Giáo án Vật lý 11 Nâng cao - Tiết 20-21: Định luật Ôm đối với các loại mạch điện. Mắc các nguồn điện thành bộ - Phan Ngọc Hà

TIẾT 20-21: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN
MẮC CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ
Mục tiêu:
- 	Thiết lập và vận dụng được các công thức biểu thị định luật Ôm đối với các loại mạch điện.
- 	Vận dụng được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn gồm các nguồn ghép nối tiếp hoặc ghép song song, ghép hỗn hợp đối xứng.
Chuẩn bị:
Giáo viên:
- 	Bộ thí nghiệm như mạch điện hình 14.1.
- 	Hình 14.1, 14.2 và bảng 14.1 SGK phóng to.
- 	Nội dung ghi bảng:
ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN.
MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ.
Định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện.
Thí nghiệm khảo sát:
Nhận xét: Đồ thị có dạng hàm số: UAB = a – b.I.
Kết luận:
- 	Khi mạch hở: UAB = ξ và b = r .
- 	Công thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện.
	UAB = VA – VB = ξ – Ir (VA > VB) hay 
- 	Nếu đoạn mạch AB có R thì 
2. 	Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện.
- 	Công của nguồn điện sinh ra là: A = UIt.
- 	Điện năng tiêu thụ của máy thu: Ap = ξp.It + rp.I2t.
	Ta có: A = Ap → UAB = ξp + rpI hay 
* 	Khi mạch có R thì 
3. 	Công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch.
a. 	Xét đoạn mạch:
	UBA = VB – VA = ξ – (R + r).IAB. A B.
	Hay UAB = VA – VB = (R + r). IAB – ξ. (1) I ξ, r R 
b. 	Xét đoạn mạch:
 	UAB = VA – VB = (R + r). IAB + ξ. (2) A I ξ, r R B
Định luật Ôm tổng quát cho các loại đoạn mạch:
	Từ (1) và (2), có UAB = (R + r)IAB – ξ hay 
+ 	Nguồn điện: ξ > 0 : chiều dòng điện từ cực âm đến cực dương.
+ 	Máy thu: ξ < 0: chiều dòng điện từ cực dương đến cực âm.
4. 	Mắc nguồn điện thành bộ:
a. 	Mắc nối tiếp: ξ1, r1 ξ2, r2 ξn, rn 
	rb = r1 + r2 +  + rn .
	Nếu ; r1 = r2 =  = rn = r
	; rb = n.r.
b. 	Mắc xung đối .
c. 	Mắc song song: .
d. 	Mắc hỗn hợp đối xứng. 
Học sinh:
- 	Ôn kiến thức về máy thu, thiết lập định luật Ôm đối với toàn mạch.
III. Hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Định luật Ôm đối với đoạn mach có chứa nguồn điện.
Hoạt động của HS
Hoạt động của Gv
- Hs lắng nghe - Trả lời.
- Lắng nghe, tiến hành thí nghiệm , lấy số liệu và vẽ đồ thị.
- Trả lời C1.
- y = a.x + b.
a = r ; b = ξ ; x = I ; y = UAB .
- UAB = -r.I + ξ = ξ – I.r
ó 
UAB = UAB + UCB 
UAC = ξ – r.I và UCB = -UBC = -R.I 
- UAB = ξ – (R + r).I ó 
- Gv đặt vấn đề: Chúng ta có thể sử dụng định luật Ôm đối với toàn mạch cho các loại đoạn mạch chứa nguồn, máy thu được không? Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch như thế nào? Nguồn điện lớn gồm nhiều nguồn điện nhỏ mắc với nhau thì có công thức như thế nào? Đó là vấn đề mà bài học hôm nay sẽ tìm hiểu.
- Gv giới thiệu dụng cụ thí nghiệm và sơ đồ hình 14.1 yêu cầu các tổ lắp ráp các dụng cụ theo sơ đồ 14.1 rồi lấy số liệu theo bảng 14.1 khi di chuyển C để tăng I.
+ Yêu cầu Hs dựa vào bảng số liệu vẽ để vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào I.
+ Kiểm tra, xem xét kết quả thí nghiệm của các tổ. Nhận xét kết quả thí nghiệm.
+ Trả lời câu C1.
+ Yêu câu Hs sử dụng kiến thức toán học để xác định đồ thị thu được biểu diễn bởi hàm số nào?
+ x, y, a, b là các đại lượng trong mạch điện.
 Gợi ý: y: trục tung, x: trục hoành, a: hệ số góc, b: tung độ.
+ So sánh r và a.
- Viết hàm số y = a.x + b dưới công thức của các đại lượng vật lí.
- Từ biểu thức UAB viết biểu thức I.
- Thông báo hai biểu thức trên biểu thị định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện.
- Lưu ý: chiều dong điện đi từ âm đến dương và VA > VB. 
- Nếu mạch có R. Trả lời câu C2.
- Viết biểu thức tính I từ UAB.
Hoạt động 2: Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện.
- A = UI.t
- Ap = ξp.It + rp.I2t.
- Theo định luật bảo toàn năng lượng A = Ap hay 
- UAB = VA – VB = ξp + (R + rp). IAB hay 
- Xét đoạn mạch AB có chứa máy thu ξp , r. Có hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và dòng điện I qua mạch.
- Hướng dẫn Hs xây dựng định luật:
+ Tính công dòng điện sinh ra.
+ Tính công tiêu thụ của máy thu.
+ So sánh A, Ap dựa vào định luật nào? Từ đó viết biểu thức tính U.
- Viết biểu thức tính I.
- Thông báo biểu thức I biểu thị định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện.
- Tương tự định luật Ôm chứa nguồn có R. Trả lời C3.
- Từ biểu thức UAB viết biểu thức tính I.
Hoạt động 3: Công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch.
- UBA = VB – VA = ξ – (R + r).IAB.
=> UAB = VA – VB = (R + r). IAB – ξ
- UAB = VA – VB = (R + r). IAB + ξ.
- Hướng dẫn Hs xây dựng hệ thức theo SGK.
- Xét mạch AB. Viết biểu thức UBA → UAB.
- Xét mạch AB. Viết UAB với ξ máy thu.
- Thông báo công thức đoạn mạch tổng quát đối với các loại đoạn mạch: UAB = (R + r). IAB – ξ. 
với + ξ > 0 khi ξ là nguồn.
 + ξ < 0 khi ξ là máy thu.
Hoạt động 4: Mắc các nguồn điện thành bộ.
- Lắng nghe. Ghi bài.
- ; rb = n.r.
- . 
- Mắc nối tiếp. Sử dụng hình 14.7.
- Giới thiệu ξb , rb theo SGK.
- Nếu ; r1 = r2 =  = rn = r 
Thì ξb , rb ?
- Giới thiệu mắc xung đối, hình 14.8.
- Thông báo ξ1 = ξ2 thì ξ1 là nguồn, ξ2 là máy thu.
- Giới thiệu mắc song song hình 14.9.
- Giới thiệu mắc hỗn hợp đối xứng.
- Tính ξb ?
- Tính rb ?
Hoạt động 5: Củng cố - Dặn dò.
Dựa vào bài học để trả lời
Yêu cầu HS:
- Trả lời 1,2/72 SGK.
- BT 1, 2/72, 73 SGK.
- Chuẩn bị tiết bài tập sau: 3,4,5/73 SGK