CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI pot

“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
CHƯƠNG II: DÒNG ĐI
ỆN
KHÔNG Đ
ỔI
I. MỤC TIÊU
- SV hiểu rõ và sâu sắc những kiến thức Vật lí đư
ợc
trình bày trong chương theo tinh
thần của vật lí học phổ thông
- SV có đư
ợc
những kỹ năng về thi
ết kế bài dạy
và tổ chức dạy học theo tinh thần đ
ổi
mới hiện nay.
II. GI
ỚI THIỆU CHUNG
Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí

liên quan đ
ế
n “Dòng điện không đổi” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong
chương. Những kiến thức này, phần lớn đư
ợc
khai thác từ Internet.
Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng
nhau thảo luận, trao đ
ổi
đ
ể
tìm đư
ợc
phương án thiết kế tối ưu nhất.
Th
ời gian cho
chương này là 1 bu
ổi (4 tiết)
III. TÀI LI
ỆU VÀ THIẾT BỊ
ĐỂ
H
ỌC TẬP
Sách V
ật
lí 11, Sách giáo viên V
ật
lí 11, Tài li
ệu bồi d
ưỡng thay sách giáo khoa Vật

lí 11, Ph
ụ lục
IV. HO
ẠT
ĐỘNG
Ho
ạt động 1:
Phân tích kiến thức có trong chương
 Nhiệm vụ:
- GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 4a
- HV làm việc theo nhóm bằng cách đ
ọc
tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận
 Thông tin cho hoạt đ
ộng
:
-Phụ lục
Ho
ạt động
2: Thiết kế bài dạy học
 Nhiệm vụ:
- GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương đư
ợc
trình bày trong Phụ lục .
- Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế
 Thông tin cho hoạt đ
ộng
:
- Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục
Ho

ạt động
3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình
 Nhiệm vụ:
- Mỗi nhóm cử đ
ại
diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình
- Các nhóm khác góp ý, bổ sung
 Thông tin cho hoạt đ
ộng
:
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
- Bản thiết kế có đư
ợc
từ các nhóm
V. ĐÁNH GIÁ
- GgV đánh giá tinh thần và thái độ làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà
các nhóm có đư
ợc
.

- Thông tin ph
ản hồi của
đánh giá môđun:
Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài
dạy học.
2. Dòng
đi
ện không đổi
2.1. Dòng
đi
ện
Khái niệm dòng điện cùng với khái niệm hiệu điện thế được Ampe đưa vào vật lí
h
ọc lần đầu tiên vào năm 1826 trong công trình mang tên "
Lí thuy
ết các hiện tượng điện
đ
ộng lực họ
c, rút ra thu
ần tuý bằng thí nghiệm
". Th
ời đó, dòng điện chưa được định nghĩa
đ
ầy
đủ như hiện nay
: “Dòng
đi
ện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện”.
2.1.1. B
ản chất

Trong môi trư
ờng dẫn điện, các hạt
mang đi
ện tự do luôn luôn chuyển động nhi
ệt
h
ỗn lọan. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, chúng sẽ chuyển động có hướng: các hạt
mang đi
ện d
ương sẽ chuyển động theo chiều điện trường
E

, các h
ạt mang
điện âm sẽ
chuy
ển động theo chiều ngược lại. Dòng các hạt mang điện chuy
ển
động có hướng như
v
ậy gọi là
dòng
đi
ện
. Dòng
đi
ện tuy là dòng của
h
ạt mang
đi

ện chuyển
động nhưng không
ph
ải mọi điện tích chuyển động đều tạo nên dòng điện. Ví dụ: Các electron dẫn trong một
đo
ạn dây đồng cô lập về điện chuyển động hỗn loạn với vận tốc
r
ất lớn nhưng không có sự
truy
ền
điện tích thực sự theo một hướng nào nên không có dòng điện.
Các h
ạt mang
điện tích khác dấu nhau chuyển
đ
ộng theo chiều ngược nhau nên ta phải chọn một
trong hai dòng
điện tích để biểu thị chiều dòng điện.
Theo quy ư
ớc
l
ịch sử, chiều của dòng
điện là chiều
d
ịch chuyển của các
h
ạt tải
đi
ện dương
(hay ngư

ợc
v
ới chiều chuyển
động của hạt mang điện âm
). Như
v
ậy, trong dây dẫn kim loại,
chi
ều dòng điện ngược
v
ới chiều dịch chuyển của các
electron t
ự do
. Quy
ư
ớc này có thể ch
ấp nhận
đư
ợc, vì một hạt mang
đi
ện tích dương chuyển động từ trái sang phải có
cùng m
ột tác dụng nh
ư một hạt điện tích âm chuyển
đ
ộng từ phải sang trái
. Qu
ỹ đạo của hạt điện được gọi là đường dòng. Tập hợp các đường
dòng t
ựa trên các đường cong kín tạo th

ành m
ột ống dòng (
Hình 1.3).
Dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian gọi là dòng điện không
đ
ổi
. B
ản chất của dòng
điện trong các môi trường khác nhau thì khác nhau.
2.1.2. Tác d
ụng của dòng điện
Tùy theo môi trường dòng điện đi qua sẽ s inh ra những tác dụng khác nhau: tác dụng
hoá, tác d
ụng nhiệt, tác dụng
sinh lí…
-Tác d
ụng từ: Đây là
tác d
ụng đặc trưng và
cơ b
ản nhất của dòng điện. Biểu hiện tác
d
ụng từ của dòng
điện là bất kỳ dòng điện
trong môi trư
ờng
nào c
ũng gây ra từ tr
ường
trong khoảng không gian xung quanh nó. Vì vậy, tác dụng từ là dấu hiệu đặc trưng nhất để

nh
ận biết
dòng
đi
ện
. Có th
ể quan sát
được tác dụng từ trong mọi trường hợp khác nhau của
Hình 1.3. Hình ảnh ống dòng
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
dòng đi
ện, không phụ thuộc bản chất vật dẫn. Dựa trên tác dụng này người ta chế tạo các
thi
ết bị điện, các dụng cụ dùng điện như đồng hồ đo điện, nam châm điện, chuông điện
-Tác d
ụng hóa học: Khi dòng điện
đi qua dung d
ịch chất điện phân thì chất này bị
phân li thành các ion dương và âm, đó là tác d

ụng hóa học của dòng
điện. Ví dụ: Khi dòng
đi
ện đi qua dung dịch
CuSO
4
thì
đồng bị tách ra khỏi dung dịch để tạo lớp đồng bám trên
th
ỏi than nối với cực âm.Tác dụng hóa học của dòng điện là cơ sở của việc mạ điệ
n như
m
ạ vàng, mạ
đồng, mạ bạc để chống gỉ và làm
đ
ồ trang sức
.
-Tác d
ụng nhiệt:
Khi dòng
đi
ện truyền qua vật dẫn thì làm vật dẫn nóng lên và tỏa
nhi
ệt ra xung quanh.
Bàn là, b
ếp điện là những dụng cụ được chế tạo dựa
trên tác d
ụng
nhi
ệt của dòng điện

.
-Ngoài ra, các tác d
ụng trên dẫn đến tác dụng cơ học và sinh lí của dòng điện. Nếu để
dòng
đi
ện đi qua cơ thể người thì dòng điện sẽ làm các cơ co giật, có thể làm tim
ng
ừng
đ
ập, ngạt thở và thần kinh tê liệt. Như vậy, dòng điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng
c
ủa con người. Do đó phải hết sức thận trọng khi sử dụng điện, đặc biệt là các mạng điện
có đi
ện áp lớn nh
ư mạng điện sinh hoạt. Tuy nhiên, trong y học người ta
s
ử dụng tác dụng
sinh lí c
ủa dòng điện thích hợp để chữa một số bệnh
.
2.1.3. Đại l
ượng đặc trưng của dòng điện
Đ
ể
đặc trưng cho độ mạnh
, y
ếu
và phương, chi
ều của dòng
điện, người ta đưa ra hai đại

lư
ợng vật lí là
cư
ờng độ dòng điện
và m
ật
đ
ộ dòng
đi
ện
.
-Cư
ờng độ dòng điện
: đư
ợc xác định bằng
thương s
ố giữa
đi
ện l
ượng
q
d
ịch chuyển tiết diện
th
ẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian
t
và
kho
ảng thời gian
đó

:
Hình 2 M
ột số thiết bị ứng dụng các tác dụng của dòng điện
Hình 1.5
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Hình 1.7
t
q
I



(2)
(
t
: kho
ảng thời gian
điện lượng
q

chuy
ển qua).
Cư
ờng độ dòng điện theo định nghĩa trên là một đại lượng vô hướng vì cả
đi
ện tích và
th
ời gian ở trong phương trình đó đều là vô hướng.
Khi bi
ểu thị dòng điện trong một dây
dẫn, nó thường được đánh dấu bằng một mũi tên chỉ chiều chuyển động của h
ạt tải
điện
.
L
ịch sử đã quy ước: chiều dòng điện được vẽ theo chiều chuyển động của hạt tải điện
dương (positive charge). Tuy nhiên, các m
ũi tên
v
ẽ
như v
ậy không phải là vectơ vì c
húng không tuân
theo các quy t
ắc
v
ề cộng vect
ơ.
Khi một vật dẫn tách thành hai nhánh ở chỗ tiếp
xúc hình bên, do đi

