Giáo án môn Vật lý lớp 11 - Tiết 11, 12: Dòng điện không đổi, nguồn điện

CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI
 Bài 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN Tiết 11-12
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa cường độ dòng điện và viết được công thức thể hiện định nghĩa này.
- Nêu được điều kiện để có dòng điện.
- Phát biểu được suất điện động của nguồn điện và viết được công thức thể hiện định nghĩa này.
- Mô tả được cấu tạo chung của các pin điện hoá và cấu tạo của pin Vôn-ta.
- Mô tả được cấu tạo của acquy chì.
2. Kĩ năng
- Giải thích được vì sao nguồn điện có thể duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
- Giải được các bài toán có liên quan đến các hệ thức : I = ; I = và E = .
- Giải thích được sự tạo ra và duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của pin Vôn-ta.
- Giải thích được vì sao acquy là một pin điện hoá nhưng lại có thể sử dụng được nhiều lần.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Xem lại những kiến thức liên quan đến bài dạy.
- Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm hình 7.5.
- Một pin Lơ-clan-sê đã bóc sẵn để cho học sinh quan sát cấu tạo bên trong.
- Một acquy.
- Vẽ phóng to các hình từ 7.6 đến 7.10.
- Các vôn kế cho các nhóm học sinh.
2. Học sinh: Mỗi nhóm học sinh chuẩn bị
- Một nữa quả chanh hay quất đã được bóp nhũn.
- Hai mãnh kim loại khác loại.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Tiết 1.
Hoạt động 1 : Oån định lớp.
Hoạt động 2 : Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động 3 (15 phút) : Tìm hiểu về dòng điện.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 -Dòng điện là gì ? Bản chất của dòng điện trong kim loại? Tác dụng của dòng điện ?Trị số của đại lượng nào cho ta biết độ mạnh hay yếu của dòng điện ?
-GV đề nghị 1 hs đại diện đọc phần trả lời đã chuẩn bị trước đó.
-Cuối cùng GV sửa chữa các câu hỏi trả lời chưa đúng của hs và khẳng định câu trả lời đúng.
-Tiếp nhận câu hỏi và đọc sách và trả lời câu hỏi vào giấy nháp.
-HS 1 trả lời.
-HS 2, hs 3,..nhận xét và bổ sung.
-Ghi chép các kết luận của GV vào vỡ.
I. Dòng điện
+ Dòng điện là dòng chuyển động có hướng của các điện tích.
+ Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do.
+ Qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dương (ngược với chiều chuyển động của các điện tích âm).
+ Các tác dụng của dòng điện : Tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng hoác học, tác dụng cơ học, sinh lí, 
+ Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu của dòng điện.
Hoạt động 4 (15 phút) : Tìm hiểu cường độ dòng điện, dòng điện không đổi.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
* Dựa vào hình vẽ 7.1 sgk vừa giới thiệu vừa phân tích để hướng dẫn hs tìm mối quan hệ I=.
- Cho nhận xét về giá trị của I ?
-Yêu cầu hs phát biểu định nghĩa và viết biểu thức cường độ dòng điện ?
-Yêu cầu hs đọc mục 2.
-Hs trả lời câu C1 và C2 ?
-Phân biệt dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều ?
-Định nghĩa dđiện không đổi ?
-Hãy tìm đơn vị dòng điện và định nghĩa đơn vị dòng điện ?
-Yêu cầu học sinh thực hiện C 3?
-GV kết luận.
-Khi lượng điện tích di chuyển qua tiết diện càng nhiều thì dòng điện càng lớn----> dòng điện càng mạnh.
 Nêu định nghĩa cường độ dòng điện đã học ở lớp 9.
-Phát biểu như nội dung.
-Đọc và nghiên cứu mục 2 sgk 
-Thực hiện C1:Đó là mạch điện kín nối liền các loại pin, acquy.
-Thực hiện C2: Đo cường độ dòng điện bằng Ampe kế, nối ampe kế nối tiếp vào mạch điện tại chổ cần đo, sao cho dòng điện có chiều đi tới chốt (+) và đi ra chốt (-) của ampe kế.
-Dòng điện không đổi là dòng điện chỉ chạy theo 1chiều, còn dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian.
-Định nghĩa: Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian.
