Lý 11: Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch

1. Tóm tắt lý thuyết

- Toàn mạch là một mạch điện kín gồm: Nguồn điện (E,r) nối với mạch ngoài là các vật dẫn có điện trở tương đương R

- Mắc mạch điện như hình vẽ:

- Thiết lập định luật Ôm cho toàn mạch

• Nguồn điện thực hiện 1 công  \( A = EIt\).

• Nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngoài và điện trở trong của nguồn điện:

 \(Q = R{I^2}t + r{I^2}t.\)

• Theo Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:  

\(Q= A\) hay \(R{I^2}.t + {\rm{ }}r{I^2}.t = EIt\)

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow E = RI + rI = I(R + r)\\
 \Rightarrow I = \frac{E}{{R + r}}
\end{array}\)

- Dùng thí nghiệm chứng minh để thiết lập biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch

- Công thức: \({U_{AB}} = E - Ir\)

a) Biểu thức: \({\mathop{\rm I}\nolimits}  = \frac{E}{{{R_N} + r}}\)        (1)

b) Phát biểu:

• 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.

• Lưu ý:

\(\begin{array}{l}
{\rm{I}} = \frac{E}{{{R_N} + r}}\\
 \Leftrightarrow E = {\rm{I}}({R_N} + r)\\
 \Rightarrow E = {{\rm{U}}_N} + Ir
\end{array}\)

\(E = {U_N}\)  Khi: r = 0 hoặc mạch hở (I = 0)

a) Hiện tượng đoản mạch

• Là hiện tượng nối tắt 2 cực của nguồn bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. 

• Cường độ dòng điện trong mạch kín đạt giá trị lớn nhất khi \({R_N} = 0\) . Khi đó ta nói rằng nguồn điện bị đoản mạch\(I = \frac{E}{r}\)         (2)

• Khi đó:  \(R \approx 0\)   và \({I_{m{\rm{ax}}}} = \frac{E}{r}\)

• Tác hại của hiện tượng đoản mạch là gây lên cháy chập mạch điện, đó chính là một trong những nguyên nhân dẫn tới các vụ cháy .

b) Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng

• Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: \(A{\rm{ }} = {\rm{ }}E.It\)     (3)

• Nhiệt lượng toả ra trên toàn mạch: \(Q = ({R_N} + {\rm{ }}r){I^2}t\)  (4)

• Theo định luật bảo toàn năng lượng thì A = Q.

• Ta có:  \({\mathop{\rm I}\nolimits}  = \frac{E}{{{R_N} + r}}\)

• Như vậy định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

c) Hiệu suất nguồn điện:

\(H = \frac{{{A_{cx}}}}{A}\frac{{{U_N}.It}}{{{\rm{E}}It}} = \frac{{{U_N}}}{{\rm{E}}}\)

Vận dụng: Nếu mạch ngoài chỉ có điện trở RN: \(H = \frac{{{R_N}}}{{{R_N} + r}}\)

Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là r = 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 8,4V. Công suất mạch ngoài là bao nhiêu?

A. P_N = 5,04W

B. P_N = 5,4W

C. P_N = 84W

D. P_N = 204,96W

Hướng dẫn giải:

Cường độ dòng điện trong mạch chính:

I = U/R = 8,4/14 = 0,6 A

Công suất mạch ngoài: P_N = R.I² = 14.0,62 = 5,04 W

⇒ Đáp án: A

2.2. Dạng 2: Xác định điện trở

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

3.2. Bài tập trắc nghiệm

3.3. Trắc nghiệm Online

4. Kết luận