lớn, đến bao quanh các iôn Zn+2 của kim loại và kéo chúng ra khỏi thanh kẽm, giống như chúng đã kéo các ion Zn2+ ZnSO4 2- và SO4 tách ra khỏi các phân tử ZnSO 4 trong dung dịch. Song song với quá trình đó có quá Hình 21 trình ngược lại, các ion Zn 2+ có trong dung dịch chuyển động nhiệt hỗn loạn đến gặp thanh kẽm và nhập vào thanh kẽm. Thí nghiệm chứng tỏ rằng, lúc đầu dòng ion Zn2+ đi từ thanh kẽm ra dung dịch lớn hơn dòng ion Zn 2+ đi ngược lại và thanh kẽm được tích điện âm. Như vậy, trong một lớp mỏng của dung dịch điện phân tiếp xúc với thanh kẽm xuất hiện một điện trường. Điện trường này ngăn cản sự chuyển động của các ion kẽm từ thanh kẽm ra dung dịch và tăng cường chuyển động ngược lại của các ion kẽm từ dung dịch vào thanh kẽm. Khi điện thế của thanh kẽm đối với dung dịch đạt tới một giá trị nào đó thì hai dòng ion đó sẽ bằng nhau, giữa thanh kẽm và dung dịch điện phân th iết lập một sự cân bằng động. Điện thế ứng với sự cân bằng động đó là thế điện hóa của kẽm đối với dung dịch ZnSO 4. Thế điện hóa có độ lớn và dấu phụ thuộc vào bản chất của kim loại, bản chất dung dịch và nồng độ của dung dịch điện phân . Với nồng độ dung d ịch như nhau, thế điện hóa chỉ phụ thuộc vào bản chất của kim loại và đặc trưng cho khả năng nhả ion của nó vào dung dịch. Khi chọn một dung dịch có nồng độ chuẩn tức là chứa một mol kim loại trong một lít dung dịch thì thế điện hóa của kim loại đối với du ng dịch đó gọi là thế điện hóa chuẩn tuyệt đối V ch. Biết thế điện hóa chuẩn tuyệt đối của kim loại ta có thể tính được thế điện hóa của nó đối với một dung dịch có nồng độ tùy ý. Dưới đây là bảng các giá trị thế điện hóa chuẩn tuyệt đối của một số kim loại: Kim loại Vch (V) Kim loại Vch (V) Na -2,7 Pb -0,13 Zn -0,74 Cu 0,34 Cd -0,4 Ag 0,8 Khi nhúng hai thanh kim loại khác nhau vào dung dịch điện phân, do thế điện hóa của các kim loại khác nhau là khác nhau nên giữa hai thanh đó có một hiệu điện thế điệ n hóa xác định. Trên cơ sở đó, người ta chế tạo các loại pin điện hóa (nguồn điện hóa học) trong đó lực hóa học đóng vai trò là lực lạ. Ta xét hai loại pin điện hóa đơn giản là pin Vôn-ta và acqui chì. 2.3.2. Pin Vôn-ta (Alessandro Volta) Pin Vôn-ta là nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên (năm 1795). Nó gồm hai cực, một cực bằng kẽm ( Zn) và một cực bằng đồng ( Cu) nhúng trong dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng. “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  13. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Do tác dụng hóa học, các ion Zn2+ từ thanh kẽm đi vào Zn dung dịch H2SO4 làm cho lớp dung dịch tiếp giáp với thanh kẽm Cu tích điện dương. Thanh kẽm Zn thừa electron nên tích điện âm. Giữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung dịch đến thanh kẽm. Điệ n trường này ngăn cản sự dịch chuyển tiếp theo của các ion Zn 2+ từ thanh kẽm vào dung dịch đồng thời H Zn2+ 2+ 2SO4 tăng cường sự dịch chuyển ngược lại của các ion Zn từ dung dịch vào thanh kẽm. Sự cân bằng điện hóa được thiết lập khi số ion đi ra khỏi thanh kẽm và số ion đi vào thanh kẽm bằng nhau. Hình 22 Pin Vônta Lúc đó giữa thanh kẽm và dung dịch có hiệu điện thế điện hóa khoảng U1= -0,74V. Còn ở thanh đồng (Cu) thì các ion H+ có trong dung dịch tới bám vào cực đồng và thu lấy các electron có trong thanh đồng, thanh đồng (Cu) mất H2SO4 nên tích điện electron dương. Khi cân bằng hóa