Giáo án Vật lí 11 - Bài 9: Định luật ohm đối với toàn mạch

BÀI 9: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH
Trường THPT &THCS Chu Văn An
GVGD: Trương Viết Lãm
Tiết theo chương trình: 17
Ngày dạy:
Lớp dạy:
I. Tìm hiểu kiến thức cần dạy
1. Các nội dung kiến thức cần dạy:
- Nội dung chính: Định luật Ohm đối với toàn mạch:
+ Phát biểu: cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuạn với suất điện động cuả nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.
 + Biểu thức :	
 - Bên cạnh đó 1 số định nghĩa:
+ Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.
+ Hiện tượng đoản mạch khi CĐDĐ chạy trong mạch điện kín đạt giá trị lớn nhất khi điện trở của mạch ngoài không đáng kể nghĩa là khi nối 2 cực của nguồn điện bằng day dẫn có điện trở rất nhỏ.
+ Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: A=Q
+ Hiệu suất của nguồn điện
2. Vị trí của kiến thức cần dạy:
- Bài 9; Phần 1:Điện học-điện từ học. Chương II:Dòng điện không đổi.
- Khi học sinh đã có kiến thức về định luật ohm cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R ,dòng điện không đổi,nguồn điện,suất điện động của nguồn điện,công,công suất của nguồn điện,định luật J-L và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
- Là định luật quan trọng trong điện học để áp dụng nghiên cứu về loại mạch khác nhau.
3. Logic tiến trình xây dựng kiến thức.
B1: Chỉ ra có mối liên hệ định tính giữa cddd I chạy trong mạch kín với suất điện động E của nguồn điện với điện trở toàn phần của mach điện kín này.
-Xét một đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần R. Định luật Ohm áp dụng cho đoạn mạch này: 
Để duy trì dòng điện trong mạch ta phải mắc thêm vào 2 đầu đoạn mạch một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, ta được một mạch điện kín. Khi đó định luật Ohm không còn phù hợp với mạch điện kín này. Vậy định luật Ôm biểu thị mối liên hệ giữa cddd và suất điện đọng E và điện trở toàn phần của mạch sẽ được phát biểu ra sao?
B2: Tìm mối quan hệ định lượng giữa cđdđ và suất điện động E và điện trở toàn phần của mạch ?
Nội dung định luật Ohm đối với mạch điện kín: cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó
B3: Vận dụng định luật Ohm để:
- Giải thích hiện tượng đoản mạch.
- Giải BT trong SGK
B4: Hình thành cho học sinh về mối liên hệ giữa định luật Ohm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:
- Cho học sinh ôn lại về định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra hoặc mất đi, mà chỉ chuyển từ dạng năng lượng này thành dạng năng lượng khác. Lấy ví dụ.
- Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng thì A=Q
với và. Thay hai giá trị trên vào biểu thức A=Q ta vẫn thu được biểu thức giống định luật Ohm. Điều đó chứng tỏ định luật Ohm toàn mạch vẫn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
B5: Hình thành biểu thức tính hiệu suất cuả nguồn điện:
-Hiệu suất của nguồn điện được tính theo biểu thức sau:
II. Mục tiêu bài học:
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định luật ohm đối với toàn mạch, định nghĩa hiện tượng đoản mạch.
- Trình bày được công thức được định luật ohm đối với toàn mạch và biểu thức tính hiệu suất của nguồn điện.
2. Kỹ năng:
- Áp dụng các công thức 9.3; 9.6; 9.9 để giải một số bài tập đơn giản.
- Giải thích hiện tượng đoản mạch và cách tránh xáy ra hiện tượng trên.
3.Thái độ:
- Nghiêm túc trong giờ học.
III. Chuẩn bị:
1.Giáo viên:
- Giáo án, SGK, bài tập
2.Học sinh:
-Ôn lại kiến thức về định luật ohm đối với đoạn mạch.
IV. Tiến trình dạy-học:
1. Hoạt động 1:Dẫn dắt học sinh xác định đối tượng bài học:(3phút)
HĐ GIÁO VIÊN
HĐ HỌC SINH
KIẾN THỨC
Vẽ đoạn mạch chỉ gồm điện trở thuần R
 Có dòng điện không đổi I chạy qua
	I
-Yêu cầu học sinh viết biểu thức định luật ohm cho toàn mạch chỉ có điện trở thuần R.
-Để duy trì dòng điện trong mạch mắc mạch nối tiếp 2 đầu đoạn mạch một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, ta được một mạch điện kín.
	A	B
	I E,r
	RN
-Khi đó định luật Ohm không còn phù hợp với mạch điện kín này. Vậy định luật Ohm biểu thị mối liên hệ giữa cđdđ và suất điện động E và điện trở toàn phần của mạch sẽ được phát biểu ra sao?
Ta cùng nghiên cứu bài hôm nay.
