Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Giải Vật lí 11 Bài 24 (Kết nối tri thức): Nguồn điện

    Với giải bài tập Vật lí 11 Bài 24: Nguồn điện sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 11.

    1 1,273 18/09/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Giải bài tập Vật lí 11 Bài 24: Nguồn điện

    Giải Vật lí 11 trang 102

    Khởi động trang 102 Vật Lí 11: Ta đã biết nguồn điện có khả năng cung cấp năng lượng điện để tạo ra dòng điện sử dụng trong đời sống. Vậy nguồn điện là gì? Vì sao nguồn điện có thể tạo ra dòng điện?

    Lời giải:

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

    - Nguồn điện có thể tạo ra dòng điện là vì bên trong nguồn điện ở hai cực có sự chênh lệch về điện tích, xuất hiện lực lạ tách các electron ra khỏi nguyên tử ở mỗi cực và di chuyển chúng đến các cực còn lại.

    I. Nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện

    Câu hỏi trang 102 Vật Lí 11: Tại sao dòng điện trong trường hợp mô tả ở Hình 24.1 chỉ tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn? Làm thế nào để duy trì dòng điện trong trường hợp này lâu dài?

    Tại sao dòng điện trong trường hợp mô tả ở Hình 24.1 chỉ tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn?

    Lời giải:

    - Dòng điện mô tả ở hình trên chỉ tồn tại trong thời gian ngắn vì sau một khoảng thời gian, điện tích dịch chuyển ở hai quả cầu gần như trung hòa, nên điện thế VA = VB, dẫn đến không có sự chênh lệch điện thế. Dòng điện gần như bằng 0.

    - Để duy trì dòng điện phải tạo ra được sự chênh lệch điện thế giữa A và B bằng cách điện tích giữa A và B phải có sự khác nhau.

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

    Giải Vật lí 11 trang 104

    Câu hỏi trang 104 Vật Lí 11: Khi dùng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện thì số chỉ trên vôn kế và số vôn ghi trên nhãn của nguồn điện có mối liên hệ như thế nào? Điều đó cho biết có gì tồn tại bên trong của nguồn điện?

    Lời giải:

    Số chỉ vôn kế đo được sẽ có sự chênh lệch so với số vôn ghi trên nhãn của nguồn điện (cụ thể là số chỉ vôn kế nhỏ hơn so với số chỉ trên nhãn).

    Điều đó cho biết bên trong nguồn điện tồn tại điện trở trong.

    Câu hỏi trang 104 Vật Lí 11:

    1. Mô tả ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

    2. So sánh suất điện động và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.

    3. Trường hợp nào thì hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động E của nguồn?

    Lời giải:

    1. Điện trở trong gây ra độ giảm thế ở mạch trong, làm hiệu điện thế giữa hai cực nhỏ hơn so với suất điện động ban đầu của nguồn điện.

    2. Suất điện động lớn hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.

    3. Trong trường hợp điện trở trong rất nhỏ hoặc bằng 0 thì khi đo hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nguồn.

    Giải Vật lí 11 trang 105

    Câu hỏi trang 105 Vật Lí 11: Vì sao sẽ rất nguy hiểm nếu hiện tượng đoản mạch xảy ra đối với mạng điện ở gia đình?

    Lời giải:

    - Khi điện trở mạch ngoài không đáng kể hoặc bằng 0 thì cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín đạt giá trị lớn nhất.

    - Mạng điện ở gia đình thường có hiệu điện thế lớn (220V), do đó khi bị đoản mạch thì cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn điện và các thiết bị điện rất lớn sẽ làm hư hỏng thiết bị và thậm chí gây cháy nổ các thiết bị đó dẫn đến gây nguy hiểm đến tính mạng con người.

    Bài 1 trang 105 Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 24.5. Suất điện động E = 10 V, bỏ qua điện trở trong của nguồn. Các giá trị điện trở R1 = 20Ω; R2 = 40Ω, R3 = 50Ω.

    Cho mạch điện như Hình 24.5 Suất điện động E = 10 V bỏ qua điện trở trong của nguồn

    a) Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở R1.

    b) Tính cường độ dòng điện I chạy qua mạch chính.

    Lời giải:

    a) Do bỏ qua điện trở trong của nguồn nên suất điện động của nguồn bằng hiệu điện thế mạch ngoài: U = 10 V

    Do ba điện trở mắc song song nên: U1 = U2 = U3 = U = 10V

    Cường độ dòng điện chạy qua R1 là: I1=U1R1=1020=0,5 A

    b) Ta có ba điện trở R1 // R2 // R3 nên điện trở tương đương mạch ngoài là 1RN=1R1+1R2+1R3=120+140+150⇒RN=20019Ω

    Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính: I=ERN=1020019=0,95 A

    Bài 2 trang 105 Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 24.6. Các giá trị điện trở R1 = 3Ω, R2 = 4Ωvà R3 = 6Ω. Suất điện động của nguồn E = 12 V, điện trở trong của nguồn r = 0,6Ω.