ện tích được bảo toàn, độ lớn của
các dòng trong nhánh r
ẽ
c
ộng lại phải bằng độ lớn
c
ủa dòng trong
nhánh chính hay
I
1
= I
2
+ I
3
(3)
N
ếu bẻ cong hoặc định hướng lại các dây trong
không gian thì v
ẫn không làm thay
đổi
tính đúng đ
ắn của công thức (
3). Các m
ũi
tên dòng đi
ện
không ph
ải là các vectơ;
chúng ch
ỉ cho biết chiều của

đư
ờng
dòng
d
ọc theo
m
ột dây dẫn chứ không phải
chi
ều trong không gian.
Nói chung, chi
ều và
cư
ờng độ dòng
đi
ện có thể thay đổi theo thời gian. Trong
gi
ới hạn
c
ủa chương trình THPT
, chúng ta
ch
ỉ nghiên cứu về dòng
điện có chiều và
cư
ờng độ không thay đổi theo thời gian
g
ọi là
dòng
điện không đổi
. Đ

ối với dòng
đi
ện không đổi, công thức cường độ dòng
đi
ện (2) trở thành:
t
q
I 
(4)
trong đó q là đi
ện l
ượng dịch chuyển qua tiết diện
th
ẳng của vật dẫn tro
ng kho
ản
g thời gian t.
Trong h
ệ SI,
đơn vị cường độ dòng điện là
ampe
(A). Đ
ể đo dòng điện trong mạch trong mạch người ta
s
ử
d
ụng
ampe k
ế
(ammeter) và m

ắc nối tiếp
(in series) v
ới
đoạn mạch cần đo dòngđiện.
R
A B
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Có các lo
ại ampe kế sau:
-Amper k
ế nhiệt
C
ấu tạo dựa trên tác dụng nhiệt của dòng
điện.
G
ồm những bộ phận sau: Dây kim loại 1 làm bằng vật
li
ệu đàn hồi không bị ô
-xi hóa, hai đ

ầu được gắn vào các
m
ấu kim
lo
ại 2 và 3. Sợi dây 4 vắt qua ròng rọc 5 nối
đi
ểm giữa của dây 1 với lò xo 6. Trên ròng rọc 5 có gắn
m
ột kim chỉ thị 7 quay trên bảng chia
độ 8 (Hình 4)
Khi có dòng
điện chạy qua dây 1 thì nó bị nóng
lên và dãn ra kéo theo dây 4 d
ịch chuyển và làm qu
ay
ròng r
ọc 5. Kim chỉ thị sẽ quay lệch một góc nào đó.
Cư
ờng
độ dòng điện trong mạch là số chỉ của kim trên
thang chia độ.
-Ampe k
ế truyền thống
Ampe k
ế truyền thống, còn
gọi là Gavanô kế, là một bộ chuyển
đ
ổi từ c
ường độ dò
ng đi

ện sang
chuy
ển động quay trong một cung
c
ủa một cuộn dây nằm trong từ
trư
ờng.Th
ường dùng ampe kế này để
đo cường độ của dòng điện một
chi
ều chạy trong một mạch
điện.
C
ấu tạo: Bộ phận chính là một
cu
ộn dây dẫn, có thể quay quanh một
trục, nằm trong từ trường của một
nam châm v
ĩnh cửu. Cuộn dây
được
g
ắn với một kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Để cho kim ở vị trí số không khi
chưa có d
òng điện ta dùng lò xo xoắn
kéo cu
ộn dây (hoặc có thể dùng cuộn
dây được gắn với một miếng sắt, chịu
l
ực hú
t c

ủa các nam châm). Khi dòng
đi
ện một chiều chạy qua cuộn dây, dòng
đi
ện chịu lực tác động của từ trường (do các điện tích chuyển động bên trong dây dẫn chịu
l
ực Lo
-ren) và b
ị kéo quay về một phía, xoắn lò xo làm quay kim. Số chỉ của
đầu kim trên
thước đo cho giá trị của cường độ dòng điện qua cuộn dây.
Đ
ể làm tắt nhanh dao động của kim khi cường độ dòng điện thay đổi, để cho kim
quay nh
ẹ nhàng theo sự thay đổi của dòng điện mà không bị rung cần một cơ chế giảm dao
đ
ộng. C
ơ chế thường được dùng là ứng dụn
g s
ự chuyển hóa n
ăng lượng dao động sang
nhiệt năng nhờ dòng điện Fu -cô. Cuộn dây được gắn cùng một đĩa kim loại nằm trong từ
trư
ờng của nam châm. Mọi dao
động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Fu
-cô trong đ
ĩa.
Dòng này làm nóng
đĩa lên, tiêu hao năng lượng
dao đ

ộng và dập tắt dao động.
Đ
ể giảm
điện trở của ampe kế, cuộn dây trong nó được làm rất
bé. Cu
ộn dây
đó chỉ
chịu được dòng điện nhò, nếu không cuộn dây sẽ bị cháy. Để đo được dòng điện lớn, người
1
2
3
4
6
5
8
7
Hình 4. Ampe k
ế nhiệt
Hình 5. Ampe k
ế truy
ền thống 1: nam
châm. 2: lò xo xo
ắn. 3: chốt giữ lò xo. 4:
thư
ớc hình cung. 5: cuộn dây dẫn điện. 6: kim
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư

ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
ta m
ắc song song với cuộn dây này một điện trở nhỏ hơn,
g
ọi là sơn
(shunt). Các thang đo
cư
ờng độ dòng điện khác nhau ứng với các điện trở sơn khác nhau. Trong các ampe kế
truy
ền thống, các
điện trở sơn được thiết kế để cường độ dòng điện tối đa qua cuộn dây
không quá 50mA.
Đ
ể khắc phục việc đọc kết quả không c
hính xác do kim ch
ỉ trên thước nếu nhìn lệch,
m
ột số ampe kế lắp thêm gương tạo ra ảnh của kim nằm sau thước đo. Với ampe kế loại
này, k
ết quả
đo chính xác được đọc khi nhìn thấy ảnh của kim nằm trùng với kim.
-Ampe k
ế sắt từ
C

ấu tạo từ hai thanh sắt non
n
ằm bên trong một ống dây. Một thanh được cố định
còn thanh kia g
ắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên một th
ước hình cung.
Khi có dòng
điện qua ống dây, dòng điện sinh ra một từ trường trong ống. Từ trường này
gây nên c
ảm ứng sắt từ trên ha
i thanh s
ắt, biến chúng thành các nam châm cùng chiều. Hai
nam châm cùng chi
ều luôn đẩy nhau, không phụ
thu
ộc vào chiều dòng điện qua ống dây. Vì lực đẩy
này, thanh nam châm di đ
ộng quay và góc quay t
ương
ứng với c
ường độ dòng điện qua ống dây. Ampe kế
s
ắt
t
ừ có thể
đo dòng xoay chiều, do góc quay của kim
không ph
ụ thuộc chiều dòng điện
Đ
ồng hồ vạn n

ăng điện tử có thể dùng làm
ampe k
ế (Ampe kế điện tử). Bản chất hoạt động của
lo
ại ampe kế này có thể mô tả là một vôn kế
điện tử
đo hi
ệu điện thế do dòng điệ
n gây ra trên m
ột điện trở
nh
ỏ gọi là sơn. Các thang đo khác nhau được điều
ch
ỉnh bằng việc chọn các s
ơn khác nhau. Cường độ
dòng
điện được suy ra từ biểu thức của định luật Ôm
qua vi
ệc
đo được hiệu điện thế.
-Ampe k
ế
kìm: Trong dòng
điện xoay chiều, từ
trư
ờng biến thiên sinh ra bởi dòng
điện có thể gây cảm
ứng
điện từ lên một cuộn cảm nằm gần dòng điện. Đây
là cơ ch

ế hoạt
động của
Ampe k
ế kìm
. (Hình 1.7.
Ampe k
ế kìm
)
- M
ật
độ dòng điện
: M
ật
độ dòng điện j là đại lượng đo bằng điện tích đi qua một
đơn v
ị diện tích mặt của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Mật độ dòng điện j là đại
lư
ợng vect
ơ. Về độ lớn
S
I
j 
, trong đó S là ti
ết
di
ện ngang của vật dẫn.
Trong h
ệ SI,
đơn
v

ị của mật độ dòng điện là ampe trên mét vuông (A/m
2
).
2.1.4. T
ốc
độ
dịch chuyển (vận tốc trôi)
Dòng
đi
ện
có chi
ều nhất
định
nhưng các h
ạt tải
điện
đơn l
ẻ trong dòng
đi
ện
không
nh
ất thiết chuyển động thẳng the
o 1 đư
ờng
. Ví d
ụ như trong
kim lo
ại
, electron chuy

ển
đ
ộng zigzag (
Hình1.8), “va đ
ập
” t
ừ
nguyên t
ử
này sang nguyên t
ử khác; chỉ quan sát trên
t
ổng thể mới thấy xu hướng chung của chúng là dịch
chuy
ển có hướng theo sự định hướng của
đi
ện trường
.
V
ận tốc trôi
của electron đư
ợc xác định bởi:
Hình 6. Ampe kế
điện t
ử
Hình 1.8
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi

con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
d
d
nAev
x
exnA
t
q
I 







)(
(5)
trong đó: I là cư
ờng
độ dòng điện (A),
x
là chiều dài đoạn dây được xét (m), n là s