-Trả lời: biểu thức định luật ôm cho toàn mạch chỉ có điện trở thuần R
2.Hoạt động 2: Xây dựng định luật Ohm cho toàn mạch:(20 phút)
HĐ GIÁO VIÊN
HĐ HỌC SINH
KIẾN THỨC
- Giới thiệu thí nghiệm và vẽ mạch 9.2
- Khi ta thay đổi giá trị biến trở RN thì ta thu được bảng số liệu 9.1. Từ bảng 9.1 ta vẽ đồ thị I và U như đồ thị 9.3
- Trong toán học, dạng đồ thị 9.3 sẽ được biểu diễn bằng phương trình toán học y = y0 - kx;Trong trường hợp này trục y là U và trục x là I nên khi này phương trình phải là: UN=U0-aI=-aI (9.1)
 U0 là giá trị hiệu điện thế cực đại mạch ngoài, cũng chính là suất điện động 
-Nếu áp dụng ĐL Ohm cho mạch ngoài AB ta có:
 UAB=UN=I.RN
Thay biểu thức trên vào biểu thức 9.1 ta thu được:
 I.RN=-aI
 ⟺= IRN + aI= I(RN + a)
- Ta thấy a có thể cộng được với RN nên a cũng phải có đơn vị giống RN, chính là Ω.
 Mà RN là điện trở mạch ngoài nên chứng tỏ a phải là điện trở của nguồn.
Như vậy biểu thức 9.1 lúc này trở thành:
 =I(RN + r)= IRN + Ir
 ⟺ I= RN + r
-Chú ý: tổng RN + r gọi là điện trở toàn phần của mạch
-Đây cũng chính là nội dung định luật Ohm cho toàn mạch: 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
-Yêu cầu Hs trả lời câu C1
-Yêu cầu Hs trả lời câu C2
- Chú ý quan sát sơ đồ mạch điện và đồ thị 9.3
- Lắng nghe, ghi chép lại.
- Đọc lại và ghi chú vào vở.
- Vì khi tăng R=> I giảm dần về 0=> mạch ngoài hở=> U0=
- Để UAB= thì r=0
II.Định luật Ohm đối với toàn mạch:
1.Định luật:
- 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
2. Biểu thức:
= IRN + aI= I(RN + a)
-: Suất điện động(V)
- I: Cường độ dòng điện trong mạch(A)
- RN: Điện trở mạch ngoài( Ω)
- r: Điện trở trong của nguồn(Ω)
3.Hoạt động 3: Giải thích hiện tượng đoản mạch. Tác hại và cách phòng tránh nó:(5 phút)
HĐ GIÁO VIÊN
HĐ HỌC SINH
KIẾN THỨC
-Đặt vấn đề: Điện trở trong r của nguồn có thể thay đổi được không? Dựa vào biểu thức định luật Ohm, Cường độ dòng điện I đạt giá trị lớn nhất là khi nào?
-Làm thế nào để làm RN= 0
-Biểu thức tính I lúc này là gì?
-Kết luận luôn: Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng mà CĐDĐ đạt giá trị lớn nhất khi điện trở mạch ngoài RN là không đáng kể.
-Yêu cầu học sinh làm câu C4.
-Trả lời: r không thay đổi được vì nó phụ thuộc vào bản chất của nguồn.
Cường độ dòng điện I đạt giá trị lớn nhất khi RN=0
-Nối 2 cực của nguồn bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.
 I=r
-Ghi chú lại vào vở
-Trả lời: Nếu trong nhà xảy ra hiện tượng đoản mạch thì các dungc cụ điện trong nhà có thể sẽ bị cháy nổ do cường độ dòng điện tăng lên đột ngột.
Có thể lắp cầu chì để phòng hiện tượng đoản mạch.
III. Hiện tượng đoản mạch:
-Là hiện tượng CĐDĐ đạt giá trị lớn nhất khi điện trở mạch ngoài là không đáng kể(RN=0)
- Biểu thức:
 I=r
4.Hoạt động 4: Kiểm tra định luật Ohm có phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng không? (7 phút)
HĐ GIÁO VIÊN
HĐ HỌC SINH
KIẾN THỨC
-Cho Hs nhắc lại định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng đã học ở lớp 10.
- Đặt vấn đề: Khi mạch điện hoạt động, nguồn điện sẽ sinh ra công A,và do mạch có điện trở nên sẽ tỏa ra nhiệt lượng Q. Vậy A và Q như thế nào theo ĐL BT&CHNL
- Công A của nguồn điện và nhiệt lượng Q tỏa ra tính theo công thức nào?
-Theo ĐL BT&CHNL ta có A=Q nên:
 It = (RN + r)I2t
⟺= I(RN + r)
⟺ I = (RN + r)
-Kết luận: ĐL Ohm toàn mạch hoàn toàn phù hợp với ĐL BT&CHNL
- ĐL BT và CHNL: Năng lượng không tự sinh ra hay mất đi mà nó chỉ chuyển từ dạng năng lượng nà sang dạng năng lượng khác.
- Trả lời: Bằng nhau
 A=Q
-Trả lời:
 A=It
 Q=(RN + r)I2t
- Chú ý lắng nghe và ghi chú vào vở.
5.Hoạt động 5: Hướng dẫn học sinh tính hiệu suất của nguồn điện:(10 phút)
HĐ GIÁO VIÊN
HĐ HỌC SINH
KIẾN THỨC
- Trình bày công thức tính hiệu suất:
H: Hiệu suất
UN: Hiệu điện thế mạch ngoài (V)
: Suất điện động của nguồn (V)
-Ngoài ra còn có thể tính H theo các công thức sau:
Hoặc:
-Chú ý ghi chú vào vở
2.Định luật Ohm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:
	Xuân Lãnh, ngày....., tháng....., năm.....
TỔ TRƯỞNG CHUYÊN MÔN	GVGD