Soạn mới giáo án Vật lí 11 cánh diều Chủ đề 4 Bài 1: Cường độ dòng điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Ở THCS ta đã biết, dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.

- GV chiếu hình ảnh dây dẫn kim loại khi nối với nguồn điện sẽ có dòng điện chạy qua (hình 1.1) cho HS quan sát.

- GV đặt câu hỏi:

+ Câu hỏi 1 (SGK – tr86): Các hạt mang điện trong kim loại có đặc điểm gì?

+ Dựa vào hình vẽ và thông tin trong SGK, em hãy nêu quy ước chiều dòng điện.

- GV chiếu hình ảnh các electron dẫn trong kim loại chuyển động có hướng giữa các ion dương dao động quanh vị trí cân bằng cố định (hình 1.2) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr87)

Tại sao các electron trong dây dẫn kim loại chuyển động có hướng khi nối dây dẫn với nguồn điện?

So sánh chiều chuyển động thành dòng của các electron trong kim loại với chiều dòng điện quy ước chạy qua dây dẫn.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr87) để tìm hiểu về tốc độ dịch chuyển của các electron.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về chuyển động của hạt mang điện trong kim loại.

- GV đặt vấn đề: Dòng điện có thể chạy qua dung dịch muối, acid hoặc base, chúng được gọi là chất điện phân

- GV yêu cầu HS nêu một số ví dụ về dung dịch chất điện phân.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr87) để tìm hiểu về phân tử trung hòa.

- GV chiếu hình ảnh ion dương và ion âm chuyển động thành dòng ngược chiều nhau và đều góp phần tạo thành dòng điện trong dung dịch (hình 1.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời các câu hỏi sau:

+ Câu hỏi 3 (SGK – tr87): Tại sao các ion mang điện tích trái dấu chuyển động ngược chiều nhau?

+ Câu hỏi 4 (SGK – tr87): Dòng điện có thể chạy qua nước sông, nước máy không? Tại sao?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về chuyển động của hạt mang điện trong dung dịch chất điện phân.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. CHUYỂN ĐỘNG CÓ HƯỚNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN

1. Hạt mang điện chuyển động trong kim loại

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr86)

Các hạt mang điện trong kim loại là các electron mang điện tích âm.

*Kết luận

- Chiều dòng điện được quy ước là chiều từ cực dương của nguồn điện đang tạo ra nguồn điện, qua dây dẫn đến cực âm.

- Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn, không tạo ra dòng điện trong kim loại.

- Khi nguồn điện được nối với dây dẫn kim loại, nguồn điện tác dụng lực lên các electron dẫn làm cho chúng vừa chuyển động hỗn loạn vừa di chuyển theo chiều từ cực âm hướng về cực dương.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr87)

Dưới tác dụng của điện trường, các electron trong dây dẫn kim loại chuyển động có hướng khi nối dây dẫn với nguồn điện.

Chiều chuyển động thành dòng của các electron trong kim loại ngược với chiều dòng điện quy ước chạy qua dây dẫn.

2. Hạt mang điện chuyển động trong dung dịch chất điện phân

- Trong dung dịch, chất điện phân tách ra thành các ion trái dấu: ion dương và ion âm chuyển động tự do.

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr87)

Các ion mang điện tích trái dấu chuyển động ngược chiều nhau vì lực điện tác dụng lên chúng ngược chiều nhau.

*Trả lời Câu hỏi 4 (SGK – tr87)

Trong nước sông, nước máy có thành phần dung dịch muối, acid hoặc base, do đó dòng điện có thể chạy qua.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức đã học ở THCS: Em hãy cho biết dòng điện có thể gây ra những tác dụng nào?

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi:

+ Luyện tập 1 (SGK – tr88): Kể tên một số thiết bị điện. Thiết bị này hoạt động dựa trên tác dụng nào của dòng điện? Thiết bị này hoạt động mạnh khi nào?

+ Đại lượng nào đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện? Đơn vị đo là gì?

- GV chiếu hình ảnh các điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng S của vật dẫn theo phương vuông góc với tiết diện này (hình 1.4) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và tìm hiểu về khái niệm cường độ dòng điện.

- GV yêu cầu HS nêu khái niệm và công thức tính cường độ dòng điện.

- GV giới thiệu và định nghĩa đơn vị đo điện lượng Coulomb.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr89) để tìm hiểu về một số giá trị cường độ dòng điện hay gặp trong cuộc sống.

- GV kết luận về nội dung hình thành khái niệm cường độ dòng điện.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và hoàn thành nội dung Luyện tập 2 (SGK – tr88)

Nối hai đầu một đèn sợi đốt vào hai cực của một viên pin.

- Cho biết trong 4 s có điện lượng 2 C chạy qua đèn. Xác định cường độ dòng điện chạy qua đèn.