ố
h
ạt
electron trong m
ột
đơn v
ị
th
ể tích
, A là diện tích tiết diện của dây dẫn điện (m
2
), v
d
là
tốc độ d
ịch chuyển (
trôi)
c
ủa các hạt t
ải đi
ện (m/s).
Từ công thức trên có
thể tính được tốc độ dịch
chuyển của các electron
dẫn trong dây đồng có
đường kính 1,8mm mang
dòng điện I=1,3A là
v=3,8.10
-5
m/s (=14cm/h)

nh
ỏ h
ơn rất nhiều
v
ới
vận
t
ốc của electron chuyển
đ
ộng nhiệt hỗn loạn
(c
ỡ
10
6
m/s). Người ta cũng
tính toán được các
electron chuy
ển
động
trong đèn bóng hình c
ủa
tivi theo đư
ờng gần thẳng với tốc độ cỡ
1/10 t
ốc độ ánh sáng
(=3.10
7
m/s). Như vậy, các
electron dẫn có thể dịch chuyển nhanh hoặc chậm phụ thuộc vào đặc điểm của vật dẫn và
cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

Lưu
ý
: V
ận tốc trôi
c
ủa
electron không ph
ải là
t
ốc độ truyền
thông tin của nó. Theo
điện động lực học lượng tử, các electron truyền tương tác với nhau thông qua hạt photon.
Vì v
ậy, tốc
độ truyền thông tin của dòng điện trong dây dẫn nhanh gần bằng
tốc độ ánh
sáng. Sự dịch chuyển, có thể là nhanh hoặc chậm, của một electron ở một đầu dây sẽ nhanh
chóng đư
ợc biết
đến bởi một electron ở đầu dây
bên kia thông qua sự truyền tương tác này.
Ví dụ như khi bật công tắc đèn, đèn sáng ngay lập tức.
Điều này có nghĩa là tốc độ truyền thông tin của dòng
điện là rất lớn, gần như tức thời, còn chuyển động của các
electron trong dây dẫn chậm hơn rất nhiều so với tốc độ
này.
2.1.5. Đ
ịnh luật Ôm
đối với đoạn mạch
ch

ỉ chứa
đi
ện
tr
ở
Năm 1826 nhà bác h
ọc người Đức G.S Ôm
(1789-1854) đ
ã thi
ết lập được bằng thực nghiệm định
lu
ật Ôm cho đoạn mạch vật dẫn:
dòng
điện I trong vật
d
ẫn tỉ lệ thuận với hiệu
điện thế U ở hai đầu vật dẫn
:
I=GU. H
ệ số tỉ lệ G được gọi là
đ
ộ dẫn điện
c
ủa vật d
ẫn,
còn
đại lượng tỉ lệ nghịch của độ dẫn điện gọi là
đi
ện trở
Hình 8 G.S. Ôm (1789-1854)

Hình1.9
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
(resistance, resistor) c
ủa vật dẫn: R=
G
1
và công th
ức định luật Ôm là:
R
U
I 
Trong
công thức do Ôm tìm ra, điện trở R có giá trị là một hằng số đối với một vật dẫn đã cho
và không ph
ụ thuộc vào hiệu điện thế
(potential difference, voltage) đ
ặt vào đoạn mạch.
Đ
ặc tuyến vôn

-ampe c
ủa nó là một đường thẳng.
N
ội dung định luật Ôm cho đoạn mạch thuần điện trở được phát biểu đầy đủ như
sau:
"Cư
ờng độ dòng điện
ch
ạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu
đi
ện thế U
đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R
:
R
U
I 
(6)
IRVVU
BA

(7)
Tích IR đư
ợc gọi là
độ giảm điện thế (
đ
ộ
gi
ảm thế) trê
n đi
ện trở R

Mọi vật liệu dẫn điện tuân theo định luật khi điện trở suất của nó không phụ vào
đ
ộ lớn và chiều của điện trường đặt lên nó. Tất cả các vật liệu đồng chất bất kể là chất dẫn
đi
ện
như đ
ồng
hay là ch
ất bán dẫn
như silic (s
ạch hay pha tạp)
đ
ều t
uân theo đ
ịnh luật Ôm
trong m
ột khoảng giá trị nào
đó của điện trường.
Đ
ịnh luật Ôm không còn
đúng khi vật dẫn
là đi
ốt bán dẫn có chuyển tiếp p
-n ho
ặc khi điện trường trong vật dẫn quá mạnh.
/>Thí nghi
ệm chứng tỏ giữa điện trở R của một đoạn dây dẫn đồng tính tiết diện đều
t
ỉ lệ thuận với chiều dài
l và t

ỉ lệ nghịch với tiết diện vuông góc S của đoạn dây dẫn:
S
l
R 
, trong đó

g
ọi là
điện trở suất của chất làm dây dẫn đó.
I(A)
0
U
(V)
I
(A)
Đ
ặc tuyến
vôn – ampe c
ủa
m
ột đoạn dây dẫn
ở nhiệt
độ không đổi
U(V)
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời

được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
/>Đi
ện trở suất của một chất là
đại lượng đặc
trưng cho tính d
ẫn
điện của chất đó.
Giá tr
ị của nó biến thiên theo nhiệt độ. Đối với đa số kim loại
, s
ự phụ thuộc này được diễn
t
ả theo qui luật
)1( t
o
 
trong đó
o

là đi
ện trở suất ở 0
o
C,

là điện trở suất ở t

o
C,
273
1

là h
ệ số nhiệt
điện trở (với kim loại:

>0, v
ới chất
điện phân:

<0). N
ếu viết
theo thang nhi
ệt
độ tuyệt đối T thì
T
o
 
. T
ừ
đó có thể biểu diễn sự phụ
thu
ộc của
đi
ện trở vật dẫn vào nhiệt
độ theo công thức
)1( tRR

o

hay
TRR
o

(R
o
, R là đi
ện
tr
ở của vật dẫn ở 0
o
C và t
o
C). Trong h
ệ SI, đơn vị của điện trở là ôm (Ω), đơn vị của điện
tr
ở suất là ômmét (Ωm).
S
ự phụ thuộc của
đi
ện trở vật dẫn vào nhiệt độ được dùng để chế tạo nhiệt kế
nhi
ệt
điện để đo nhiệt độ. Với dụng cụ này ta có thể đo được nhiệt độ trong một phạm vi
r
ộng hơn nhiều so với nhiệt kế thuỷ ngân, đặc biệt nó cho phép ta dễ dàng khống chế, điều
khi
ển nhiệt

độ từ
xa.
Một số loại điện trở
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
2.2. Ngu
ồn điện
2.2.1. Ngu
ồn điện
Như đ
ã bi
ết, muốn có sự cân bằng điện tích trong vật dẫn thì hiệu điện thế giữa hai
đi
ểm bất kỳ
(V
A
– V
B
) c
ủa vật dẫn phải bằng không. Nếu điều kiện này bị vi phạm thì sự

cân b
ằng
điện tích không còn nữa và trong v
ật dẫn xảy ra sự dịch chuyển
đi
ện tích tạo ra
dòng
điện. Như vậy, muốn có dòng điện trong vật dẫn thì phải tạo ra ở hai đầu vật
dẫn một
hi
ệu
đi
ện
th
ế.
Tuy nhiên, trong m
ột số ít trường hợp ở môi trường dẫn điện không đồng nhất (do
phân b
ố mật
độ hạt tải đ
i
ện không
đều, hoặc do nhiệt độ không đồng đều) sẽ có sự khuếch
tán c
ủa các êlectron tự do tạo ra các dòng điện cục bộ. Cơ chế để tạo ra hiệu điện thế nhằm
duy trì dòng
điện đó là nguồn điện hay máy phát điện và nguyên nhân tác dụng trong
ngu
ồn gọi là
su

ất
đi
ện
động
.
Ngu
ồn
điện bao giờ cũng có hai cực luôn luôn ở trạng thái nhiễm điện trái dấu và giữa
hai c
ực đó có một hiệu điện thế. Để tạo ra các cực nhiễm điện như vậy cần thực hiện một
công đ
ể tách các
electron ra kh
ỏi nguyên tử trung hòa, rồi chuyển các
êlectron và ion
dương đư
ợc tạo thành nh
ư thế ra khỏi mỗi cực. Vì lực điện tác dụng giữa các
electron và
ion dương là l
ực hút nên để tách chúng ra xa nhau cần phải có những lực mà bản chất
không ph
ải là lực
t
ĩnh
đi
ện, nên ta gọi là
“l
ực lạ
”. Nếu xét theo quan đi

ểm n
ăng lượng thì
ta c
ũng thấy rằng cần phải có "lực lạ" để duy trì dòng điện. Ta đã biết điện trường tĩnh là
trư
ờng thế, nên công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích theo một đường cong
kín là b
ằng không, thế nh
ưng dòng điện chạy trong dây
d
ẫn làm dây dẫn nóng lên tức là
t
ỏa năng lượng. Vì vậy
, c
ần phải có nguồn điện, trong đó ngoài lực
Cu-lông ra còn có m
ột
l
ực khác mà công của lực này dọc theo
đường cong kín là khác không, lực ấy ta gọi là
“l
ực
l
ạ
”, ngh
ĩa là lực này cung cấp năng lượng cho
các h
ạt mang điện để chúng nhường cho vật
d
ẫn khi chuyển dời trong vật dẫn. Trong các loại nguồn điện khác nhau thì