học được thiết lập, giữa thanh đồng và dung dịch có hiệu điện thế khoảng U 2=0,34V. Kết quả là giữa hai cực của pin Vôn-ta có hiệu điện thế xác định khoảng U=U 2-U1  1,1V. Đó chính là suất điện động của pin Vôn -ta. http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/electricalcell/index.html Khi nối các cực của pin Vôn-ta với nhau (hay với điện trở ngoài) thành mạch kín người ta thấy sau một thời gian cường độ dòng điện trong mạch bị giảm dần . Nguyên nhân là do khi pin hoạt động, iôn dương H+ trong dung dịch H 2SO4 di chuyển theo hướng từ cực kẽm sang cực đồng, bám vào cực đồng tạo thành bọt kh í hydrô bao quanh cực đồng gây ra 2 tác dụng :  Một là hiđrô cũng giống như kim loại có khả năng phóng các iôn của nó ngược lại vào dung dịch, vì thế xuất hiện một suất điện động phụ hướng ngược chiều với suất điện động của pin. Có thể nói rằng trước khi đóng mạch điện của pin ta có các cực đồng và kẽm nhưng sau khi đóng kín mạch pin một thời gian ta lại có các cực hiđrô và kẽm. Vì thế điện hóa của hiđr ô nhỏ hơn thế điện hóa của đồng là 0,34V nên khi pin hoạt động suất điện động của nó giảm từ trị số ban đầu 1,1V x uống còn khoảng 0,8V.  Hai là, màng hiđrô bao bọc quanh cực dương làm tăng điện trở trong của pin và vì vậy cường độ dòng điện giảm đi . Hiện tượng trên gọi là sự phân cực của pin . Để khử hiện tượng phân cực (khử hiđrô bao quanh cực đồng) có hại nói trên phải tìm cách ngăn để hiđrô không tụ lại trên cực dương (Cu). Hiện nay có hai phương pháp thường dùng để khử sự phân cực của pin là : -Dùng hai dung dịch điện phân để không xảy ra sự biến đổi cấu tạo của cực . Đó là trường hợp của pin Daniell (Đanien) có cấu tạo gồm một cực đồng Cu nhúng trong dung dịch CuSO4 và một cực kẽm Zn nhúng trong dung dịch ZnSO4, Hai dung dịch này được ngăn với nhau bằng một vách xốp để hai dung dịch này không trộn vào nhau nhưng không ngăn cản sự chuyển động của các iôn. Lúc này cực đồng lại hiện ra Cu và cực kẽm thì bị ăn mòn và tan dần vào dung dịch, nghĩa là cấu tạo các cực của pin không thay đổi khi nó hoạt động. http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/daniellcell/index.html -Dùng chất khử cực hóa học, đó là những chất ôxi hóa mạnh để khử hiđrô . Đó “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  14. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) là trường hợp của pin Leclancé (Georges Leclanché) có cực âm là kẽm và cực dương là một thanh than bao bọc xung quanh bởi một hỗn hợp đã nén chặt gồm MnO 2 (Mangan Oxide) và graphít (để khử cực và tăng độ dẫn điện). Dung dịch điện phân là NH 4Cl (Ammonium Chloride). Thế điện hóa của MnO 2 là 0,71V và của Zn là -0,77V nên suất điện động của pin Lơclăngsê là E=1,5V. Khi pin hoạt động, NH 4Cl bị phân li như sau : NH4Cl  NH4++Cl- Các iôn Cl- đi về phía cực kẽm, kết hợp với iôn Zn2+ do cực kẽm phóng ra tạo thành ZnCl2 : 2Cl- + Zn2+  ZnCl2 Các iôn NH4+ lại bị phân tích : NH4+  NH3 + H+ Các iôn H+ đi về phía cực MnO2 kết hợp với các iôn O 2- do MnO2 nhả ra tạo thành H2O : 2H+ + O2-  H2O Như vậy, hiđrô đã bị MnO 2 ôxi hóa. MnO2 phóng các iôn O2- ra dần dần và biến thành MnO. Như vậy khi pin Leclancé hoạt động thì cực Zn mòn dần và MnO2 biến thành MnO. Để tiện sử dụng, người ta chế tạo pin Leclancé dưới dạng pin khô. Dung dịch NH4Cl được trộn trong một thứ hồ đặc rồi được đóng vào trong một vỏ pin bằng kẽm, vỏ pin này là cực âm (xem hình dưới ). 