- Chiều và cường độ dòng điện qua đèn có thay đổi theo thời gian không?

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Tìm hiểu thêm (SGK – tr89) và trả lời câu hỏi

Dòng điện không đổi là dòng điện một chiều. Nhưng ngược lại thì không đúng. Có những dòng điện không đổi chiều nhưng lại có cường độ thay đổi, ví dỵ như xung điện một chiều trong vật lí trị liệu. Hãy tìm hiểu thêm về đặc điểm của xung điện một chiều.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

1. Tác dụng mạnh yếu của dòng điện

*Trả lời Luyện tập 1 (SGK – tr88)

Quạt, bóng đèn, bàn là, chuông điện là thiết bị điện, lần lượt hoạt động dựa trên tác dụng cơ học, quang học, nhiệt và từ của dòng điện. Các thiết bị này hoạt động mạnh khi dòng điện chạy qua lớn.

*Kết luận

- Cường độ dòng điện đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện và được đo bằng đơn vị ampe (A).

- Để biểu diễn dòng điện có cường độ nhỏ, ta sử dụng các đơn vị miliampe (mA) hoặc microampe (μA).

1 mA = 10^-3 A

1 μA = 10^-6 A

2. Định nghĩa cường độ dòng điện

- Cường độ dòng điện được xác định bằng điện lượng (lượng điện tích) chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

Trong đó, I là cường độ dòng điện, Δq là điện lượng và Δt là thời gian.

- Định nghĩa đơn vị đo điện lượng: 1 coulomb là lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s khi có cường độ dòng điện 1 A chạy qua dây dẫn.

*Trả lời Luyện tập 2 (SGK – tr88)

I = q/t = 0,5 A

Chiều dòng điện qua bóng đèn không đổi nhưng cường độ dòng điện giảm dần (do năng lượng điện của nguồn điện chuyển hóa dần thành năng lượng ánh sáng và năng lượng nhiệt trên các dụng cụ điện).

*Trả lời Tìm hiểu thêm (SGK – tr89)

Một số dạng xung điện một chiều

- Xung tam giác

- Xung hình chữ nhật

- Xung lưỡi cày

- Xung hình sin

Tác dụng sinh lí của dòng xung điện

- Tác dụng ức chế: giảm đau và giảm trương lực cơ.

- Tác dụng kích thích thần kinh cơ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Đồng, bạc, vàng là các kim loại dẫn điện tốt, có rất nhiều electron dẫn trong các kim loại này.

- GV nêu ví dụ về mật độ electron dẫn trong đồng.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trình bày về tốc độ dịch chuyển có hướng v của dòng electron và suy luận để rút ra biểu thức liên hệ: I = Snve.

- GV chiếu hình ảnh mô hình hạt mang điện có điện tích e, dịch chuyển có hướng với tốc độ v trong dây dẫn có chiều dài l và tiết diện thẳng S, tạo ra dòng điện có cường độ I (hình 1.5) cho HS quan sát.

- GV kết luận về nội dung tốc độ dịch chuyển có hướng của hạt mang điện.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và hoàn thành các nội dung sau:

+ Luyện tập 3 (SGK – tr89): Dòng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại có cường độ là 1 A. Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian 1 s.

+ Vận dụng (SGK – tr90): Đoạn dây đồng có tiết diện thẳng 5.10^-6 m², mật độ electron dẫn 8,5.10²⁸ hạt/m³ và đang có cường độ dòng điện 1 A chạy qua. Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của electron trong đoạn dây này. Giải thích tại sao tốc độ dịch chuyển có hướng của electron rất nhỏ.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

II. CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

3. Tốc độ dịch chuyển có hướng của hạt mang điện

- Xét mô hình gồm các hạt mang điện có điện tích nguyên tố e, dịch chuyển có hướng với tốc độ v trong dây dẫn có chiều dài l và tiết diện thẳng S, tạo ra dòng điện có cường độ I, mật độ hạt mang điện trong dây dẫn này là n, giá trị điện tích nguyên tố: e = 1,6.10^-19 C.

- Biểu thức xác định cường độ dòng điện:

I = Snve

- Một dòng điện đi qua hai đoạn dây dẫn đồng chất, ở đoạn dây mảnh hơn, tức tiết diện S nhỏ hơn thì tốc độ dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện sẽ lớn hơn.

*Trả lời Luyện tập 3 (SGK – tr89)

q = I.t = 1 C, tương ứng với số electron là:

1/1,6.10^-19 = 0,6.10^-19

*Trả lời Vận dụng (SGK – tr90)

v = I/Sne = 1,4.10^-5 m/s

Tốc độ dịch chuyển có hướng của electron rất nhỏ vì các electron còn chuyển động nhiệt hỗn loạn về mọi hướng và vì sự cản trở chuyển động của các nút mạng tinh thể kim loại.