 Cường độ dòng điện của dòng điện không đổi: I = .
-Trong hệ SI, nếu lấy q = 1C, t=1s => 
-Tính :I =
-Ghi nhận đơn vị của cường độ dòng điện và của điện lượng.
II. Cường độ dòng điện. Dòng điện không đổi
1. Cường độ dòng điện 
 Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng Dq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt và khoảng thời gian đó.
I = 
2. Dòng điện không đổi
 Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian.
 Cường độ dòng điện của dòng điện không đổi: I = .
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 = 
 -Đơn vị của điện lượng là culông (C).
1C = 1A.1s
Hoạt động 5 (15 phút) : Tìm hiểu về nguồn điện.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
-Hãy trả lời câu C5,C6 từ đó nêu kết luận về điều kiện có dòng điện?
-GV kết luận lại vấn đề.
* Phân tích tác dụng của nguồn điện: Trong bình acquy có 2 bản kim loại đặt song song, khoảng giữa là dung dịch H2SO4 . Để tạo ra các cực nhiễm điện trái dấu cần phải thực hiện 1 công để tách các ê, ion+ khỏi nguyên tử trung hoà và ra khỏi điện cực. Khi đó 1 cực sẽ thừa ít ê gọi là cực (+), còn cực kia thừa nhiều ê gọi là cực (-) của nguồn điện. Vì lực điện tác dụng giữa ê và ion+ ra khỏi nguyên tử thì cần 1 lực khác với bản chất của lực điện, người ta gọi đó là “lực la” . Trong pin và acquy lực lạ chính là lực hoá học, còn lực trong máy phát điện lực lạ chính là lực điện trường.
-GV rút ra kết luận vấn đề. 
-Thực hiện C5: Các vật cho dòng điện chạy qua là các vật dẫn. Các hạt mang điện trong các vật này có thể dịch chuyển tự do.
-Thực hiện C6: Phải có hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch hay giữa 2 đầu bóng đèn để có dòng điện chạy qua chúng.
-Ghi nhận đk để có dòng điện.
 -Nghe GV phân tích và tiếp thu.
-Ghi nhận 
III. Nguồn điện
1. Điều kiện để có dòng điện
 Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.
2. Nguồn điện 
+ Nguồn điện duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
+ Lực lạ bên trong nguồn điện: Là những lực mà bản chất không phải là lực điện. Tác dụng của lực lạ là tách và chuyển electron hoặc ion dương ra khỏi mỗi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) và cực dương (thiếu hoặc thừa ít electron) do đó duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
Tiết 2.
Hoạt động 6 (15 phút) : Tìm hiểu suất điện động của nguồn điện.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 -Từ hình vẽ 7.4, GV thuyết giảng: Tác dụng của nguồn điện tạo ra điện trường ở mạch ngoài làm dịch chuyển điện tích (+) ở mạch ngoài từ điện thế cao về điện thế thấp( từ mạch (+) sang mạch (-)) và tác dụng của lực lạ làm điện tích (+) di chuyển từ cực (-)------> (+). Như vậy lực lạ phải thực hiện công thắng được công của lực điện trường. Mặc khác ở mạch ngoài, dưới tác dụng của điện trường các ê dịch chuyển từ điện thế thấp sang điện thế cao, khi đến mạch trong các ê dịch chuyển từ cực (+) sang cực (-) của nguồn điện dưới tác dụng của lực lạ.
-Gv tổng kết nội dung
-GV có thể cho hs đọc mục 2 này, để hiểu định nghĩa sđđ của nguồn điện và công suất xác định đại lượng này theo định nghĩa.
 -Giới thiệu công thức tính suất điện động của nguồn điện.
-Hãy lí giải vì sao nguồn điện có điện trở và gọi là điện trở trong ?
-Giới thiệu đơn vị của suất điện động của nguồn điện.
-Nghe GV thuyết trình và ghi nhận công của nguồn điện.
 -Ghi nhận khái niệm.
-HS đọc mục 2, tìm hiểu và ghi nhận định nghĩa,công thức(như nội dung)
-Ghi nhận công thức suất điện động.
-Vì trong mạch kín, nguồn điện cũng là vật dẫn và cũng có điện trở gọi là điện trở trong của nguồn điện.