    Cho mạch điện như Hình 24.6 Các giá trị điện trở R1 = 3ôm , R2 = 4ôm và R3 = 6ôm

    a) Tính điện trở của đoạn mạch AB.

    b) Tính cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R1, R2, R3 và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

    Lời giải:

    a) Mạch ngoài có (R2 // R3) nt R1.

    Điện trở mạch ngoài AB: RN=R1+R2.R3R2+R3=3+4.64+6=5,4 Ω

    b) Cường độ dòng điện qua mạch chính: I=ERN+r=125,4+0,6=2 A

    Cường độ dòng điện qua điện trở R1: I1 = I = 2A ⇒U1=I1R1=2.3=6V

    U2=U3=U23=U−U1=I.RN−I1R1=2.5,4−2.3=4,8V

    Cường độ dòng điện qua R2, R3:

    I2=I3=U23R23=U23R2.R3R2+R3=4,84.64+6=2 ​A

    Em có thể trang 105 Vật Lí 11: Mô tả được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.

    Lời giải:

    Điện trở trong gây ra độ giảm thế ở mạch trong, làm hiệu điện thế giữa hai cực nhỏ hơn so với suất điện động ban đầu của nguồn điện.

    Em có thể trang 105 Vật Lí 11: Xác định được cường độ dòng điện, điện trở trong của pin mặt trời.

    Lời giải:

    Dựa vào thông số trên tấm pin mặt trời hoặc tính cường độ dòng điện, điện trở trong của pin mặt trời theo công thức:

    I=ERN+r

    r=E - I.RNI

    Lý thuyết Nguồn điện

    I. Nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện

    1. Điều kiện để duy trì dòng điện

    - Hai quả cầu kim loại A và B giống nhau, quả cầu A mang điện tích +q và quả cầu B mang điện tích -q.

    - Hiệu điện thế UAB = VA-VB khiến các electron tự do dịch chuyển từ quả cầu B sang quả cầu A tạo thành dòng điện trong mạch.

    - Dòng điện này chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, khi VA = VB thì không còn tồn tại dòng điện trong mạch.

    Lý thuyết Nguồn điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức (ảnh 1)

    2. Nguồn điện

    - Nguồn điện tạo và duy trì hiệu điện thế, 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.

    - Để tạo ra các cực, trong nguồn điện phải có lực tách electron ra khỏi nguyên tử và chuyển chúng ra khỏi mỗi cực.

    - Việc tách electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà do các lực lạ.

    Lý thuyết Nguồn điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức (ảnh 1)

    3. Suất điện động của nguồn điện

    - Khi nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn tạo thành mạch kín, trong mạch có dòng điện do sự dịch chuyển của các electron tự do từ cực âm đến cực dương.

    - Bên trong nguồn điện, các hạt tải điện dương lại dịch chuyển từ cực âm đến cực dương dưới tác dụng của lực lạ.

    - Suất điện động ℰ của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, 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 = 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 và cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

    Lý thuyết Nguồn điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức (ảnh 1)

    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

    - Trong mạch điện kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và bên trong nguồn điện.

    - Mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động ℰ và điện trở trong r của nguồn.

    - Hiệu điện thế giữa hai đầu của nguồn trong mạch kín luôn nhỏ hơn suất điện động của nguồn do nguồn điện đều có điện trở trong.

    - Nguyên nhân quan trọng nhất của hiệu ứng này là điện trở trong của nguồn điện.

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

    - Để tưởng tượng nguồn điện lí tưởng, ta có thể tách điện trở trong ra bên ngoài nguồn.

    - Khi mắc nguồn điện với mạch ngoài bởi điện trở R, điện trở của mạch gồm điện trở mạch ngoài R nối tiếp với điện trở trong r.

    - Nguồn điện đã thực hiện công A trong khoảng thời gian t và nhiệt lượng toả ra ở điện trở ngoài R và điện trở trong r được tính bằng công thức Q = RI²t + rl²t.

    - Theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch phải bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp, nên ℰ = IR + Ir.

    - Độ giảm thể trên đoạn mạch được gọi là tích số của cường độ dòng điện với điện trở của đoạn mạch.

    - Suất điện động của nguồn điện bằng tổng các độ giảm thể ở mạch ngoài và mạch trong, có thể tính bằng công thức ℰ = U + Ir với U = IR là hiệu điện thế mạch ngoài.

    - Hiệu điện thế mạch ngoài cũng là hiệu điện thế giữa hai cực dương và âm của nguồn điện.

    Lý thuyết Nguồn điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Sơ đồ tư duy về “Nguồn điện”

    Lý thuyết Nguồn điện – Vật lí 11 Kết nối tri thức (ảnh 1)

    Xem thêm lời giải bài tập Vật lí 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

    Bài 22: Cường độ dòng điện

    Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

    Bài 24: Nguồn điện

    Bài 25: Năng lượng và công suất điện

    Bài 26: Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá

    Tham khảo các loạt bài Vật lí 11 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 1,273 18/09/2024
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: