Giải KHTN 9 sách VNEN bài 7: Các đại lượng cơ bản của dòng điện một chiều trong đoạn mạch

A. Hoạt động khởi động

Tác dụng của dòng điện mạnh hay yếu ở bóng đèn có liên quan như thế nào tới dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng qua dây tóc của bóng đèn? Tại sao như vậy?

Trả lời:

   Tác dụng của dòng điện mạnh hay yếu ở bóng đèn có liên quan  tới dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng qua dây tóc của bóng đèn. Khi dòng  điện tác dụng mạnh thì lượng electron tự do dịch chuyển có hướng qua dây tóc bóng đèn lớn, nếu dòng  điện tác dụng yếu thì lượng electron tự do dịch chuyển có hướng qua dây tóc bóng đèn ít. Vì dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do khi electron dịch chuyển càng nhanh thì dòng điện càng mạnh và ngược lại.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Cường độ dòng điện

1. Tác dụng mạnh yếu của dòng điện.

- Điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

   Tác dụng của dòng điện mạnh hay yếu liên quan đến các dòng electron tự do dịch chuyển có hướng ở mạch điện ..................... hay .......................

   Sở dĩ như vậy vì: Bản chất của dòng điện trong dây dẫn kim loại là .......................................

Trả lời:

   Tác dụng của dòng điện mạnh hay yếu liên quan đến các dòng electron tự do dịch chuyển có hướng ở mạch điện lớn hay nhỏ.

   Sở dĩ như vậy vì: Bản chất của dòng điện trong dây dẫn kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.

II. Hiệu điện thế

- Hai mạch điện được mắc bóng đèn như nhau có điểm gì khác nhau mà lại cho các dòng điện có cường độ khác nhau đi qua bóng đèn?

Trả lời:

  Hai mạch điện được mắc bóng đèn như nhau mà lại cho dòng điện có cường độ khác nhau đi qua vì 2 mạch điện có hiệu điện thế khác nhau.

1. Thí nghiệm

Hãy điền các cụm từ: sự khác biệt, dòng điện, đất, vật dẫn vào chỗ trống thích hợp của đoạn văn sau.

     Vật dẫn tích điện dương, đất tích điện âm. Như vậy có .......................... về điện giữa vật dẫn và đất. Kim của miliampe kế chỉ một giá trị nào đó chứng tỏ giữa vật dẫn và đất có ........................ chạy qua. Dòng điện này là các dòng electron chuyển động theo dây dẫn từ ................. đến ......................... Dòng điện có chiều từ ............. đến ..................

Trả lời:

     Vật dẫn tích điện dương, đất tích điện âm. Như vậy có sự khác biệt về điện giữa vật dẫn và đất. Kim của miliampe kế chỉ một giá trị nào đó chứng tỏ giữa vật dẫn và đất có dòng điện chạy qua. Dòng điện này là các dòng electron chuyển động theo dây dẫn từ đất đến vật dẫn. Dòng điện có chiều từ vật dẫn đến đất.

3. Cách tăng giảm cường độ dòng diện chạy qua đoạn mạch điện cho trước.

Điền từ thích hợp vào chỗ trống để hoàn thành kết luận

     Để tăng hay giảm ................................. chạy qua dây dẫn (cho trước) thì cần ............................ hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn.

     Điểm khác nhau giữa hai mạch điện để khi mắc hai bóng đèn như nhau vào mạch điện lại cho các dòng điện có cường độ khác nhau là ..................... giữa hai đầu đoạn mạch. Đoạn mạch có hiệu điện thế ...................... sẽ cho dòng điện có cường độ .................... chạy qua bóng đèn.

Trả lời:

Để tăng hay giảm cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (cho trước) thì cần thay đổi hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn.

Điểm khác nhau giữa hai mạch điện để khi mắc hai bóng đèn như nhau vào mạch điện lại cho các dòng điện có cường độ khác nhau là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. Đoạn mạch có hiệu điện thế khác nhau sẽ cho dòng điện có cường độ khác nhau chạy qua bóng đèn.

III. Điện trở

1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn.

a. Đối với một dây dẫn xác định

- Phân tích số liệu, đồ thị và điền từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

     Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn ......................... với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó. Mối quan hệ này được biểu diễn bằng biểu thức toán học: I=.....U.

- Hãy cho biết đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I và U đối với một đoạn dây dẫn là một đường  thẳng đi qua gốc tọa độ (U=0, I=0) không?

Trả lời:

- Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó. Mối quan hệ này được biểu diễn bằng biểu thức toán học: $I = k . U$.

- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I và U đối với một đoạn dây dẫn là một đường thẳng có đi qua gốc tọa độ (U=0, I=0) vì K=khi U = 0 thì I = 0 không có dòng điện chạy qua.

b. Đối với các dây dẫn khác.

- Phân tích số liệu, đồ thị và điền từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

   Cường độ dòng điện chạy qua mọi dây dẫn đều .................. với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó, nhưng hệ số tỉ lệ k có giá trị .......................

- Hãy cho biết đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I và U đối với mỗi đoạn dây dẫn là một đường thẳng có đi qua gốc tọa độ không?

Trả lời:

- Cường độ dòng điện chạy qua mọi dây dẫn đều tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó, nhưng hệ số tỉ lệ k có giá trị khác nhau.

- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I và U đối với mỗi đoạn dây dẫn là một đường thẳng có đi qua gốc tọa độ. 

2. Điện trở

a. Xác định thương số $\frac{U}{I}$ đối với các dây dẫn khác nhau.

Nhận xét giá trị thương số $\frac{U}{I}$ đối với từng dây dẫn và với các dây dẫn khác nhau.