2.3.3. Ac qui chì (Battery lead-acid) Acqui chì (acqui axít) là loại acqui đơn giản được nhà bác học Pháp Ga ston Planté phát minh vào năm 1859. “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  15. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Hình 23 Cấu tạo của acqui chì Cấu tạo của acquy chì gồm bản cực dương làm bằng dioxid chì (PbO2) màu đỏ nằm phía ngoài và bản cực âm làm bằng chì nguyên chất Pb màu xám, nằm phía trong và được nhúng trong dung dịch H2SO4 loãng (nồng độ 20-30%). Trước khi dùng làm nguồn điện ta phải nạp điện cho acqui. Lúc này acqui đóng vai trò như một máy thu điện, nó tích trữ điện năng dưới dạng hóa năng. Khi nạp điện cho acqui người ta cho dòng điện một chiều đi vào acqui. Dung dịch H2SO4 bị điện phân, làm xuất hiện hiđrô và ôxi ở hai bản cực. Hai bản cực được tích điện trở Hình 24 Sơ đồ bình acquy chì thành hai cực của acqui. Giữa chúng có một hiệu điện thế. Acqui hoạt động giống như một pin điện hóa có suất điện động vào khoảng 2V. Khi nối hai cực của acqui đã nạp điện bằng một dây dẫn thì sẽ có dòng điện chạy trong dây dẫn ngược chiều với dòng điện lúc nạp vào acqui. Do tác dụng hóa học, các bản cực của acqui bị biến đổi. Bản cực dương có lõi là PbO 2 được phủ một lớp PbSO4 do phản ứng hóa học PbO2+H2SO4+2e  PbSO4+SO42-+2H2O “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  16. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Bản cực âm có lõi là Pb cũng được phủ một lớp PbSO4 do phản ứng hóa học: Pb+SO42—2e  PbSO4 Sau một thời gian sử dụng, hai bản cực của acqui có lõi vẫn khác nhau nhưng có lớp vỏ ngoài giống nhau, đều là PbSO 4. Do đó suất điện động của acqui giảm dần. Khi suất điện động này giảm xuống còn 1,85V thì người ta lại nạp điện cho acqui để tiếp tục sử dụng. Như vậy acqui là một nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng dưới dạng hóa năng (lúc nạp điện) để rồi giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện). Mỗi acqui có một dung lượng xác định, đó là điện lượng lớn nhất mà acqui có thể cung cấp được khi nó phát điện. Dung lượng của acqui được đo b ằng ampe.giờ (kí hiệu A.h). Ampe.giờ là điện lượng đo được do dòng điện có cường độ 1A tải đi trong một giờ: 1A.h=3600C. Hiện nay người ta sản xuất acquy khô (AGM). Đó là vẫn acquy chì axit (H 2SO4) được chế tạo dưới d ạng keo và cố định vào chất mang có độ xốp lớn (SiO 2) hoặc được chế tạo thành tấm “điện li” xốp có độ dẫn điện tương đương như dung dịch điện phân lỏng , hoạt động như một khoang chứa chất điện phân dự trữ cho quá trình phóng nạp của acquy . Ưu điểm của acquy khô là là không phải bổ sung nước và khi làm việc thì không rò rĩ dung dịch điện phân nên acquy khô ít phải bảo dưỡng hơn so với acquy dùng dung dịch điện phân lỏng. (AGM ) Absorptive Glass Micro-Fibre batteries are also sometimes called "starved electrolyte" or "dry", because the fibreglass mat is only 95% saturated with Sulfuric acid and there is no excess liquid. http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_%28electricity%29 http://www.splung.com/content/sid/3/page/batteries 2.3.4. Pin sạc (Rechargeable batteries) Hiện nay trên thị trường người ta đang sử dụng phổ biến các loại nguồn điện hóa học khác như pin sạc (secondary cells). Pin Zinc Carbon 1.5V Đây là loại pin đã có từ rất lâu. Pin carbon kẽm có giá rất rẻ. Đây là lựa chọn tốt cho các thiết bị tiêu thụ ít