-Ghi nhận đơn vị của suất điện động.
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.
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 đó.
b) Công thức 
 = 
c) Đơn vị
 Đơn vị của suất điện động trong hệ SI là vôn (V).
 Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của 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.
 Mỗi nguồn điện có một điện trở gọi là điện trở trong của nguồn điện.
Hoạt động 7 (25 phút) : Tìm hiểu các nguồn điện hoá học: Pin và acquy.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
- GV thông báo các loại nguồn điện có trong thực tế và sự khác nhau giữa chúng để vào bài học.
-GV giới thiệu hình 7.5 và cấu tạo chung của pin điện hoá. 
-Vẽ hình 7.6 giới thiệu cấu tạo pin Vôn-ta và giải thích sự hình thành hiệu điện thế giữa 2 cực đồng và cực kẽm.
-Vẽ hình 7.8 giới thiệu pin Lơclăngsê.
 -Vẽ hình 7.9 giới thiệu acquy chì.
 - Giới thiệu cấu tạo và suất điện động của acquy kiềm.
-Nêu các tiện lợi của acquy kiềm.
-Tiếp nhận thông tin và suy nghĩ, liên hệ thực tế có sử dụng nguồn điện 1 chiều như pin, rađiô,..
-Hs tìm hiểu cấu tạo chung của pin điện hoá thông qua lời giới thiệu của GV và sgk.
-Quan sát hvẽ 7.6 và 7.7 cùng kết hợp với kiến thức đã học để giải thích sự hình thành hiệu điện thế giữa 2 cực đồng và kẽm.
-Vẽ hình, ghi nhận cấu tạo và hoạt động của pin Vôn-ta.
 -Vẽ hình, ghi nhận cấu tạo và hoạt động của pin Lơclăngse
-Vẽ hình, ghi nhận cấu tạo và hoạt động của acquy chì.
- Ghi nhận cấu tạo và suất điện động của acquy kiềm.
-Ghi nhận những tiện lợi của acquy kiềm.
V. Pin và acquy
1. Pin điện hoá
 Cấu tạo chung của các pin điện hoá là gồm hai cực có bản chất khác nhau được ngâm vào trong chất điện phân.
a) Pin Vôn-ta
 Pin Vôn-ta là nguồn điện hoá học gồm một cực bằng kẻm (Zn) và một cực bằng đồng (Cu) được ngâm trong dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng.
 Do tác dụng hoá học thanh kẻm thừa electron nên tích điện âm còn thanh đồng thiếu electron nên tích điện dương.
 Suất điện động khoảng 1,1V.
b) Pin Lơclăngsê
+ Cực dương : Là một thanh than bao bọc xung quanh bằng một hỗn hợp mangan điôxit MnO2 và graphit.
+ Cực âm : Bằng kẽm.
+ Dung dịch điện phân : NH4Cl.
+ Suất điện động : Khoảng 1,5V.
+ Pin Lơclăngsê khô : Dung dịch NH4Cl được trộn trong một thứ hồ đặc rồi đóng trong một vỏ pin bằng kẽm, vỏ pin này là cực âm.
2. Acquy
a) Acquy chì
 Bản cực dương bằng chì điôxit (PbO2) cực âm bằng chì (Pb). Chất điện phân là dnng dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng.
 Suất điện động khoảng 2V.
 Acquy là nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch: nó tích trử năng lượng dưới dạng hoá năng khi nạp và giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng khi phát điện.
 Khi suất điện động của acquy giảm xuống tới 1,85V thì phải nạp điện lại.
b) Acquy kiềm
 Acquy cađimi-kền, cực dương được làm bằng Ni(OH)2, còn cực âm làm bằng Cd(OH)2 ; các cực đó dược nhúng trong dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH.
 Suất điện động khoảng 1,25V.
 Acquy kiềm có hiệu suất nhỏ hơn acquy axit nhưng lại rất tiện lợi vì nhẹ hơn và bền hơn.
Hoạt động 8 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
-Nhắc lại kiến thức trọng tâm của bài học.
-Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập 6 đến 12 trang 45 sgk.
-Nắm vững các kiến thức trọng tâm của bài học.
-Nhận nhiệm vụ về nhà.