Như đã biết, khi pin Lơ-clan-sê (đã học ở bài 7) được sử dụng một thời gian dài thì điện trở trong của pin tăng lên đáng kể và dòng điện mà pin sinh ra trong mạch điện kín trở nên khá nhỏ. Vậy cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín có mối quan hệ như thế nào với điện trở trong của nguồn điện cũng như với các yếu tố khác của mạch điện? Bài học này sẽ chỉ ra mối quan hệ đó.

Thí nghiệm

Mắc mạch điện như sơ đồ bên, trong đó ampe kế (có điện trở rất nhỏ) đo cường độ I của dòng điện chạy trong mạch điện kín, vôn kế (có điện trở rất lớn) đo hiệu điện thế mạch ngoài UN và biến trở cho phép thay đổi điện trở mạch ngoài.

Định luật Ohm đối với toàn mạch

Từ thí nghiệm trên, ta có thể viết hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài UN và cường độ dòng điện chạy qua mạch điện kín là:

UN= U0aI = ξ  aI

Trong đó:
hệ số tỉ lệ dương
U0giá trị lớn nhất

Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài chỉ chứa điện trở tương đương RN, ta có:

UN = UAB = IRN = VA  VB

Tích của cường độ dòng điện và điện trở được gọi là độ giảm điện thế, do đó, tích IRN còn được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.

Kết luận: a là điện trở trong r của nguồn điện.

Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

ξ=I(RN+r)=IRN+Ir

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 đó.

I = ξRN + r

Nhận xét

Hiện tượng đoản mạch

Từ hệ thức:

I = ξRN + r

ta thấy, cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín đạt giá trị lớn nhất khi điện trở RN của mạch ngoài không đáng kể (RN = 0) nghĩa là khi nối hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Khi đó ta nói rằng nguồn điện bị đoản mạch và:

I = ξr

Sẽ rất nguy hiểm nếu xảy ra hiện tượng đoạn mạch đối với mạng điện gia đình vì khi đó:
– Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn điện và các thiết bị điện rất lớn sẽ làm hư hỏng thiết bị.
– Gây cháy nổ các thiết bị đó dẫn đến gây nguy hiểm đến tính mạng con người.

Biện pháp phòng tránh:
– Mỗi thiết bị điện cần sử dụng công tắc riêng.
– Tắt các thiết bị điện (rút phích cắm) ngay khi không còn sử dụng.
– Nên lắp cầu chì ở mỗi công tắc, nó có tác dụng ngắt mạch ngay khi cường độ dòng điện qua cầu chì quá lớn.

Ứng dụng hiện tượng đoản mạch: https://www.youtube.com/watch?v=RqSgSF3FfjM

Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Công của nguồn điện bằng nhiệt lượng sản ra ở mạch ngoài và mạch trong:

Lý thuyết: Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Hiệu suất của nguồn điện

Lý thuyết: Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Trong đó
Ai là điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài.
Atp là điện năng iêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong.
UN là hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

Người đóng góp
Comments to: Bài 9: Định luật Ohm đối với toàn mạch