điện năng (đèn pin và đồ chơi). Các loại pin trong nước sản xuất như pin con thỏ , con ó...thường thuộc loại này. Do có điện trở trong cao, bạn không sử dụng loại pin này cho các thiết bị như máy ảnh được. Pin có thể duy trì cho các thiết bị có dòng nhỏ như đồ chơi, bảng điều khiển. Chú ý rằng, nếu dùng lâu mà không kiểm tra, dung dịch điện phân trong pin có thể sẽ chảy ra phá hỏng các tiếp điểm gá pin, nếu chảy vào mạch điện, có thể gây chập, hỏng mạch. Nên kiểm tra thường xuyên 2-3 tháng hoặc thay luôn khi thấy có hiện tượng vỏ pin ẩm hoặc phồng (Có thể pin vẫn còn cung cấp được điện, nhưng nếu để dùng tiếp, pin sẽ chảy) . Mức tự xả của pin t ròn carbon kẽm tối đa là 4%/năm. “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  17. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Pin Alkaline (Pin kiềm) 1.5V. Có thể mua được pin loại này khá dễ dàng. Nếu bạn dùng với máy ảnh số thì thời gian sử dụng sẽ ngắn. Tuy vậy với giá khá rẻ pin Alkaline vẫn là lựa chọn của nhiều người. Pin Alkaline có chất lượng tốt trên thị trường do các hãng danh tiếng như Fuji hay Duracell sản xuất. Khi sử dụng điện áp và khả năng chịu tải của pin alkaline giảm dần dần. Nhờ vậy, người dùng có thể nhận biết được thời điểm hết pin. Pin alkaline có nội trở nhỏ, khả năng chịu tải cao, có thể bảo quản trong nhiều năm, suy yếu trung bình 2%/năm. Pin có thể sử dụng tốt cho những thiết bị tiêu thụ dòng nhỏ như đồng hồ treo tường hoặc điều khiển các loại như tivi, điều hòa... Pin Niken Cadimi (Ni-Cd) 1.2V: Pin Ni- Cd, là pin có nội trở nhỏ do đó rất phù hợp khi dùng với máy ảnh số, đèn flash.... Pin này có số lần sạc lại nhiều nhất, lên tới 1000 lần, tuy nhiên bạn phải cẩn thận khi sử dụng vì pin Ni -Cd rất độc. Một trong số các yếu điểm của pin Ni -Cd là điện thế giảm đột ngột ở c uối chu kỳ xả. Sự giảm đột ngột này không nhanh bằng pin Ni- MH nhưng thấy rõ so với pin Alkaline. Vì vậy, để tránh “cái chết đột ngột này” bạn nên có pin dự phòng khi đi xa hay làm những việc quan trọng. Một đặc điểm Ni - Cd là hiệu ứng nhớ (memory effect). Đây là hiện tượng suy giảm tuổi thọ nhanh chóng nếu không sử dụng pin đúng cách. Hiện tượng này được giải thích như sau: khi bạn sạc pin Ni -Cd với dòng sạc nhỏ hoặc dùng pin không kiệt đã sạc lại thì một số hợp chất hoá học sẽ tích tụ ở cực âm của pin. Nếu bạn tiếp tục sạc kiểu này, các hợp chất tích tụ ngày càng nhiều thêm và làm giảm khả năng tích lũy năng lượng. Cách tốt nhất để tránh hiện tượng này là dùng pin cho đến hết hay xả trước khi sạc. Các bộ sạc pin Ni -Cd tốt thường có nút bấm để xả pin rồi t ự động sạc khi điện áp tụt đến mức thấp nhất. +Pin Ni-MH (Nickel Metal Hidride) 1.2V: Pin Ni-MH dạng “AA” có thể dùng với hầu như tất cả các thiết bị đang dùng pin Alkaline và Ni-Cd. Pin Ni-MH có khả năng lưu trữ năng lượng tốt và nội trở nhỏ. Đây là lực chọn phổ biến vì pin Ni-MH có hiệu ứng nhớ ít hơn Ni -Cd và dung lượng pin cao hơn hai lần pin Ni-Cd. Với pin này bạn có thể sạc bất cứ lúc nào mà không cần phải xả pin.Tuy nhiên nếu dùng liên tục trong tình trạng đó, pin vẫn bị chai. Ngoài ra nó có thể bị hỏng vì nhiệt nếu sạc quá lâu. Bạn nên sử sụng bộ sạc pin chất lượng cao. Có điều khiển tự động để tránh “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  18. