Giáo án môn Vật lý lớp 11 - Tiết 17: Định luật ôm đối với toàn mạch

 Bài 9. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Tiết 17
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Phát biểu được quan hệ suất điện động của nguồn và tổng độ giảm thế trong và ngoài nguồn
- Phát biểu được nội dung định luật Ôm cho toàn mạch.
- Tự suy ra được định luật Ôm cho toàn mạch từ định luật bảo toàn năng lượng.
- Trình bày được khái niệm hiệu suất của nguồn điện.
2. Kĩ năng
- Mắc mạch điện theo sơ đồ.
- Giải các dạng Bài tập có liên quan đến định luật Ôm cho toàn mạch.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Dụng cu: Thước kẻ, phấn màu.
- Bộ thí nghiệm định luật Ôm cho toàn mạch.
2. Học sinh: Đọc trước bài học mới.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1: Oån định lớp.
Hoạt động 2 ( phút) : Kiểm tra bài cũ : 
Hoạt động 3 (10 phút) : Thực hiện thí nghiệm để lấy số liệu xây dựng định luật.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
-GV tình bày cách mắc mạch điện và tác dụng của các dụng cụ thí nghiệm (hình 9.2). Yêu cầu hs nhận xét :
 + Mục đích của thí nghiệm ?
+ Vẽ lại sơ đồ mạch điện ?
- Thực hiện thí nghiệm( thay đổi con chạy của biến trở), gọi hs ghi các giá trị của I và U vào bảng 9.1 đã kẻ trên bảng.
-Từ đồ thị, hãy cho nhận xét trên cơ sở toán học ? 
-Quan sát mạch điện và nêu mục đích thí nghiệm.
+Tìm mối quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế.
+ Vẽ lại sơ đồ mạch điện.
-Ghi chép kết quả của TN vào bảng giá trị và vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa U và mạch ngoài và cường độ dòng điện I chạy trong mạch kín.
- Hiệu điện thế U và I tỉ lệ nghịch với nhau.
I. Thí nghiệm
I(A)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
U(V)
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
Hoạt động 4 (15 phút) : Tìm hiểu định luật Ôm đối với toàn mạch.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 -Gọi 1 hs nhận xét dạng đồ thị và phương trình toán học của đồ thị đó ?
-Để tìm ý nghĩa hệ số a trong hệ thức UN =, áp dung định luật ôm cho mạch ngoài chỉ chứa RN (hình 9.1) ?
-Thế (2) váo (1) ta được hệ thức mới nào ?
*Thông báo : 
Vậy a cũng có đơn vị là ôm ()=> a là điện trở trong của nguồn,được viết lại là r = a.
RN là đện trở tương đương mạch ngoài.
-Hãy viết lại biểu thức trên ?
-Hãy biến đổi để tìm biểu thức tính dòng điện chạy trong mạch kín và phát biểu định luật ôm đối với toàn mạch ?
-Hãy cho biết ý nghĩa các đại lượng trong công thức ?
-Hãy thực hiện câu C1,C2,C3 ?
-Đồ thị là 1 hàm bậc nhất, có đường thẳng cắt trục tung và trục hoành có phương trình:
UN = U0 –aI
ĩ UN = (1)
-Hiệu điện thế mạch ngoài:
UN = UAB = IRN (2)
=> IRN là độ giảm điện thế mạch ngoài.
-Thế (2) vào (1):
=> =(RN+a)I
- Nghe thông GV thông báo
-Biểu thức viết lại:
-Ta có: 
Và => phát biểu định luật ôm.
-Ý nghĩa các đại lượng:
: sđđ của nguồn điện
r : điện trở trong
RN + r :điện trở toàn phần. 
-Thực hiện C1: Để I = 0 và tương ứng U= U0 thì mạch ngoài hở, tức là điện trở ở mạch ngoài R= . Khi đó U0 có giá trị lớn nhất Umax= U0 =,vì độ giảm điện thế mạch ngoài bằng 0 (vì rI =0 ).
