A. Lý thuyết
I. Định luật Ôm đối với toàn mạch
Cho mạch điện như hình vẽ:
Định luật Ôm cho mạch ngoài chỉ chứa điện trở tương đương RN: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa điện trở được xác định bằng tích cường độ dòng điện và điện trở tương đương.
UN = UAB = I.RN (*)
Tích I.RN còn được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.
Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài UN và cường độ dòng điện chạy qua mạch điện kín là: UN = U0 – a.I = $\varepsilon $ - a.I; với a là hệ số tỉ lệ dương. (**)
Từ (*) và (**) ta có: Suất điện động của nguồn có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong:
$\varepsilon $ = UN + a.I = I.RN + I.r với r là điện trở trong của nguồn.
Hay nội dung định luật Ôm đối với toàn mạch là: Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghich với điện trở toàn phần của mạch đó.
$I = \frac{\varepsilon }{R_{N} + r}$. (1)
Chú ý: Tổng (RN + r) gọi là điện trở toàn phần của mạch điện kín.
II. Một số hiện tượng xảy ra trong mạch điện
1. Hiện tượng đoản mạch
Từ công thức (1), ta thấy dòng điện trong mạch đạt cực đại khi điện trở ngoài RN không đáng kể.
$I = \frac{\varepsilon }{ r}$.
Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng xảy ra khi cường độ dòng điện tăng đến giá trị cực đại hay khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể.
2. Hiệu suất của nguồn
$H = \frac{A_{có ích}}{A} = \frac{U_{N}.I.t}{\varepsilon .I.t} = \frac{U_{N}}{\varepsilon }$.
B. Bài tập & Lời giải
Câu 1: SGK trang 54:
Định luật Ôm đối với toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín nào? Phát biểu định luật và viết hệ thức biểu thị định luật đó.
Xem lời giải
Câu 2: SGK trang 54:
Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là gì? Phát biểu mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín.
Xem lời giải
Câu 3: SGK trang 54:
Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào và có thể gây ra những tác hại gì? Có cách nào để tránh được hiện tượng này?
Xem lời giải
Câu 4: SGK trang 54:
Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngoài UN phụ thuộc như thế nào vào điện trở RN của mạch ngoài?
A. UN tăng khi RN tăng.
B. UN tăng khi RN giảm.
C. UN không phụ thuộc vào RN.
D. UN lúc đầu giảm, sau đó tăng dần khi RN tăng dần từ 0 tới vô cùng.
Xem lời giải
Câu 5: SGK trang 54:
Mắc một điện trở 14 $\Omega $ vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong 1 $\Omega $ thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 8,4 V.
a, Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện.
b, Tính công suất mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.
Xem lời giải
Câu 6: SGK trang 54:
Điện trở trong của một acquy là 0,06 $\Omega $ trên vỏ của nó ghi là 12 V. Mắc vào hai cực của nó một bóng đèn ghi 12V – 5W.
a) Chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sang bình thường và tính công suất tiêu thụ thực tế.
b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.
Xem lời giải
Câu 7: SGK trang 54:
Nguồn điện có suất điện động là 3V và có điện trở trong là 2 Ω. Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6 Ω vào hai cực của nguồn điện này.
a) Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn.
b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sang mạnh hay yếu hơn so với trước đó.