“l
ực lạ
”có b
ản
ch
ất khác nhau và quá trình thực hiện công của lực lạ
đó gắn liền với quá trình chuyển hóa
t
ừ một dạng năng lượng nào đó thà
nh năng lư
ợng điện. Năng lượng đó có thể là hoá năng
như trong pin, acquy: l
ực lạ là lực t
ương tác phân tử (
l
ực hóa học
). Trong máy phát đi
ện,
l
ực lạ là lực
đi
ện từ
tác d
ụng lên các
electron chuy
ển động trong dây dẫn.
Đó có th
ể là cơ
năng như trong máy phát t
ĩnh điện hoặc nhiệt năng như trong pin nhiệt điện. Đó có thể là

quang năng như trong pin quang đi
ện (pin mặt trời). Bây giờ nếu nối hai cực của nguồn
đi
ện đó với nhau bằng vật dẫn để tạo thành mạch kín thì trong mạch sẽ có dòng điện.
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
/>2.2.2. Su
ất điện động của nguồn điện
Đ
ể
đặc trưng cho khả năng sinh công của lực lạ bên trong nguồn đ
i
ện, ng
ười ta đưa ra
khái ni
ệm
su
ất điện động
c
ủa nguồn điện kí hiệu là:

q
A
ε 
V
ậy suất
điện động của nguồn điện là đại lượng đo bằng thương số của công A của
các l
ực lạ làm di chuyển điện tích dương q bên trong nguồn điện và độ lớn của điệ
n tích
dương q đó. Ngu
ồn
điện đầu tiên sinh ra dòng điện không đổi khá lớn và tồn tại cho đến
ngày nay là pin và acquy, g
ọi chung là nguồn điện hóa học.
2.3. Pin và acqui
2.3.1. Hi
ệu
điện thế điện hóa
Xét m
ột mạch
điện gồm kim loại (
v
ật dẫn loại 1
) và dung
d
ịch điện phân (
v
ật dẫn loại 2
) (ngu
ồn điện hóa học

).
(Electrochemical Cells). Thí nghi
ệm chứng tỏ rằng khi một thanh
kim lo
ại bất kì tiếp xúc với một chất
điện phân thì trên thanh kim
lo
ại và chất điện phân xuất hiện các điện tích trái dấu. Khi đó, tha
nh kim lo
ại có một điện
th
ế xác
định đối với chất điện phân gọi là
th
ế
điện hóa
. Gi
ữa thanh kim loại và chất
điện
Hình 17 Pin Lơclăngsê Pin Lithium
Hình 18 M
ột số acqui
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l

ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
phân có m
ột hiệu điện thế điện hóa
.
Có th
ể giải thích sự xuất hiện
hi
ệu
đi
ện
th
ế điện
hóa như sau: Xét m
ột thanh kim loại
nhúng trong dung d
ị
ch mu
ối của kim loại
đó, ví
d
ụ thanh kẽm
(Zn) trong dung d
ịch kẽm sunfat
(ZnSO
4
) (Hình 21). Vì các phân t
ử nước là những

phân t
ử có mômen l
ưỡng cực lớn, đến bao quanh
các iôn Zn
+2
c
ủa kim loại và kéo chúng ra khỏi
thanh k
ẽm, giống nh
ư chúng đã kéo các ion
Zn
2+
và SO
4
2-
tách ra kh
ỏi các phân tử ZnSO
4
trong
dung d
ịch. Song song với quá trình đó có quá
trình ng
ư
ợc lại, các ion Zn
2+
có trong dung d
ịch
chuy
ển động nhiệt hỗn loạn đến gặp thanh kẽm và nhập vào thanh kẽm.
Thí nghi

ệm chứng tỏ rằng, lúc đầu dòng
ion Zn
2+
đi t
ừ thanh kẽm ra dung dịch
l
ớn hơn dòng ion Zn
2+
đi ngư
ợc lại và thanh kẽm được
tích đi
ện âm
. Như v
ậy, trong một
l
ớp mỏng của dung dịch
điện phân tiếp xúc với thanh kẽm xuất hiện một điện trường. Điện
trư
ờng này ngăn cản sự chuyển động của các ion
k
ẽm từ thanh kẽm ra dung dịch và tăng
cư
ờng chuyển
động ngược lại của các ion kẽm từ dung dịch vào thanh kẽm. Khi điện thế
c
ủa thanh kẽm đối với dung dịch đạt tới một giá trị nào đó thì hai dòng ion đó sẽ bằng
nhau, gi
ữa thanh kẽm và dung dịch điện phân th
i
ết lập một sự cân bằng động. Điện thế ứng

v
ới sự cân bằng
động đó là thế điện hóa của kẽm đối với dung dịch ZnSO
4
.
Th
ế điện hóa
có đ
ộ lớn và dấu
ph
ụ thuộc vào bản chất của kim loại
, b
ản chất
dung d
ịch
và n
ồng độ của dung dịch điện phân
. V
ới nồng độ dung d
ịch nh
ư nhau, thế điện
hóa ch
ỉ phụ thuộc vào
b
ản chất của kim loại
và đ
ặc trưng cho khả năng
nh
ả ion
c

ủa nó vào
dung d
ịch. Khi chọn một dung dịch có nồng
độ chuẩn tức là chứa một mol kim loại trong một
lít dung d
ịch thì thế điện hóa của kim loại đối với du
ng d
ịch đó gọi là thế điện hóa chuẩn tuyệt
đ
ối V
ch
. Bi
ết thế
điện hóa chuẩn tuyệt đối của kim loại ta có thể tính được thế điện hóa của nó
đ
ối với một dung dịch có nồng độ tùy
ý. D
ưới đây là bảng
các giá tr
ị
th
ế điện hóa chuẩn tuyệt
đ
ối của một số kim loạ
i:
Kim lo
ại
V
ch
(V)

Kim lo
ại
V
ch
(V)
Na
-2,7
Pb
-0,13
Zn
-0,74
Cu
0,34
Cd
-0,4
Ag
0,8
Khi nhúng hai thanh kim lo
ại khác nhau vào dung dịch
điện phân, do thế điện hóa
c
ủa các kim loại khác nhau là khác nhau nên giữa hai thanh đó có một hiệu điện thế điệ
n
hóa xác đ
ịnh. Trên cơ sở đó, người ta chế tạo các loại pin điện hóa (nguồn điện hóa học)
trong đó l
ực hóa học
đóng vai trò là lực lạ. Ta xét hai loại pin điện hóa đơn giản là pin
Vôn-ta và acqui chì.
2.3.2. Pin Vôn-ta (Alessandro Volta)

Pin Vôn-ta là ngu
ồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên (năm 1795). Nó gồm hai
c
ực, một cực bằng kẽm (
Zn) và m
ột cực bằng
đồng (
Cu) nhúng trong dung d
ịch axit
sunfuric (H
2
SO
4
) loãng.
Zn
Hình 21
Z
n
ZnSO
4
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ

ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Do tác d
ụng hóa học, các ion
Zn
2+
t
ừ thanh kẽm đi vào
dung d
ịch H
2
SO
4
làm cho l
ớp dung dịch tiếp giáp với thanh kẽm
tích đi
ện
dương. Thanh k
ẽm
Zn th
ừa
electron nên tích đi
ện âm.
Gi
ữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung
d
ịch
đến thanh kẽm. Điệ
n trư
ờng này ng

ăn cản sự dịch chuyển
ti
ếp theo của các ion Zn
2+
t
ừ thanh kẽm vào dung dịch đồng thời
tăng cư
ờng sự dịch chuyển ngược lại của các ion Zn
2+
t
ừ dung
d
ịch vào thanh kẽm. Sự cân bằng
điện hóa được thiết lập khi số
ion đi ra kh
ỏi thanh kẽm và số
ion đi vào thanh k
ẽm bằng nhau.
Lúc đó giữa thanh kẽm và dung dịch có hiệu điện thế điện hóa
kho
ảng U
1
= -0,74V.
Còn
ở thanh
đồng
(Cu) thì các ion H
+
có trong dung d
ịch tới bám vào cực

đồng
và thu l
ấy các
electron có trong thanh đ
ồng, thanh đồng
(Cu) m
ất
electron nên tích đi
ện
dương. Khi cân bằng hóa học được thiết lập, giữa thanh đồng và dung dịch có hiệu điện
th
ế khoảng U
2
=0,34V.
K
ết quả là giữa hai cực của pin Vôn
-ta có hi
ệu
điện thế xác định khoảng U=U
2
-U
1

1,1V. Đó chính là su
ất
đi
ện động của pin Vôn
-ta.
/>Khi n
ối các cực của pin Vôn

-ta v
ới nhau (hay với
điện trở
ngoài) thành m
ạch kín
ngư
ời ta thấy sau một thời gian
cư
ờng độ dòng điện trong mạch bị giảm dần
. Nguyên
nhân là do khi pin hoạt động, iôn dương H
+
trong dung dịch H
2
SO
4
di chuyển theo hướng
t
ừ cực kẽm sang cực đồng,
bám vào c
ực đồng tạo thành bọt kh
í hydrô bao quanh c
ực đồng
gây ra 2 tác d
ụng
:
 M
ột là hiđrô cũng giống như kim loại có khả năng phóng các iôn của nó ngược lại
vào dung dịch, vì thế xuất hiện một suất điện động phụ hướng ngược chiều với suất
đi