-Thực hiện C2: khi UAB = trong trường hợp:
 + Khi mạch hở I= 0 nếu r 
 +Nếu r = 0 => I = 0
-Thực hiện C3: Số vôn ghi trên võ pin là giá trị của sđđ của pin. Do đó cđdđ chạy qua đèn là I = 0,3 A
 => U = 1,2V 
II. Định luật Ôm đối với toàn mạch
1) Độ giảm điện thế và suất điện động của nguồn điện. 
 Thí nghiệm cho thấy :
UN = U0 – aI = - aI (9.1)
 Với UN = UAB = IRN (9.2)
 gọi là độ giảm thế mạch ngoài.
 Thí nghiệm cho thấy a = r là điện trở trong của nguồn điện. Do đó :
 = I(RN + r) = IRN + Ir (9.3)
 Vậy: Suất điện động có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.
2)Định luật ôm đối với toàn mạch, 
Từ hệ thức (9.3) suy ra : 
UN = IRN = – It (9.4)
 và I = (9.5)
 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.
Hoạt động 5 (15 phút) : Tìm hiểu hiện tượng đoản mạch, mối liên hệ giữa định luật Ôm với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, hiệu suất của nguồn điện.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 -Hãy đọc,nghiên cứu sgk và trả lời câu hỏi C4 ?
-Hiên tượng đoản mạch xảy ra khi nào ? Khi đó cđdđ phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Tại sao rất có hại cho acquy nếu xảy ra đoản mạch ?
hợp giưac định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.
-Hãy chứng toả rằng định luật ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.
-Giới thiệu hiệu suất nguồn điện:
=> 
Trong đó :
 A : công suất của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong.
 Acoíchù :điện năng tiêu thụ có ích
-Yêu cầu học sinh thực hiện C5 ?
-Thực hiện C4: Đối với mạch điện gia đình, hiệu điện hế được sử dụng 220V,hiệu điện thế này tương đương với sđđ của nguồn điện. Nguồn điện này có điện trở khá nhỏ,khoảng vài ôm, vì vậy nếu hiện tượng đoản mạch xảy ra thì I đạt tới hàng trăm ampe, làm dây nóng đỏ có thể dẫn đến cháy, nổ rất nguy hiểm .
-Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi RN = 0, khi đó cđdđ phụ thuộc vào RN và r nên 
Vì acquy có điện trở khá nhỏ, nên khi đoản mạch lâu,dđ chạy qua acquy khoảng vài trăm ampe sẽ làm acquy hỏng.
-Công của nguồn điện sản ra trong mạch điện kín: A=
 Nhiệt lượng toả ra ở mạch ngoài và mạch trong là: Q=(RN + r ).I2.t
----> Theo định luât bảo toàn và chuyển hoá năng lượng: A = Q
ĩ 
ĩ 
ĩ .Như vậy,định luật ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.
-Nghe GV giới thiệu và ghi nhận hiệu suất của nguồn điện.
-Thực hiện C5: 
III. Nhận xét
1. Hiện tượng đoản mạch
 Cường độ dòng điện trong mạch kín đạt giá trị lớn nhất khi RN = 0. Khi đó ta nói rằng nguồn điện bị đoản mạch. khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn nhất và có hại. 
I = (9.6)
2. 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 = It (9.7)
 Nhiệt lượng toả ra trên toàn mạch :
Q = (RN + r)I2t (9.8)
 Theo định luật bảo toàn năng lượng thì A = Q, do đó từ (9.7) và (9.8) ta suy ra 
I = 
 Như vậy định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.
3. Hiệu suất nguồn điện
H == .100%
Hay .100%
Hoạt động 6 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
 -Nhắc lại kiến thức cơ bản trong bài học.
 -Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập từ 4 đến 7 trang 54 sgk.
-Nắm vững những kiến thức cơ bản.
-Nhận nhiệm vụ về nhà.