Bài giảng Vật lý A1: Chương 8

Chương 8 Dòng điện không đổi thuộc bài giảng Vật lý A1, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung chính sau: bản chất của dòng điện, những đại lượng đặc trưng của dòng điện, định luật Ohm với đoạn mạch thuần trở, suất điện động, định luật Kirchhoff (kiếc - hốp).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A1: Chương 8 Chương VIII. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI §1. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆNDòng các hạt điện chuyển động có hướng gọi là dòng điện,còn các hạt điện được gọi chung là hạt tải điện.- Trong kim loại: có electron hoá trị là hạt tải điện- Trong chất điện phân: ion dương và các ion âm là các hạttải điện.- Trong chất khí: hạt tải điện là ion âm, ion dương vàelectron.Quy ước về chiều của dòng điện: là chiều chuyển động của các hạt điện dương dưới tác dụng của điện trường, hay ngược chiều với chiều chuyển động của các hạt điện âm.Chú ý: Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các hạt điện tự do sẽ chuyển động có hướng. Quỹ đạo của hạt điện trong môi trường dẫn được gọi là đường dòng. Tập hợp các đường dòng tựa trên một đường cong kín tạo thành một ống dòng §2. NHỮNG ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG ĐIỆN1. Cường độ dòng điệnĐịnh nghĩa: Cường độ dòng điện qua điện tích S làmột đại lượng có trị số bằng điện lượng chuyển quadiện tích ấy trong một đơn vị thời gian. dq i dttrong đó dq là điện lượng chuyển qua diện tích S trong thời gian dt.Điện lượng q chuyển qua diện tích S trong khoảng thời gian t : t t q   dq   idt 0 0Nếu phương, chiều và cường độ của dòng điện không thayđổi theo thời gian thì dòng điện được gọi là dòng điệnkhông đổi. t q  I  dt  It 0Nếu dòng điện trong vật dẫn do hai loại điện tích trái dấu tạo nên (điện tích dương chuyển động theo chiều điện trường,còn điện tích âm thì ngược lại) thì cường độ dòng điện qua diện tích S sẽ bằng: i = dq1/dt + dq2/dt2. Véctơ mật độ dòng điện : đặc trưng cho phương, chiều và độ mạnh của dòng điện tại từng điểm của môi trường có dòng điện chạy. Xét diện tích nhỏ dSn đặt tại điểm M và vuông góc với phương chuyển động của dòng các hạt điện qua diện tíchĐịnh nghĩa: Véctơ mật độ dòng điện tại một điểm M là một véctơ có:- Điểm đặt tại điểm M.- Hướng (phương, chiều) là hướng chuyển động của các hạt điện tíchdương đi qua tiết diện dSn.- Độ lớn bằng cường độ dòng điệnqua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với hướng ấy: j = dI/dSnĐơn vị: Trong hệ SI A/m2.Để tính cường độ dòng điện qua một diện tích bất kỳ của môi trường   I   dI   jdS s sMối liên hệ giữa véctơ mật độ dòng điện với mật độ hạt tải điện n0, điện tích của hạt tải điện q và vận tốc trung bình có hướng của hạt tải điện .Xét vật dẫn có một loại hạt tải điện. Trong một đơn vị thờigian, số hạt tải điện dn đi qua diện tích dSn là số hạt nằmtrong một đoạn ống dòng có đáy là dSn có chiều dài dl  v dn  n0vdS nGọi dI là cường độ dòng điện quadiện tích dSn dI  q dn =n 0 q vdS n dI   j  n0 q v  j  n0 q v dtNếu trong vật dẫn có cả hai loại hạt tải điện q1 > 0 và q2 < 0 thì biểu thức mật độ dòng sẽ là:    j  n01q1v1  n02q2v2 §3. ĐỊNH LUẬT OHM VỚI ĐOẠN MẠCH THUẦN TRỞ1. Định luật OhmXét một đoạn dây dẫn kim loại đồng chất AB có điện trở là R và có dòng điện chạy qua nó với cường độ là I. Gọi V1 và V2 lần lượt là điện thế ở hai đầu A và B. V1  V2 I R l R SnTrong đó hệ số  gọi là điện trở suất, phụ thuộc vào bảnchất và trạng thái của dây dẫn. 2. Dạng vi phân của định luật Ohm Định luật Ohm áp dụng với mỗi điểm của dây dẫn. Xét hai diện tích nhỏ dSn nằm vuông góc với các đường dòng và cách nhau một khoảng nhỏ dl. Gọi V và V + dV là điện thế tại hai diện tích ấy (dV < 0), dI là cường độ dòng điện chạy qua chúng. V  V  dV       dV dI  R R Mà R = dl/dSn dV  1   dV dI        dSn R     dl  dI 1  dV  E  j     E  j E dSn   dl   §4. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG1. Nguồn điệnXét hai vật dẫn A và B mang điện trái dấu: A mang điện dương, B mang điện âm, giữa A và B xuất hiện điện trường tĩnh hướng theo chiều A đến B. Nếu nối A với B bằng vật dẫn M thìcác hạt tải điện dương sẽchuyển động theo chiều từA về B, còn các hạt tải điệnâm thì ngược lại. Kết quả làtrong vật dẫn M xuất hiệndòng điện theo chiều từ A sang B, điện thế của A giảm xuống,điện thế của B tăng lên.Cuối cùng, khi điện thế của A và B bằng nhau thì dòng điệnsẽ ngừng lại.Muốn duy trì dòng điện trong vật dẫn M ta phải đưa các hạttải điện dương từ B trở về lại A (và các hạt tải điện âm từ Atrở về lại B) để làm cho VA > VB. Điện trường tĩnh không làm được việc này.Vì vậy phải tác dụng lên hạt tải điện dương một lực làm cho nó chạy ngược chi ...