ện động của pin. Có thể nói rằng trước khi đóng mạch
đi
ện của pin ta có các cực
đ
ồng và kẽm
nhưng sau khi đóng kín m
ạch pin một thời gian ta lại có các cực
hiđrô và k
ẽm
. Vì th
ế
điện hóa của hiđr
ô nh
ỏ h
ơn thế điện hóa của đồng là 0,34V
nên khi pin ho
ạt động suất điện động của nó giảm từ trị số ban đầu 1,1V x
u
ống còn
khoảng 0,8V.
 Hai là, màng hiđrô bao b
ọc quanh cực dương làm tăng điện trở trong của pin và vì
v
ậy c
ường độ dòng điện giảm đi
. Hi
ện t
ượng trên gọi là sự phân cực của pin
.
Để khử hiện tượng phân cực (khử hiđrô bao quanh cực đồng) có hại nói trên phải

tìm cách ng
ăn để hiđrô không tụ lại trên cực dương
(Cu). Hi
ện nay có
hai phương pháp
thư
ờng dùng để khử
s
ự phân
c
ực
c
ủa
pin là :
-Dùng hai dung d
ịch điện phân
đ
ể
không x
ảy ra sự biến đổi cấu tạo của cực
. Đó
là trường hợp của pin Daniell (Đanien) có cấu tạo gồm một cực đồng Cu nhúng trong dung
d
ịch CuSO
4
và m
ột
c
ực kẽm
Zn nhúng trong dung d

ịch ZnSO
4
, Hai dung d
ịch này được
ngăn v
ới nhau bằng một vách xốp để hai dung dịch này không trộn vào nhau nhưng không
ngăn c
ản sự chuyển
động của các iôn. Lúc này cực
đ
ồng lại hiện ra Cu và cực kẽm thì
b
ị
ăn
mòn và tan d
ần vào dung dịch, nghĩa là cấu tạo các cực của pin không thay đổi khi nó hoạt
động.
/>-Dùng ch
ất khử cực hóa học
, đó là nh
ững chất ôxi hóa mạnh để
kh
ử hiđrô
. Đó
Zn
Cu
Zn
2+
H
2

SO
4
H
2
SO
4
Hình 22 Pin Vônta
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
là trư
ờng hợp của pin
Leclancé (Georges Leclanché) có c
ự
c âm là k
ẽm và cực dương là
m
ột thanh than bao bọc xung quanh bởi một hỗn hợp
đ
ã nén chặt gồm MnO
2

(Mangan
Oxide) và graphít (đ
ể
kh
ử cực và
tăng đ
ộ dẫn
điện). Dung dịch điện phân là NH
4
Cl
(Ammonium Chloride).
Th
ế điện hóa của MnO
2
là 0,71V và c
ủa Zn là
-0,77V nên su
ất điện động của pin
Lơclăngsê là E=1,5V. Khi pin ho
ạt động, NH
4
Cl b
ị phân li như sau
:
NH
4
Cl  NH
4
+
+Cl

-
Các iôn Cl
-
đi v
ề phía cực kẽm, kết hợp với iôn
Zn
2+
do c
ực kẽm
phóng ra t
ạo
thành ZnCl
2
: 2Cl
-
+ Zn
2+
 ZnCl
2
Các iôn NH
4
+
l
ại bị phân tích
: NH
4
+
 NH
3
+ H

+
Các iôn H
+
đi v
ề phía cực MnO
2
k
ết hợp với các iôn O
2-
do MnO
2
nh
ả ra tạo thành
H
2
O : 2H
+
+ O
2-
 H
2
O
Như v
ậy, hiđrô đã bị MnO
2
ôxi hóa. MnO
2
phóng các iôn O
2-
ra d

ần dần và biến
thành MnO. Như v
ậy khi pin
Leclancé ho
ạt
động thì cực
Zn mòn d
ần và MnO
2
bi
ến
thành MnO.
Đ
ể tiện sử dụng, ng
ười ta chế tạo
pin Leclancé dư
ới dạng pin khô. Dung dịch
NH
4
Cl đư
ợc trộn trong một thứ hồ đặc rồi được đóng vào trong một vỏ pin bằng kẽm, vỏ
pin này là c
ực âm
(xem hình dư
ới
).
2.3.3. Ac qui chì (Battery lead-acid)
Acqui chì (acqui axít) là lo
ại acqui
đơn giản được nhà bác học Pháp Ga

ston Planté
phát minh vào năm 1859.
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
C
ấu tạo của
acquy chì g
ồm bản
c
ực dương làm bằng
dioxid chì (PbO
2
)
màu đ
ỏ
n
ằm phía ngoài
và b
ản cực âm
làm b

ằng
chì nguyên ch
ất Pb màu xám
,
n
ằm phía trong
và đư
ợc nhún
g trong dung
d
ịch H
2
SO
4
loãng (n
ồng
độ 20
-30%).
Trư
ớc khi dùng làm nguồn điện ta
ph
ải nạp
đi
ện cho acqui. Lúc này acqui
đóng vai tr
ò như một máy thu điện, nó tích
tr
ữ
điện năng dưới dạng hóa năng. Khi nạp
đi

ện cho acqui người ta cho dòng điện một
chi
ều
đi vào acqui. Dung d
ịch H
2
SO
4
b
ị
đi
ện phân, làm xuất hiện hi
đrô và ôxi ở hai
b
ản cực. Hai bản cực được tích điện trở
thành hai c
ực của acqui. Giữa chúng có một
hi
ệu điện thế. Acqui hoạt động giống như một pin điện hóa có suất điện động vào khoảng
2V.
Khi nối hai cực của acqui
đã nạp điện bằng một dây dẫn thì sẽ có dòng điện chạy
trong dây d
ẫn ng
ược chiều với dòng điện lúc nạp vào acqui. Do tác dụng hóa học, các bản
c
ực của acqui bị biến đổi.
B
ản cực d
ương có lõi là PbO

2
đư
ợc phủ một lớp
PbSO
4
do ph
ản ứng h
óa h
ọc
PbO
2
+H
2
SO
4
+2e  PbSO
4
+SO
4
2-
+2H
2
O
Hình 23 C
ấu tạo của a
cqui chì
Hình 24 Sơ đ
ồ bình acquy
chì
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như

một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
B
ản cực âm có lõi là Pb cũng được phủ một lớp
PbSO
4
do ph
ản ứng hóa học:
Pb+SO
4
2—
2e  PbSO
4
Sau m
ột thời gian sử dụng, hai bản cực của acqui có lõi vẫn khác nhau nh
ưng có
l
ớp vỏ ngoài giống nhau, đều là PbSO
4
. Do đó su
ất điện động của acqui giảm dần. Khi suất

đi
ện động này giảm xuống còn 1,85V thì người ta lại nạp điện cho acqui để tiếp tục sử
d
ụng.
Như v
ậy acqui là một nguồn
điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên
ph
ản ứng hóa học thuận nghịch: nó tích trữ
năng lư
ợng dưới dạng hóa năng (lúc nạp điện)
đ
ể rồi giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện).
M
ỗi acqui có một
dung lư
ợng xác
định, đó là điện lượng lớn nhất mà acqui có thể cung cấp được khi nó phát
đi
ện. Dung lượng của acqui được đo b
ằng ampe.giờ (kí hiệu A.h). Ampe.giờ là
điện lượng
đo đư
ợc do dòng
điện có cường độ 1A tải đi trong một giờ: 1A.h=3600C.
Hi
ện nay ng
ười
ta s
ản xuất acquy khô (AGM). Đó là vẫn acquy chì axit (H

2
SO
4
) đư
ợc chế tạo dưới d
ạng
keo và c
ố định vào chất mang có độ
x
ốp lớn (SiO
2
) ho
ặc được chế tạo thành tấm
“đi
ện li”
x
ốp có
độ dẫn điện tương đương như dung dịch điện phân lỏng
, ho
ạt
động như một khoang
ch
ứa chất điện phân dự trữ cho quá trình phóng nạp của acquy
. Ưu đi
ểm
c
ủa acquy khô là
là không ph
ải bổ sung n
ước

và khi làm vi
ệc thì không rò rĩ dung dịch
điện phân nên acquy
khô ít ph
ải bảo dưỡng hơn so với acquy dùng dung dịch điện phân lỏng. (AGM
)
Absorptive Glass Micro-Fibre batteries are also sometimes called "starved electrolyte" or
"dry", because the fibreglass mat is only 95% saturated with Sulfuric acid and there is no
excess liquid.
/> />2.3.4. Pin s
ạc
(Rechargeable batteries)
Hi
ện nay trên thị trường người ta đang sử dụng phổ biến các loại
ngu
ồn điện hóa
h
ọc khác nh
ư pin
s
ạc
(secondary cells).
Pin Zinc Carbon 1.5V Đây là lo
ại
pin đ
ã có t
ừ rất lâu. Pin carbon kẽm có giá rất rẻ. Đây
là l
ựa chọn tốt cho các thiết bị tiêu thụ ít điện năng (đèn pin và đồ chơi). Các loại pin trong
nư

ớc sản xuất như pin con thỏ , con ó thường thuộc loại này. Do có
đi
ện trở trong
cao,
b
ạn không sử dụng loại pin này cho các
thi
ết bị như máy ảnh được. Pin có thể
duy trì cho các thi
ết bị có dòng nhỏ nh
ư
đ
ồ chơi, bảng điều khiển. Chú ý rằng,
n
ếu dùng lâu mà không kiểm tra, dung
d
ịch
điện phân trong
pin có th
ể sẽ chảy
ra phá hỏng các tiếp điểm gá pin, nếu
ch
ảy vào mạch
điện, có thể gây chập,
h
ỏng mạch. Nên kiểm tra thường xuyên
2-3 tháng ho
ặc thay luôn khi thấy có
hi
ện t

