Lý thuyết Nguồn điện (Kết nối tri thức 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 24: Nguồn điện

A. Lý thuyết Nguồn điện

I. Nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện

1. Điều kiện để duy trì dòng điện

Để duy trì dòng điện thì trong mạch phải luôn có sự dịch chuyển thành dòng của các hạt tải điện, hoặc nói cách khác là duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực.

2. Nguồn điện

- Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch. Mỗi nguồn điện một chiều đều có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-).

- Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực của nó, nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được duy trì.

- Để tạo ra các điện cực như vậy, trong nguồn điện phải có lực thực hiện công để tách các electron ra khỏi nguyên tử, sau đó chuyển các electron hoặc ion dương được tạo thành như thế ra khỏi mỗi cực. Khi đó, một cực thừa electron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu electron hoặc thừa ít electron hơn cực kia gọi là cực dương. Việc tách các electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà phải do các lực có bản chất khác với lực điện thực hiện, được gọi là các lực lạ.

3. Suất điện động của nguồn điện

· Suất điện động Ecủa nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó:

$E=\frac{A}{q}$

· Đơn vị của suất điện động là vôn (kí hiệu là V)

· Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Đó cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

II. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn

1. Điện trở trong của nguồn điện

Trong mạch kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và cả mạch trong. Như vậy, nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động E và điện trở trong r của nguồn.

2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

· 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 điện đó.

$I=\frac{E}{R+r}$

· Công của nguồn điện: A = qE = EIt

· Hiệu điện thế mạch ngoài: U = E - Ir

· Độ giảm thế mạch ngoài: U = IR

· Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể hoặc bằng 0. Nguyên nhân do việc chập mạch điện làm cho điện trở mạch ngoài bằng 0, khi đó cực âm của nguồn nối trực tiếp với cực dương của nguồn mà không qua thiết bị điện.

B. Trắc nghiệm Nguồn điện

Câu 1. Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì cường độ dòng điện cho toàn mạch

A. tỉ lệ nghịch với suất điện động của nguồn.

B. tỉ lệ nghịch điện trở trong của nguồn.

C. tỉ lệ nghịch với điện trở ngoài của nguồn.

D. tỉ lệ nghịch với tổng điện trở trong và điện trở ngoài.

Câu 2. Cho mạch điện như hình vẽ.

Suất điện động E = 28V, điện trở trong r = 2Ω, R = 5Ω. Độ lớn của cường độ dòng điện trong mạch chính là

A. 2 A

B. 3 A

C. 4 A

D. 5 A.

Câu 3. Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720 J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong. Điện lượng mà acquy đã dịch chuyển:

A. 60 C

B. 6 C

C. 600 C

D. 0,06 C.

Câu 4. Cho một mạch điện gồm một pin 1,5 V có điện trở trong 0,5 Ω nối với mạch ngoài là một điện trở 4,5 Ω. Cường độ dòng điện trong toàn mạch là

A. 0,3 A.                     

B. 0,25 A.                   

C. 0,5 A.                     

D. 3 A.

Câu 5. Trong một mạch kín mà điện trở ngoài là 10 Ω, điện trở trong là 1 Ω có dòng điện là 0,5 A. Hiệu điện thế 2 đầu nguồn và suất điện động của nguồn là

A. 11 V và 10 V.          

B. 10 V và 11 V.           

C. 5,5 V và 5 V.           

D. 5 V và 5,5 V.

Câu 6. Suất điện động của một acquy là 3V, lực lạ đã thực hiện một công là 6 mJ. Lượng điện tích dịch chuyển khi đó là

A. 18.10–3 C

B. 2.10–3 C

C. 0,5.10–3 C

D. 1,8.10–3 C.

Câu 7. Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720 J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong. Biết thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút. Cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó là

A. I = 1,2 A

B. I = 2 A

C. I = 0,2 A

D. I = 12 A.

Câu 8. Hai điện cực trong pin điện hóa gồm

A. hai vật dẫn điện khác bản chất

B. hai vật dẫn điện cùng bản chất

C. hai vật cách điện cùng bản chất

D. một vật dẫn điện, một vật cách điện.

Câu 9. Công của nguồn điện là

A. lượng điện tích mà nguồn điện sinh ra trong 1 s.

B. công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích bên trong nguồn.

C. công của dòng điện trong mạch kín sinh ra trong 1 s.

D. công của dòng điện khi dịch chuyển một điện tích dương trong mạch kín.

Câu 10. Suất điện động của nguồn điện một chiều là E = 4 V. Công của lực lạ làm dịch chuyển một lượng điện tích q = 6 mC giữa hai cực bên trong nguồn điện là

A. 1,5 mJ

B. 6 mJ

C. 24 J

D. 4 J.