Trả lời:

Giá trị thương số $\frac{U}{I}$ đối với từng dây dẫn là như nhau và với các dây dẫn khác nhau thì khác nhau.

b. Khái niệm điện trở

- Điền từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

     Thương số $\frac{U}{I} = R$ có giá trị ................. đối với .....................dây dẫn. Đối với mỗi dây dẫn khác nhau thì R có giá trị ..................

     Cùng một hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn, dây nào cho dòng điện I đi qua có giá trị .................. thì R có giá trị .................. Vậy giá trị R đặc trưng cho sự cản trở dòng điện lớn hay nhỏ của dây dẫn và được gọi là điện trở.

Trả lời:

     Thương số $\frac{U}{I} = R$ có giá trị giống nhau đối với từng dây dẫn. Đối với mỗi dây dẫn khác nhau thì R có giá trị khác nhau.

     Cùng một hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn, dây nào cho dòng điện I đi qua có giá trị lớn hơn thì R có giá trị nhỏ hơn. Vậy giá trị R đặc trưng cho sự cản trở dòng điện lớn hay nhỏ của dây dẫn và được gọi là điện trở.

C. Hoạt động luyện tập

Bài 1. Nêu ý nghĩa vật lí của khái niệm cường độ dòng điện, điện trở; kí hiệu, đơn vị của các đại lượng vật lí này.

Trả lời:

- Cường độ dòng điện là đại lượng vật lí, đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của dòng điện, phụ thuộc vào số lượng các electron chuyển động qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.

+ Kí hiệu: I

+ Đơn vị: ampe (A), miniampe (A)

- Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho sự cản trở dòng điện lớn hay nhỏ của dây dẫn.

+ Kí hiệu: R

- Đơn vị: ôm ($\Omega$)

Bài 2. Cho mạch điện có sơ đồ như hình 7.7. Nếu công tắc K đóng thì đèn sáng. Hỏi khi công tắc K ngắt thì giữa hai điểm nào có hiệu điện thế khác 0.

Trả lời:

Giữa hai điểm A và B

Bài 4. Có bốn ampe kế với giới hạn đo như sau:

a. 5 A                      b. 5 mA                 c. 2 A                     d. 50 mA

Cho biết ampe kế nào được sử dụng thích hợp để đo cường độ dòng điện chạy qua dụng cụ điện tương ứng nào ở bảng 7.1?

Trả lời:

a. 5 A: Bàn là, bếp điện

b. 5 mA: Bóng đèn bút thử điện

c. 2 A: Quạt điện, bóng đèn dây tóc

d. 50 mA: Đèn iot phát quang

Bài 5. Ampe kế trong sơ đồ nào ở hình 7.9 được mắc đúng? Tại sao?

Trả lời:

     Sơ đồ a mắc đúng vì ampe kế mắc nối tiếp với dụng cụ điện, chốt (+) của ampe kế được nối với cực (+) của nguồn, qua khóa K, chốt  (-) của ampe kế được nối với đầu của dụng cụ điện, đầu kia của ampe kế được mắc với cực (-) của nguồn.

Bài 6. Có năm vôn kế có giới hạn đo như sau:

a. 2 V     

b. 10 V

c. 5 V   

d. 15 V 

e. 3 V

Cho biết vôn kế nào được sử dụng để đo hiệu điện thế của nguồn điện tương ứng nào trong bảng 7.2?

Trả lời:

a. 2V: pin AA

b. 10V: Pin PP3, Pin AA, Pin CR123A, Pin CR2025

c. 5V: Pin AA, Pin CR123A, Pin CR2025

d. 15V: Acquy, Pin PP3, Pin AA, Pin CR123A, Pin CR2025

e. 3V:  Pin AA, Pin CR123A, Pin CR2025

D. Hoạt động vận dụng 

Bài 1. Trong thực tế, đối với đèn pin, khi sử dung pin mới ta thấy bóng đèn pin rất sáng. Sau một thời gian sử dụng, mặc dù dây tóc bóng đèn không thay đổi nhưng bóng đèn không sáng như trước nữa. Tại sao? Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng dự đoán.

Trả lời:

- Bởi vì lượng electron bị mất dần đi khi di chuyển từ cực âm đên cực dương 

- Thí nghiệm kiểm chứng: dùng ampe kế đo một mạch điện khi sử dụng pin mới và khi sử dụng pin đã sử đụng lâu, so sánh kết quả.

Bài 2. Cho một nguồn điện dưới 15V nhưng không biết chính xác hiệu điện thế giữa hai cực, một bóng đèn xe máy  (12V - 5W)  có đế đèn kèm theo, một khóa K, các dây dẫn điện, vôn kế có giớ hạn đo 15V, ampe kế có giới hạn đo 1A. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và lắp mạch điện theo sơ đồ để xác định hiệu điện thế giữa hai đầu nguồn điện, hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn và cường độ chạy qua bóng đèn.

Trả lời:

E. Hoạt động tìm tòi mở rộng

Hãy nêu lí do tại sao người ta chế tạo các loại đồng hồ đo như vậy? Trong thực tế còn có những loại đồng hồ đo các đại lượng điện nào khác?

Trả lời:

Người ta chế tạo các loại đồng hồ như vậy vì mỗi loại đồng hồ đo phù hợp trong từng trường hợp khác nhau. Những vật có U,I,R thấp thì dùng đồng hồ có thước chia nhỏ đo chính xác hơn, đồng hồ đa năng phù hợp trong thực tiễn vì ta không cần phải cầm nhiều đồng hồ để đi đo. Trong thực tế còn có đồng hồ đo công suất tiêu thụ, đo điện trở, ....