ượng vỏ pin ẩm hoặc phồng (Có
thể pin vẫn còn cung cấp được điện,
nhưng n
ếu
để dùng tiếp, pin sẽ chảy)
.
M
ức tự xả của pin t
ròn carbon k
ẽm tối
đa là 4%/năm.
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Pin Alkaline (Pin ki
ềm) 1.5V
. Có th
ể mua được
pin lo
ại này khá dễ dàng. Nếu bạn dùng với máy
ảnh số thì thời gian sử dụng sẽ ngắn. Tuy vậy với

giá khá r
ẻ pin Alkaline vẫn là lựa chọn của nhiều
ngư
ời. Pin Alkaline có chất
lư
ợng tốt trên thị
trư
ờng do các hãng danh tiếng như Fuji hay
Duracell s
ản xuất. Khi sử dụng điện áp và khả
năng ch
ịu tải của pin alkaline giảm dần dần. Nhờ
v
ậy, người dùng có thể nhận biết được thời điểm
h
ết pin.
Pin alkaline có n
ội trở nhỏ, khả n
ăng chịu
t
ải cao, có thể bảo quản trong nhiều năm, suy yếu
trung bình 2%/n
ăm. Pin có thể sử dụng tốt cho
nh
ững thiết bị tiêu thụ dòng nhỏ nh
ư đồng hồ treo tường hoặc điều khiển các loại như
tivi,
đi
ều hòa
Pin Niken Cadimi (Ni-Cd) 1.2V: Pin Ni-

Cd, là pin có n
ội trở nhỏ do đó rất phù hợp
khi dùng v
ới máy ảnh số,
đèn flash Pin
này có s
ố lần sạc lại nhiều nhất, lên tới
1000 l
ần, tuy nhiên bạn phải cẩn thận khi
s
ử dụng vì pin Ni
-Cd r
ất độc.
M
ột trong số
các y
ếu điểm của pin Ni
-Cd là đi
ện thế
gi
ảm
đột ngột ở c
u
ối chu kỳ xả. Sự giảm
đ
ột ngột này không nhanh bằng pin Ni
-
MH nhưng th
ấy rõ so với pin Alkaline. Vì
v

ậy, để tránh “cái chết đột ngột này” bạn
nên có pin d
ự phòng khi đi xa hay làm
nh
ững việc
quan tr
ọng.
M
ột
đặc điểm Ni
-
Cd là hi
ệu ứng nhớ (memory effect).
Đây
là hi
ện t
ượng suy giảm tuổi thọ nhanh chóng nếu không sử dụng pin đúng cách. Hiện
tư
ợng này được giải thích như sau: khi bạn sạc pin Ni
-Cd v
ới dòng sạc nhỏ
ho
ặc
dùng pin
không ki
ệt
đ
ã sạc lại thì một số hợp chất hoá học sẽ tích tụ ở cực âm của pin. Nế
u b
ạn tiếp

t
ục sạc kiểu này, các hợp chất tích tụ ngày càng nhiều thêm và làm giảm khả n
ăng tích lũy
năng lư
ợng. Cách tốt nhất để tránh hiện tượng này là dùng
pin cho đ
ến hết hay xả tr
ước khi sạc. Các bộ sạc pin Ni
-Cd
t
ốt
thư
ờng có nút bấm để xả pin rồi t
ự
động sạc khi điện
áp t
ụt đến mức thấp nhất.
+Pin Ni-MH (Nickel Metal Hidride) 1.2V: Pin Ni-MH
d
ạng “AA” có thể dùng với hầu nh
ư tất cả các thiết bị đang
dùng pin Alkaline và Ni-Cd. Pin Ni-MH có kh
ả năng lưu
tr
ữ năng lượng tốt và nội trở nhỏ. Đây là lực
ch
ọn phổ biến
vì pin Ni-MH có hi
ệu ứng nhớ ít h
ơn Ni

-Cd và dung lư
ợng
pin cao hơn hai lần pin Ni-Cd. Với pin này bạn có thể sạc
b
ất cứ lúc nào mà không cần phải xả pin.Tuy nhiên nếu
dùng liên t
ục trong tình trạng
đó, pin v
ẫn bị chai. Ngoài ra
nó có th
ể bị
h
ỏng vì nhiệt nếu sạc quá lâu. Bạn nên sử sụng
b
ộ sạc pin chất l
ượng cao. Có điều khiển tự động để tránh
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
đi
ều này.Khi mua pin Ni

-MH, b
ạn nên mua các loại có dung lượng cao (cỡ 1800mAh trở
lên). Một l
ưu ý nữa là không nên dùng sạc của pin Ni
-Cd cho pin Ni-MH đ
ể tránh cháy, nổ
pin nh
ất là khi dùng bộ sạc nhanh. Sau khi sạc
, b
ỏ pin khỏi bộ sạc
để tránh hao điện
.
Pin Silver oxide (oxit b
ạc) 1.5V.
Đôi khi ta th
ấy Pin này có
điện áp 6V hoặc 12V.
Đó là
do có nhi
ều pin nhỏ nối tiếp ở bên trong. Pin này hoạt độn
g đư
ợc trong môi trường nhiệt
đ
ộ thấp, nội trở nhỏ và có khả năng chịu tải
xung. Pin oxit b
ạc
có đ
ộc tính cao không thông dụng do giá rất đắt. Bạn có thể thấy loại
pin này trong m
ột số loại đồng hồ, máy trợ thính, và các máy ảnh tiêu thụ ít năng lượng.

Ngoài ra, do pin khi h
ết không chảy nước nên rất được ưa chuộng khi gắn trực tiếp lên bo
m
ạch nh
ư CMOS
.
Pin Lithium-lon (Li-lon) Đi
ện áp
3.7V Pin Li-ion hi
ện nay được sử
d
ụng trong nhiều trong các thiết bị
cao c
ấp như điện thoại di động,
PDA, máy
ản
h đ
ắt tiền và
máy tính
xách tay nó có th
ể lưu trữ nhiều
năng lư
ợng hơn pin Ni
-Cd và Ni-
MH trên cùng m
ột dung tích, nh
ưng
c
ũng đắt hơn nhiều do công nghệ
ch

ế tạo và chất liệu được sử dụng.
Trong m
ỗi viên pin Li
-ion thư
ờng
có m
ạch điều khiển quá trình sạc
và
b
ảo vệ pin. Một khối
Pin máy tính
xách tay có th
ể có nhiều viên
Pin (Cell) ghép l
ại
đ
ể có được điện áp và dòng đủ lớn. Ví dụ
pin có đi
ện áp 14.8V tức là có 4 viên Pin 3.7V nối tiếp nhau (4 cells).
Pin Li-ion suy gi
ảm
ch
ất lượng theo thời gian bất kể bạn dùng hay không dùng nó
. Vì v
ậy khi mua pin, bạn cần
đư
ợc đảm bảo rằng pin
m
ới được sản xuất.
Có th

ể sạc pin bất cứ lúc nào,
đ
ầy hay hết
không quan tr
ọng nh
ưng Pin sẽ giảm chất lượng sau mỗi lần sạc.
Đó là lý do t
ại sao
các chương tr
ình kiểm tra pin (Battery monitoring) trên máy tính xách tay đếm cả số lần
s
ạc pin. Thường thì tuổ
i th
ọ của
pin kho
ảng 500 lần sạc, nhưng khi đó
pin ch
ỉ còn 20
-30%
dung lư
ợng so với ban đầu.
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất

- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Pin Lithium-Polymer (Li-Po) 3.7V là th
ế
h
ệ pin mới và cũng đắt tiền nhất nên chỉ xuất
hi
ện trong các thiết bị PDA và
điện thoại di
đ
ộng cao cấp. Pin Li
-Po có ch
ất
đi
ện phân
d
ạng rắn khác với
điện phân lỏng như hầu
h
ết các loại pin khác. Điều đó có nghĩa nó có
tr
ọng lượng nhẹ hơn nhiều so với các loại
pin khác và nhà s
ản xuất có thể chế tạo pin
Li-Po v
ới bất kỳ hình dạng nào. Như
Pin
theo hình bên là Pin cho PDA SONY
NR70V. Pin ch

ỉ có chiều dày 2mm. Đựng
trong túi Polimer và có dòng cung c
ấp tới
1200mAh. Pin Li-Po nh
ẹ và có khả n
ăng lưu trữ năng lượng nhiều hơn bất kỳ l
o
ại pin nào
k
ể trên vì vậy rất được ưa chuộng và sử dụng phổ biến trong các thiết bị cầm tay hiện nay.
/> />Hi
ện nay. ng
ười ta còn chế tạo pin nhiên liệu (fuel cell) để
s
ử dung trong quân sự hay du
hành v
ũ trụ.
/>87u
/>2.4. Đi
ện n
ăng và công suấtđiện.
Đ
ịnh luật J
oule-Lenz
Trong m
ột mạch
điện kín bao giờ cũng có hai sự chuyển hóa năng lượng: một ở
trong ngu
ồn điện, một ở ngoài nguồn điện. Trong nguồn điện có một dạng năng lượng nào
đó (hóa năng, cơ năng, n