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) điều này.Khi mua pin Ni -MH, bạn nên mua các loại có dung lượng cao (cỡ 1800mAh trở lên). Một lưu ý nữa là không nên dùng sạc của pin Ni -Cd cho pin Ni-MH để tránh cháy, nổ pin nhất là khi dùng bộ sạc nhanh. Sau khi sạc, bỏ pin khỏi bộ sạc để tránh hao điện . Pin Silver oxide (oxit bạc) 1.5V. Đôi khi ta thấy Pin này có điện áp 6V hoặc 12V. Đó là do có nhiều pin nhỏ nối tiếp ở bên trong. Pin này hoạt độn g được trong môi trường nhiệt độ thấp, nội trở nhỏ và có khả năng chịu tải xung. Pin oxit bạc có độc tính cao không thông dụng do giá rất đắt. Bạn có thể thấy loại pin này trong một số loại đồng hồ, máy trợ thính, và các máy ảnh tiêu thụ ít năng lượng. Ngoài ra, do pin khi hết không chảy nước nên rất được ưa chuộng khi gắn trực tiếp lên bo mạch như CMOS . Pin Lithium-lon (Li-lon) Điện áp 3.7V Pin Li-ion hiện nay được sử dụng trong nhiều trong các thiết bị cao cấp như điện thoại di động, PDA, máy ảnh đắt tiền và máy tính xách tay...nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn pin Ni -Cd và Ni- MH trên cùng một dung tích, nhưng cũng đắt hơn nhiều do công nghệ chế tạo và chất liệu được sử dụng. Trong mỗi viên pin Li-ion thường có mạch điều khiển quá trình sạc và bảo vệ pin. Một khối Pin máy tính xách tay có thể có nhiều viên Pin (Cell) ghép lại để có được điện áp và dòng đủ lớn. Ví dụ pin có điện áp 14.8V tức là có 4 viên Pin 3.7V nối tiếp nhau (4 cells). Pin Li-ion suy giảm chất lượng theo thời gian bất kể bạn dùng hay không dùng nó . Vì vậy khi mua pin, bạn cần được đảm bảo rằng pin mới được sản xuất. Có thể sạc pin bất cứ lúc nào, đầy hay hết không quan trọng nhưng Pin sẽ giảm chất lượng sau mỗi lần sạc. Đó là lý do tại sao các chương trình kiểm tra pin (Battery monitoring) trên máy tính xách tay đếm cả số lần sạc pin. Thường thì tuổ i thọ của pin khoảng 500 lần sạc, nhưng khi đó pin chỉ còn 20-30% dung lượng so với ban đầu. “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  19. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Pin Lithium-Polymer (Li-Po) 3.7V là thế hệ pin mới và cũng đắt tiền nhất nên chỉ xuất hiện trong các thiết bị PDA và điện thoại di động cao cấp. Pin Li-Po có chất điện phân dạng rắn khác với điện phân lỏng như hầu hết các loại pin khác. Điều đó có nghĩa nó có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so với các loại pin khác và nhà sản xuất có thể chế tạo pin Li-Po với bất kỳ hình dạng nào. Như Pin theo hình bên là Pin cho PDA SONY NR70V. Pin chỉ có chiều dày 2mm. Đựng trong túi Polimer và có dòng cung cấp tới 1200mAh. Pin Li-Po nhẹ và có khả năng lưu trữ năng lượng nhiều hơn bất kỳ l oại pin nào kể trên vì vậy rất được ưa chuộng và sử dụng phổ biến trong các thiết bị cầm tay hiện nay. http://www.thegioipinsac.com/index.php/pin-s/pin-s.html http://www.thegioipin.com/knowledge/s122/tim-hieu-ve-pin.html Hiện nay. người ta còn chế tạo pin nhiên liệu (fuel cell) để sử dung trong quân sự hay du hành vũ trụ. http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%BF_b%C3%A0o_nhi%C3%AAn_li%E1%BB% 87u http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell 2.4. Điện năng và công suất điện. Định luật J oule-Lenz Trong một mạch điện kín bao giờ cũng có hai sự chuyển hóa năng lượng: một ở trong nguồn điện, một ở ngoài nguồn điện. Trong nguồn điện có một dạng năng lượng nào đó (hóa năng, cơ năng, nội năng…) được chuyển hóa thành điện năng. Ở ngo ài nguồn điện (và cả bên trong nguồn điện) điện năng này lại chuyển