Soạn mới giáo án Vật lí 11 CTST bài 17: Điện trở. Định luật Ohm

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 nội dung Thảo luận 1 (SGK – tr103)

Nêu nguyên nhân chính gây ra điện trở của vật dẫn.

- GV yêu cầu HS nêu định nghĩa, biểu thức và đơn vị của điện trở.

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

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, 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 câu hỏi.

- 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 điện trở

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr103)\

Sự va đập của các electron với các ion dương nằm tại các nút mạng trong quá trình di chuyển dưới tác dụng của điện trường ngoài là nguyên nhân gây ra điện trở.

*Kết luận

- Điện trở của một vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị U, dòng điện chạy trong mạch có cường độ I thì điện trở được xác định theo công thức:

Trong hệ SI, điện trở có đơn vị là ôm (Ω).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh một đoạn dây dẫn kim loại (hình 17.1) cho HS quan sát.

- GV đặt vấn đề: Ở một nhiệt độ xác định, điện trở của một đoạn dây kim loại phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và bản chất vật liệu của nó.

- GV hướng dẫn HS tìm hiểu và nêu công thức tính điện trở của đoạn dây dẫn kim loại.

- GV chiếu bảng giá trị điện trở suất của một số kim loại ở 20⁰C (bảng 17.1) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Thảo luận 2 (SGK – tr104)

Tìm hiểu và giải thích vì sao người ta sử dụng đồng để làm dây dẫn điện.

- Sau khi HS trả lời, GV tổng kết về nội dung điện trở của một đoạn dây kim loại.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, 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 câu hỏi.

- 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. Điện trở của một đoạn dây kim loại

- Điện trở của một đoạn dây kim loại hình trụ chiều dài l, diện tích tiết diện S được xác định theo công thức:

Trong đó ρ là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm dây dẫn, gọi là điện trở suất.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr104)

Người ta chọn đồng để làm dây điện vì:

- Đồng được coi là chất dẫn điện lí tưởng. Đồng dẫn điện tốt hơn vàng và chỉ đứng sau bạc một chút.

- Độ dẻo rất cao, rất dễ uốn, dát mỏng,… Điều này giúp dây dẫn làm bằng đồng dễ luồn qua ngóc ngách mà không ảnh hưởng đến sự dẫn điện của dây.

- Khả năng chịu nhiệt cao, điều này hạn chế và giảm thiểu đáng kể các vụ hỏa hoạn do điện.

- Giá thành rẻ so với bạc.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh nhà vật lí người Đức Georg Simon Ohm cho HS quan sát và giới thiệu: Georg Simon Ohm là người đã phát biểu định luật mô tả liên hệ giữa cường độ dòng điện chạy qua một điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu của nó mang tên định luật Ohm.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và phát biểu định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở.

- GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung Thảo luận 3 (SGK – tr105)

Các công thức (17.1) và (17.3) có tương đương nhau không? Giải thích.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS làm việc cá nhân và hoàn thành nội dung Luyện tập (SGK – tr105)

Đặt hiệu điện thế U = 1,5 V vào hai đầu một sợi dây dẫn bằng đồng có điện trở R = 0,6 Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua sợi dây đồng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và phát biểu định luật Ohm.

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

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- 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. ĐỊNH LUẬT OHM

1. Định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở

- Cường độ dòng điện I chạy qua một điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu điện trở:

Khi đó, U = Ỉ còn được gọi là độ giảm thế trên R.

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr105)

- Về mặt toán học thì hai công thức tương đương nhau.

- Biểu thức R dùng để tính điện trở của một vật bất kì và đồ thị I theo U không nhất thiết phải là đường thẳng.

- Biểu thức  mô tả mối quan hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu một điện trở R và cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó; hiệu điện thế càng lớn thì điện trường trong điện trở càng lớn và cường độ dòng điện càng mạnh.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr105)

Cường độ dòng điện chạy qua sợi dây đồng:

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, tìm hiểu và nêu khái niệm thuần trở và không thuần trở.

- GV đặt vấn đề: Trong chương trình Vật lí ở cấp THPT, ta chỉ xét các vật liệu thuần trở.

- GV chiếu hình ảnh đường đặc trưng vôn – ampe của một đoạn dây kim loại ở 20⁰C (hình 17.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Hãy nhận xét về đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn kim loại trên.

+ Thảo luận 4 (SGK – tr105): Xác định giá trị của đoạn dây bằng đồng có đường đặc trưng vôn – ampe như Hình 17.3.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn kim loại.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Luyện tập (SGK – tr105)

Đặt hiệu điện thế U (U có thể điều chỉnh được) vào hai đầu của một điện trở là một đoạn dây bằng đồng dài 10 m, đường kính tiết diện 1 mm và điện trở suất 1,69.10^-8 Ωm ở 20°C. Dùng ampe kế đo cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây đồng. Điều chỉnh U, tương ứng với mỗi giá trị của U ta thu được một giá trị của I. Kết quả thể hiện trong Bảng 17.3.

a) Dựa vào Bảng 17.3, em hãy vẽ đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở trên.

b) Tính điện trở của đoạn dây dẫn. So sánh với giá trị thu được từ đường đặc trưng vôn -ampe.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và nêu đặc điểm của đường đặc trưng vôn – ampe.

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

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- 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. ĐỊNH LUẬT OHM

2. Đường đặc trưng vôn – ampe

- Đối với nhiều loại vật dẫn, trong đó có kim loại, cường độ dòng điện I chạy trong vật dẫn luôn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu vật dẫn đó ở một nhiệt độ xác định, nghĩa là điện trở của vật dẫn không phụ thuộc vào U hay I. Các vật liệu tạo nên vật dẫn có tính chất này được gọi là vật liệu thuần trở, các vật liệu không có tính chất này được gọi là vật liệu không thuần trở.

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

- Đường đặc trưng vôn – ampe là một đoạn thẳng.

*Trả lời Thảo luận 4 (SGK – tr105)

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr105)

a) Đường đặc trưng vôn – ampe:

b) Giá trị điện trở từ công thức:

Giá trị điện trở trung bình của đoạn dây từ đường đặc trưng:

Giá trị điện trở tính được từ công thức và từ đường đặc trưng vôn – ampe trùng khớp nhau.