ội năng…) được chuyển hóa thành điện năng. Ở ngo
ài ngu
ồn điện
(và c
ả
bên trong ngu
ồn
đi
ện
) đi
ện n
ăng này lại chuyển hóa thành những năng lượng tương
đương thu
ộc dạng khác (nội năng, hóa năng, cơ năng…). Số đo năng lượng ấy biểu thị
công c
ủa dòng
điện.
2.4.1. Công; công su
ất của dòng điện chạy qua một đo
ạn mạch
Khi h
ạt tải điện
q di chuy
ển từ điểm A đến điểm B đặt dưới hiệu điện thế
U=V
A
-V
B
thì l
ực điện tác dụng lên các

h
ạt tải điện
trong m
ạch sẽ thực hiện một
công là: A=qU
V
ới dòng điện không đổi, ta có q=It còn U là hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch
kh
ả
o sát. Lúc đó công c
ủa dòng
điện có cường độ I trong đoạn mạch có hiệu điện thế U đặt
vào là:
UItA 
. Đó c
ũng chính là công của lực
điện tác dụng lên các hạt tải điện.
V
ậy:
Công c
ủa dòng
điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện là
m di
chuy
ển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu
đo
ạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó
.
Theo đ
ịnh luật bảo toàn năng lượng, công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch

c
ũng ch
ính là đi
ện n
ăng mà đoạn mạch đó tiêu thụ.
UItA 
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
Đơn v
ị của công là jun (J) còn đơn vị của điện năng thường là kilôoát.giờ (kW.h)
v
ới: 1kW.h=3.600.000J
Công su
ất của dòng điện
ch
ạy qua một đoạn mạch là đại lượng đặc trưng cho tốc
đ
ộ sinh
công c
ủa dòng

điện. Theo định nghĩa nó bằng công của dòng điện thực hiện trong
m
ột đơn vị thời gian:
UI
t
A
P 
Công su
ất của dòng
điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế
gi
ữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua
đo
ạn mạch đó
.
Công su
ất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là công suất điện tiêu thụ
c
ủa đoạn mạch đó.
Đơn v
ị của công suất là oát (W).
2.4.2. Đ
ịnh luật J
oule-Lenx
2.4.2.1.L
ịch sử phát minh
Năm 1841 nhà v
ật lí ng
ười Anh Jun
(1818-1889) đ

ã tiến hà
nh m
ột số thí nghiệm
nghiên c
ứu về lượng nhiệt toả ra trên các dây
d
ẫn và đã rút ra kết luận: "
lư
ợng nhiệt toả ra
trên dây d
ẫn tỉ lệ thuận với điện trở và với
bình ph
ương cư
ờng độ dòng điện
". Th
ời
đó,
do các thí nghi
ệm của J
oule ch
ỉ mới thực
hi
ện trong phạ
m vi h
ẹp nên kết luận của
ông
chưa đư
ợc công nhận. Đến năm 1844, viện sĩ Viện Hàn lâm khoa học Nga Len
z (1804-
1865) đ

ã thực hiện rất nhiều thí nghiệm chính xác và cũng đưa ra kết luận như J
oule. Vì
th
ế, ngày nay
định luật này được gọi là định luật Jun
-Lenxơ.
2.4.2.2.N
ội dung định luật
Khi đo
ạn mạch chỉ có điện trở thuần R thì công của lực điện chỉ có tác dụng làm
tăng n
ội n
ăng của vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng và tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh,
đó là tác d
ụng nhiệt của dòng điện. Theo định luật bảo
toàn năng lư
ợng, ta có:
A=Q=UIt=RI
2
t
V
ậy:
Nhi
ệt l
ượng tỏa ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình
phương cư
ờng độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật
.
tRIQ
2


Nhi
ệt lượng tỏa ra trên vật dẫn trong thời
gian m
ột giây gọi là
công su
ất nhiệt
, kí
hi
ệu P
n
v
ới
2
RI
t
A
P
n

Đơn v
ị của nhiệt l
ượng có thể là J hoặc calo (cal), với 1J=0,24cal.
S
ự toả nhiệt trong các vật dẫn điện có dòng điện chạy qua (gọi là
hi
ệu ứng J
oule-
Lenz) gi
ữ một vai trò quan

tr
ọng trong kĩ thuật. Tất cả các dụng cụ dùng
để đốt nóng bằng
điện đều dựa vào hiệu ứng Jun -Lenxơ: bếp điện, bàn là điện, lò sưởi điện, hàn điện, đúc
đi
ện Ðèn
điện nóng sáng là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của hiệu ứng. Tuy
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
nhiên, hi
ệu ứng nà
y c
ũng có mặt tác hại: đó là sự toả nhiệt làm hao phí vô ích trong nguồn
đi
ện, trong các dây dẫn tải điện năng từ chỗ cung cấp đến nơi tiêu thụ v.v
2.4.3. Công và công su
ất của nguồn điện
Xét m
ột mạch
điện kín chứa nguồn điện. Công của nguồn điện làm d

i chuy
ển các
đi
ện tích tự do trong mạch tạo thành dòng điện bao gồm công của lực điện và công của lực
l
ạ:
A=A
đ
+A
l
ạ
. Theo tính ch
ất công của lực điện trường trong mạch kín, ta có
A
đ
=0 còn
A
l
ạ
=qE=EIt
V
ậy công của nguồn điện là
ItA 
. Đó c
ũn
g chính là công c
ủa dòng điện chạy
trong toàn m
ạch và cũng là điện năng sản ra trong toàn mạch.
Theo đ

ịnh nghĩa, công suất của nguồn điện có giá trị bằng công của nguồn điện
th
ực hiện trong một
đơn vị thời gian:
I
t
A
P 
. Đó c
ũng chính là cô
ng su
ất của dòng
đi
ện chạy trong toàn mạch và cũng là công suất điện sản ra trong toàn mạch.
2.4.4. Công su
ất của các dụng cụ tiêu thụ
điện
Các d
ụng cụ
(hay thi
ết bị
) tiêu th
ụ
điện chuyển hóa điện năng thành các dạng
năng lư
ợng khác nhau như nội năng, hóa
năng, cơ năng Có hai lo
ại
d
ụng cụ tiêu thụ

đi
ện
:
 d
ụng cụ tỏa nhiệt
là d
ụng cụ mà điện năng được chuyển hóa thành nhiệt
năng như bàn là, b
ếp điện
, máy sư
ởi
)
 máy thu đi
ện
là d
ụng cụ mà phần lớn
điện năng được chuyển hóa thành
d
ạng năng lượng khác khô
ng ph
ải là nhiệt năng
còn g
ọi tắt là
máy thu (đ
ộng cơ điện,
acqui đang n
ạp
điện ).
Đ
ối với các

d
ụng cụ chỉ tỏa nhiệt
, toàn b
ộ điện năng cung cấp cho dụng cụ được
chuy
ển hóa thành nhiệt. các dụng cụ loại này chỉ chứa các điện trở thuần. Vì thế điện năng
tiêu th
ụ của loại dụng cụ này được tính theo công thức A=UIt=RI
2
t=
t
R
U
2
và công su
ất tiêu
th
ụ của nó được tính theo công thức:
R
U
RIUI
t
A
P
2
2

Đ
ối với máy thu điện, ta đi xét đại lượng đặc trưng cho máy thu là
su

ất phản
đi
ện
. Theo đ
ịnh luật bảo toàn năng lượng phần điện năng cung cấp cho máy thu
đi
ện
m
ột
ph
ần nhỏ dùng để tỏa nhiệt còn phần lớn dùng để chuyển hóa thành các dạng năng lượng
khác: A=Q+A' v
ới
Q’ đư
ợc tính bằng công thức của
định luật Jun
-Lenxơ Q’=r
p
I
2
t còn ph
ần
đi
ệ
n năng A' đư
ợc xác định từ kết quả thí nghiệm A'=E
p
q và E
p
đư

ợc gọi là suất phản điện
c
ủa máy thu
q
A
E
p
'

. Su
ất phản
điện của máy thu có ý nghĩa là đại lượng đặc trưng cho
máy thu và đư
ợc xác định bằng điện năng mà dụng cụ chuyển hóa thành
d
ạng năng lượng
khác, không ph
ải là nhiệt, khi có một đơn vị điện tích dương chuyển qua máy.
Trong
trư
ờng hợp máy thu điện đang được nạp điện thì suất phản điện có trị số bằng suất điện
đ
ộng của nguồn lúc phát
điện khi đó
dòng
đi
ện di vào cực dương của má
y thu đi
ện
. Đơn

“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
v
ị của suất phản điện là vôn (V).
Đ
ối với động cơ điện một chiều DC thì suất phản điện
ph
ụ thuộc vào tốc độ quay ( số vòng n trong 1 phút)
I (A)
n
 
V
p

6(A)
2340 v/p
429
12(A)
1580 v/p
421

18(A)
1300 v/p
417
24(A)
1150 v/p
402
T
ừ công thức A=Q
’+A', thay các giá tr
ị tính Q
’ và A' như trên ta đư
ợc
A=E
p
It+r
p
I
2
t. T
ừ đó suy ra công thức tính công suất của máy thu điện:
2
IrIE
t
A
P
pp

v
ới
P'=E

p
I là công su
ất có ích của máy thu; U=E
p
+r
p
I là hi
ệu điện thế đặt vào máy
thu. Hi
ệu suất của máy thu được được suy ra từ công thức tính hiệu suất:
I
U
r
UIt
tIrUIt
UIt
ItE
A
A
H
ppp


 1
'
2
Đ
ể đo
công c
ủa dòng điện

ngư
ời ta dùng máy đếm
đi
ện
năng hay công tơ đi
ện.
Đi
ện n
ăng tiêu thụ thường được tính bằng kilôoát.giờ (kW.h
) v
ới 1k
Wh=3.600.000J còn
đ
ể
đo công su
ất của dòng điện trên một đoạn mạch người ta có thể dùng một trong hai cách:
+ Cách đo gián ti
ếp
: Dùng ampe k
ế để đo cường độ dòng điện qua mạch và dùng
vôn k
ế để đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch rồi tính công
su
ất của dòng điện bằng
công th
ức P=UI.
+Cách đo tr
ực tiếp
: Dùng oát k
ế để đo trực tiếp công suất của dòng điện trên đoạn

m
ạch. Số chỉ trên oát kế cho ta giá trị công suất cần đo.
Trên các d
ụng cụ tiêu thụ
điện nói chung người ta thường ghi hai chỉ số: cô
ng su
ất
đ
ịnh mức P
đ
và hi
ệu điện thế định mức U
đ
. Đó là các giá tr
ị để các dụng cụ trên hoạt động
bình th
ường. Khi sử dụng các dụng cụ tiêu thụ điện chúng ta cần chú ý các chỉ số này.
2.5. Định luật Ôm đối với toàn mạch (mạch kín) (Closed circuit, Completed circuit)
2.5.1. Lịch sử phát minh
Đ
ịnh luật được nhà vật lí Đức Ôm (1789
-1854)
phát minh b
ằng thực nghiệm vào n
ăm 1827. Ông dùng
c
ặp nhiệt điện đồng
-bismut, các dây d
ẫn và một cân
xoắn để đo tác dụng từ của dây dẫn lên kim nam châm.