hóa thành những năng lượng tương đương thuộc dạng khác (nội năng, hóa năng, cơ năng…). Số đo năng lượng ấy biểu thị công của dòng điện. 2.4.1. Công; công suất của dòng điện chạy qua một đo ạn mạch Khi hạt tải điện q di chuyển từ điểm A đến điểm B đặt dưới hiệu điện thế U=VA-VB thì lực điện tác dụng lên các hạt tải điện trong mạch sẽ thực hiện một công là: A=qU Với dòng điện không đổi, ta có q=It còn U là hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch khảo sát. Lúc đó công của dòng điện có cường độ I trong đoạn mạch có hiệu điện thế U đặt vào là: A  UIt . Đó cũng chính là công của lực điện tác dụng lên các hạt tải điện. Vậy: Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện là m di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó . Theo định luật bảo toàn năng lượng, công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng ch ính là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ. A  UIt “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
  20. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Đơn vị của công là jun (J) còn đơn vị của điện năng thường là kilôoát.giờ (kW.h) với: 1kW.h=3.600.000J Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện. Theo định nghĩa nó bằng công của dòng điện thực hiện trong một đơn vị thời gian: A P  UI t Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là công suất điện tiêu thụ của đoạn mạch đó. Đơn vị của công suất là oát (W). 2.4.2. Định luật J oule-Lenx 2.4.2.1.Lịch sử phát minh Năm 1841 nhà vật lí người Anh Jun (1818-1889) đã tiến hành một số thí nghiệm nghiên cứu về lượng nhiệt toả ra trên các dây dẫn và đã rút ra kết luận: " lượng nhiệt toả ra trên dây dẫn tỉ lệ thuận với điện trở và với bình phương cường độ dòng điện ". Thời đó, do các thí nghiệm của Joule chỉ mới thực hiện trong phạm vi hẹp nên kết luận của ông chưa được công nhận. Đến năm 1844, viện sĩ Viện Hàn lâm khoa học Nga Len z (1804- 1865) đã thực hiện rất nhiều thí nghiệm chính xác và cũng đưa ra kết luận như J oule. Vì thế, ngày nay định luật này được gọi là định luật Jun -Lenxơ. 2.4.2.2.Nội dung định luật Khi đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R thì công của lực điện chỉ có tác dụng làm tăng nội năng của vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng và tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh, đó là tác dụng nhiệt của dòng điện. Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: A=Q=UIt=RI2t Vậy: Nhiệt lượng tỏa ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật . Q  RI 2 t Nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn trong thời gian một giây gọi là công suất nhiệt , kí A hiệu P n với Pn   RI 2 t Đơn vị của nhiệt lượng có thể là J hoặc calo (cal), với 1J=0,24cal. Sự toả nhiệt trong các vật dẫn điện có dòng điện chạy qua (gọi là hiệu ứng Joule- Lenz) giữ một vai trò quan trọng trong kĩ thuật. Tất cả các dụng cụ dùng để đốt nóng bằng điện đều dựa vào hiệu ứng Jun -Lenxơ: bếp điện, bàn là điện, lò sưởi điện, hàn điện, đúc điện... Ðèn điện nóng sáng là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng. Tuy “Mỗi con người được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để lại dấu chân trên mặt đất - và in đậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người ”
ADSENSE

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.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2