Soạn mới giáo án Vật lí 11 cánh diều Chủ đề 4 Bài 2: Điện trở

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và tìm hiểu mối liên hệ giữa cường độ dòng điện qua vật dẫn và hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và điện trở của vật dẫn.

- GV nêu khái niệm điện trở, biểu thức dùng trong các thí nghiệm cần xác định điện trở, đơn vị điện trở.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, trả lời nội dung sau:

+ Câu hỏi 1 (SGK – tr91): Tính cường độ dòng điện chạy qua một bóng đèn khi điện trở của nó là 15 Ω và hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn là 3,0 V.

+ Câu hỏi 2 (SGK – tr92): Tìm từ thích hợp cho cị trí của (?) trong định nghĩa về đơn vị đo điện trở: 1 Ω là điện trở của một dụng cụ điện, khi (?) ở hai đầu là 1 (?) thì có (?) chạy qua là 1 (?).

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. ĐIỆN TRỞ

1. Khái niệm về điện trở

- Điện trở đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của vật dẫn.

- Điện trở của một vật dẫn bất kì được xác định bằng tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và cường độ dòng điện qua nó..

Với R là điện trở, I là cường độ dòng điện và U là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở.

- Đơn vị của điện trở là ohm (Ω).

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr91)

I = U/R = 0,2 A.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr92)

1 Ω là điện trở của một dụng cụ điện, khi hiệu điện thế ở hai đầu là 1 V thì có dòng điện chạy qua là 1 A.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh sơ đồ mạch điện khảo sát tính dẫn điện của vật dẫn (hình 2.3) và giới thiệu cách để khảo sát đặc tính dẫn điện của vật dẫn.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trình bày về sơ đồ khảo sát tính dẫn điện của vật dẫn.

- GV chiếu hình ảnh đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại trong một thí nghiệm ở nhiệt độ xác định (hình 2.4) cho HS quan sát.

- GV kết luận về đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr93) để tìm hiểu về đường đặc trưng I – U của vật dẫn là chất bán dẫn, có lớp chuyển tiếp p – n.

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

+ Câu hỏi 3 (SGK – tr92): Sử dụng biểu thức liên hệ (2.1) để chứng minh, ở nhiệt độ xác định, đường đặc trưng I – U là một đoạn thẳng.

+ Luyện tập 2 (SGK – tr93): Vẽ phác trên cùng một đồ thị và thảo luận về hai đường đặc trưng I – U của hai vật dẫn kim loại ở nhiệt độ xác định. Hai vật dẫn có điện trở là R₁ và R₂ với R₁ > R₂.

+ Luyện tập 3 (SGK – tr93): Vẽ phác đường đặc trưng I – U của điện trở rất nhỏ (vật dẫn điện rất tốt) và điện trở rất lớn (vật cách điện rất tốt).

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. ĐIỆN TRỞ

2. Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại

- Đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế U giữa hai đầu vật dẫn được gọi là đường đặc trưng I – U, hay còn gọi là đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn.

- Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại ở một nhiệt độ xác định là một đoạn thẳng qua gốc tọa độ.

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr92)

Từ (2.1), nếu điện trở R xác định (không đổi) thì dòng điện I thu được tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu điện trở. Vì thế, đường đặc trưng I – U là một đoạn thẳng. Khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở có thể thay đổi theo và đường đặc trưng I – U không còn là một đường thẳng.

*Trả lời Luyện tập 2 (SGK – tr93)

*Trả lời Luyện tập 3 (SGK – tr93)

- Đường đặc trưng của vật dẫn điện tốt (điện trở rất nhỏ) lệch sát với trục I.

Đường đặc trưng của vật cách điện tốt (điện trở rất lớn) lệch sát với trục U.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

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

+ Phát biểu nội dung định luật Ohm cho vật dẫn kim loại.

+ Nêu biểu thức của định luật Ohm cho vật dẫn kim loại.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về định luật Ohm cho vật dẫn kim loại.

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. ĐIỆN TRỞ

3. Định luật Ohm cho vật dẫn kim loại

- Với một vật dẫn ở nhiệt độ không đổi, cường độ dòng điện qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu của vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó.

Với I là cường độ dòng điện, đơn vị là ampe (A). U là hiệu điện thế, đơn vị là vôn (V). R là điện trở của vật dẫn, đơn vị là ohm (Ω).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Dưới tác dụng của điện trường, ngoài chuyển động hỗn loạn, các hạt mang điện còn dịch chuyển có hướng. Sự dịch chuyển có hướng này tạo thành dòng điện trong vật dẫn.

- GV chiếu hình ảnh mô hình giải thích về điện trở của kim loại (hình 2.6) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và hoàn thành nội dung Câu hỏi 4 (SGK – tr94)

Nguyên nhân chính gây ra điện trở trong kim loại là gì?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nguyên nhân chính gây ra điện trở trong kim loại.

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.

III. NGUYÊN NHÂN CHÍNH GÂY RA ĐIỆN TRỞ TRONG KIM LOẠI

- Trong kim loại, các electron tự do dịch chuyển có hướng dưới tác dụng của lực điện, tạo thành dòng điện.

*Trả lời Câu hỏi 4 (SGK – tr94)

Trong quá trình chuyển động, các electron va chạm với nhau và với các ion nút mạng nên bị cản trở. Va chạm càng nhiều thì tốc độ dịch chuyển có hướng của hạt mang điện càng giảm, dẫn đến dòng điện tạo thành càng nhỏ. Nghĩa là, điện trở càng lớn.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Nhiệt độ của vật dẫn kim loại càng cao thì các ion dương dao động càng mạnh quanh các nút mạng, làm tăng khả năng va chạm với các electron tự do, kéo theo điện trở của vật dẫn tăng.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr94) để tìm hiểu nguyên nhân điện trở thay đổi.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và tìm hiểu về thí nghiệm khảo sát sự liên hệ giữa cường độ dòng điện I qua đèn sợi đốt và hiệu điện thế U đặt vào đèn.

- GV chiếu kết quả bảng số liệu thí nghiệm khảo sát liên hệ I – U của đèn sợi đốt (bảng 2.1) và đường đặc trưng I – U của dây tóc bóng đèn sợi đốt (hình 2.7) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Câu hỏi 5 (SGK – tr95)

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây tốc bóng đèn sợi đốt thay đổi như thế nào?

- GV kết luận: Định luật Ohm không áp dụng được đối với bóng đèn sợi đốt.

- GV giới thiệu: Một loại vật dẫn điện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi là điện trở nhiệt.

- GV chiếu hình ảnh điện trở nhiệt (hình 2.8) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân và trả lời nội dung Câu hỏi 6 (SGK – tr95)

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của một điện trở nhiệt thay đổi như thế nào?

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr95) để tìm hiểu về ứng dụng của điện trở nhiệt.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và phân loại điện trở nhiệt.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung điện trở nhiệt.

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.

III. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN ĐIỆN TRỞ

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn sợi đốt

*Trả lời Câu hỏi 5 (SGK – tr95)

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây tóc bóng đèn sợi đốt tăng.

*Kết luận

- Bóng đèn sợi đốt không tuân theo định luật Ohm.

2. Điện trở nhiệt (thermistor)

- Một loại vật dẫn điện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi là điện trở nhiệt.

*Trả lời Câu hỏi 6 (SGK – tr95)

- Điện trở nhiệt có thể phân thành hai loại:

+ Điện trở nhiệt thuận (PTC): Điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

+ Điện trở nhiệt ngược (NTC): Điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.