K
ết quả ông thu đượ
c phương tr
ình:
xb
a
X


V
ới X là c
ường độ tác dụng từ của dây dẫn; x là chiều dài dây dẫn; a là hằng số
phụ thuộc vào khả năng sinh điện của dây dẫn; b là hằng số phụ thuộc vào điện trở của các
Hình 27 Mạch kín
E
R
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
b
ộ phận khác trong mạch. Về bản chất, nếu hiểu

hi
ện tượng theo qui luật hiện nay của vật
lí h
ọc, thay X bằng cường độ dòng điện I; thay a bằng SĐĐ

; thay b+x b
ằng điện trở tổng
c
ộng của toàn mạch R+r, ta
được:
rR
I



Đó là công th
ức của định luật Ôm cho toàn mạc
h.
2.5.2. Nội dung định luật
+Xét m
ạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động

, đi
ện trở trong
r. M
ạch
ngoài có đi
ện trở R. Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch.
Phương án SGK nâng
cao là thi

ết lập
định luật Ôm cho toàn mạc
h nh
ờ vận dụng
định luật Joule
-Lenz và đ
ịnh luật
b
ảo toàn năng lượng.
Trong th
ời gian t
, ngu
ồn
điện thực hiện một công là: A=

It.
C
ũng trong thời gian
t đó, nhi
ệt l
ượng tỏa ra trên toàn mạch là: Q=RI
2
t+rI
2
t
Theo đ
ịnh luật bảo toàn năn
g lư
ợng, ta có:


It=RI
2
t+rI
2
t
Suy ra
rR
I



V
ậy:
Cư
ờng độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của
ngu
ồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch
.
Như v
ậy

=IR+Ir
Su
ất
điện động của nguồn điện bằng tổng độ giảm
th
ế của mạch ngoài và mạch
trong
 Ta có U=IR=


-Ir nên khi r
0
ho
ặc khi I=0 thì
U


: Hi
ệu
điện thế giữa
hai c
ự
c c
ủa nguồn điện bằng suất điện động của nguồn điện đó.
 Còn khi R
0
đi
ện trở mạch ngoài không đáng kể
thì I=I
max
=
r

, lúc đó ta
nói ngu
ồn
điện bị đoản mạch.
(đ
ối với p
in thì s

ẽ hết còn acquy sẽ bị h
ư)
+Trư
ờng hợp m
ạch kín có chứa thêm máy thu
đi
ện (
hình bên). G
ọi

p
và r
p
là su
ất phản
điện và điện
tr
ở trong của máy thu.
Năng lư
ợng do nguồn điện cung cấp cho toàn
m
ạch là A=

It
Năng lư
ợng tiêu thụ trên toàn mạch gồm nhiệt lư
ợng tỏa ra trên các
điện trở R, r,
r
p

: Q=RI
2
t+rI
2
t+r
p
I
2
t và đi
ện năng tiêu thụ ở máy thu A'=

p
It.
Theo đ
ịnh luật bảo toàn năng lượng: A=Q+A'
hay

It=RI
2
t+rI
2
t+r
p
I
2
t+

p
It
Suy ra

p
p
rrR
I




.
Đó là công th
ức biểu thị
định luật Ôm cho toàn mạch trong trường hợp mạch kín

,r
pp
r,
E
p
R
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)
“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người

”
ch
ứa cả nguồn điện và máy thu điện mắc nối tiếp. Nếu mạch ngoài gồm nhiều điện trở mắc
v
ới nhau thì R là điện trở tương đương của cả mạch ngoài.
2.6. Đ
ịnh luật Ôm
đ
ối với các loại mạch điện
2.6.1. Đ
ịnh luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện
Có th
ể xây dựng công thức của
định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn
đi
ện bằng hai cách:
 dùng lí thuy
ết
b
ằng cách tách mạch kín thành hai nhánh trên và d
ưới rồi áp
dụng các công thức
định luật Ôm cho đoạn mạch điện trở và công thức tính hiệu điện thế
hai đ
ầu mạch ngoài của mạch kín;
 dùng thí nghi
ệm
như sách nâng cao, phân tích k
ết quả thu được và xây
d

ựng biểu thức của định luật. Cả hai cách thiết lập đều đưa đến kế
t qu
ả:
r
U
I
AB



hay
 rIVVU
BAAB
Đó là công th
ức biểu thị định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện
(hình
a) v
ới
chú ý r
ằng V
A
>V
B
và dòng
điện vào nguồn từ cực âm và ra khỏi nguồn từ cực
dương.
N
ếu trên
đoạn
m

ạch có thêm
điện trở R
(hình b) thì công th
ức trên trở thành:
rR
U
I
AB




hay
 
 IrRU
AB
2.6.2. Đ
ịnh luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện
Có th
ể dùng hai cách sau để thiết lập định luật Ôm cho
lo
ại đoạn mạch chứa máy
thu đi
ện:
 dùng công th
ức tính hiệu điện thế giữa hai cực của máy thu điện như đã biết
U
AB
=


p
+r
p
I
 dùng đ
ịnh luật bảo toàn n
ăng lượng và định luật Jun
-Lenxơ đ
ể thiết lập.
C
ả hai cách thiết lập cũng
đều đưa ra
k
ết quả nh
ư sau:



p
pAB
r
U
I

hay

pAB
IrU
N
ếu trên đoạn m

ạch AB có thêm đi
ện trở R thì công thức trên trở thành:
p
AB
rR
U
I




hay
 
 RrIU
AB
Chú ý V
A
>V
B
và dòng
điện vào nguồn
t
ừ cực
dương và ra kh
ỏi nguồn từ cực
âm.

p
r


p
r R
A B A B
Hình c Đo
ạn mạch chứa
máy thu đi
ện
Hình d Đo
ạn mạch chứa máy thu điện và điện t
r
ở
R

, r

, r R
A B A B
I I
Hình a Đo
ạn mạch
ch
ứa nguồn
điện
Hình b Đo
ạn m
ạch chứa nguồn
đi
ện và điện trở
“ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như
một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)

“M
ỗi
con ngư
ời
được sinh ra không phải như hạt cát vô danh. Bạn có sứ mệnh để
l
ại dấu chân trên mặt đất
- và in đ
ậm bóng hình nhân ái trong trái tim nhiều người
”
2.6.3. Công th
ức tổng quát
c
ủa định luật Ôm cho các loại mạch điện
Xét đo
ạn mạch AB chứa cả nguồn
điện (

, r) và máy thu đi
ện (

p
,r
p
). R là đi
ện trở mạch
ngoài. Dòng
điện
I ch
ạy từ A đến B.

.
Áp d
ụng
định luật Ôm cho đoạn mạch AC (
ch
ứa nguồn
điện
):




 IrU
r
U
I
AC
AC
Áp d
ụng định luật Ôm cho đoạn mạch CB (
ch
ứa máy thu điện và điện trở R
):
ppCB
p
pCB
RrIU
Rr
U
I 





 )(
Suy ra:
AB
R
pAB
p
pAB
U
Rrr
U
I
 




v
ới R
AB
=r+r
p
+R là đi
ện trở tương đương của đoạn mạch AB.
Công th
ức trên có thể viết lại nh
ư sau:

AB
R
iAB
AB
U
I


hay
iABABAB
IRU 
v
ới
i

là su
ất điện động tương đương của cả đoạn mạch
:

i
mang d
ấu dương
n
ếu
đó là nguồn điện
(dòng
đi
ện chạy từ cực âm sang cực dương)
và mang d
ấu âm

n
ếu
đó
là máy thu đi
ện
(dòng
điện chạy từ cực dương sang cực âm)
.
T
ừ đó có thể suy ra cho các trường hợp cụ thể đã biết:
Đo
ạn mạch chỉ chứa điện trở thuần
R: vì
i

=0 nên
R
U
R
U
I
AB
AB
AB
AB

Đo
ạn mạch chứa nguồn điện
: vì
i


=

nên
Rr
UU
I
ABAB
AB






AB
R
Đo
ạn mạch chứa máy thu điện
: vì
i

=-
p

nên
Rr
UU
I
p

pABpAB
AB






AB
R
M
ạch kín
: vì U
AB
=0 nên
R
I
p
i





pAB
rrR


Khi vi
ết

công th
ức của định luật Ôm cho các loại đoạn mạch ta phải
bi
ết
chi
ều
dòng
điện
trên m
ạch đang xét
. N
ếu
chưa bi
ết
đư
ợc chiều dòng điện ta phải
gi
ả thiết
dòng

r

p
r
p
R
A C B
Hình 33 Đo
ạn mạch chứa nguồn và máy thu mắc nối tiếp