Soạn mới giáo án Vật lí 11 KNTT bài 24: Nguồn điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh sự tạo thành dòng điện giữa hai quả cầu mang điện tích (hình 24.1) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu thông tin trong SGK, thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr102)

Tại sao dòng điện trong trường hợp mô tả ở Hình 24.1 chỉ tồn tạo trong khoảng thời gian rất ngắn? Làm thế nào để duy trì dòng điện trong trường hợp này lâu dài?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận điều kiện để duy trì dòng điện.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và nhắc lại vai trò của nguồn điện trong mạch điện đã được học ở THCS.

- GV giới thiệu một số mẫu nguồn điện và yêu cầu HS chỉ ra cấu tạo chung của nguồn điện.

Pin

Acquy

Máy phát điện

- GV chiếu video mô phỏng sự dịch chuyển của điện tích để giới thiệu lực lạ.

(link video)

- GV yêu cầu HS nêu vai trò của lực lạ trong việc duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.

- GV kết luận về nội dung nguồn điện.

- GV yêu cầu HS thảo luận và nhắc lại khái niệm công cơ học.

- GV chiếu hình ảnh sự dịch chuyển của các điện tích dương và electron cho HS quan sát.

- GV chiếu video để HS tìm hiểu về suất điện động của nguồn điện.

(link video) (từ đầu đến 2:00)

- GV đặt câu hỏi:

+ Nêu khái niệm suất điện động.

+ Phân biệt suất điện động và hiệu điện thế.

- GV chiếu hình ảnh giá trị suất điện động của một số nguồn điện (hình 24.4) cho HS quan sát và giới thiệu về số vôn ghi trên mỗi nguồn điện.

- GV tổng kết về nội dung suất điện động của nguồn điện.

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 (nếu có).

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. NGUỒN ĐIỆN. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN

1. Điều kiện để duy trì dòng điện

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr102)

Dòng điện trong trường hợp này chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn vì các điện tích âm di chuyển từ quả cầu tích điện âm sang quả cầu tích điện dương làm cho quả cầu trung hòa về điện. Do vậy, thời gian duy trì sự dịch chuyển điện tích xảy ra rất ngắn. Muốn duy trì, ta phải kéo dài thời gian di chuyển của điện tích âm từ quả cầu tích điện âm sang quả cầu tích điện dương.

2. Nguồn điện

- Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch.

- Mỗi nguồn điện một chiều đều có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-).

- Để tạo ra các điện cực, trong nguồn điện phải có lực thực hiện công để tách electron ra khỏi nguyên tử, sau đó chuyển các electron hoặc ion dương được tạo thành như thế ra khỏi mỗi cực. Khi đó, một cực thừa electron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu electron hoặc thừa ít electron hơn cực kia gọi là cực dương.

- Việc tách các electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà phải do các lực có bản chất khác với lực điện thực hiện, được gọi là các lực lạ.

3. Suất điện động của nguồn điện

- Để đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, người ta đưa ra đại lượng gọi là suất điện động của nguồn điện, kí hiệu là ξ.

- Suất điện động đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó:

- Đơn vị của suất điện động là vôn (V).

- Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó, Đó cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

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 Câu hỏi (SGK – tr103)

Khi dùng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện thì số chỉ trên vôn kế và số vôn ghi trên nhãn của nguồn điện có mối liên hệ như thế nào? Điều đó cho biết có gì tồn tại bên trong nguồn điện?

- Sau khi HS trả lời, GV giới thiệu khái niệm điện trở trong của nguồn điện, và chỉ ra điện trở trong chính là nguyên nhân khiến cho hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện nhỏ hơn suất điện động ξ của nguồn điện.

- GV chiếu hình ảnh điện trở trong sơ đồ mạch điện (hình 24.5) cho HS quan sát.

- GV hướng dẫn HS dùng định luật bảo toàn năng lượng lập luận để tìm mối liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài (U = IR), mạch trong (u = Ir) và suất điện động của nguồn điện ξ.

- GV thông báo cho HS biểu thức định luật Ohm đối với toàn mạch, bao gồm cả nguồn điện có điện trở trong r và mạch ngoài có điện trở R.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, đọc nội dung Em có biết (SGK – tr104) và phát biểu nội dung định luật Ohm toàn mạch.

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

Từ công thức (24.5), hãy:

1. Mô tả ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

2. So sánh suất điện động và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.

3. Trường hợp nào thì hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động ξ của nguồn?

- GV tổng kết nội dung ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

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 (nếu có).

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. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA NGUỒN ĐIỆN LÊN HIỆU ĐIỆN THẾ GIỮA HAI CỰC CỦA NGUỒN

1. Điện trở trong của nguồn điện

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr103)

Khi dùng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện thì số chỉ trên vôn kế luôn nhỏ hơn số vôn ghi trên nhãn của nguồn điện. Điều này cho thấy bên trong nguồn đã có tiêu hao năng lượng, chứng tỏ rằng bên trong nguồn có tồn tại điện trở.

*Kết luận

- Nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Vì vậy, mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động ξ và điện trở trong r của nguồn.

2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn

- Công thức   biểu thị định luật Ohm đối với toàn mạch, được phát biểu như sau:

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 điện đó.

*Trả lời câu hỏi (SGK – tr104)

1. Điện trở trong của nguồn điện gây ra độ giảm thế (một lượng u = Ir).

2. Suất điện động của nguồn điện luôn lớn hơn và hiệu điện thế giữa hai đầu của đoạn mạch một lượng chính bằng độ giảm thế do điện trở trong của nguồn gây ra.

3. Trường hợp điện trở trong của nguồn r = 0 thì hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động ξ của nguồn.