Giáo án Vật lí 11 cánh diều Chủ đề 4 Bài 3: Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- GV trình bày về sự di chuyển của electron thành dòng qua mạch ngoài và nguồn điện.

- GV chiếu hình ảnh người thực hiện công làm cho các quả bóng chuyển động liên tục (hình 3.2b). Tương tự như vậy, nguồn điện thực hiện công lên hạt tải điện để duy trì dòng điện trong mạch (hình 3.2a) cho HS quan sát.

- GV đặt câu hỏi:

+ Trong nguồn điện, các hạt tích điện dương chuyển động như thế nào?

+ Công của nguồn điện có tác dụng gì?

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Câu hỏi 1 (SGK – tr98)

Một đèn mắc nối tiếp với một pin như Hình 3.3.

Nêu sự biến đổi năng lượng xảy ra trong pin và trong đèn khi đóng khóa K.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và tìm hiểu về định nghĩa suất điện động, biểu thức và đơn vị của suất điện động.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Câu hỏi 2 (SGK – tr98)

Từ biểu thức 3.1, chứng minh suất điện động có cùng đơn vị với hiệu điện thế.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về định nghĩa suất điện động.

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. NGUỒN ĐIỆN

1. Suất điện động của nguồn điện

- Để duy trì dòng điện tích dịch chuyển có hướng qua một vật dẫn, cần tạo ra và duy trì giữa hai đầu của nó một hiệu điện thế.

- Trong nguồn điện, các hạt điện tích dương chuyển động từ nơi có điện thế thấp (ở cực âm) đến nơi có điện thế cao hơn (ở cực dương).

- Công của nguồn điện chuyển thành năng lượng điện trong mạch.

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr98)

Trong pin, hóa năng chuyển hóa thành điện năng. Trong bóng đèn, điện năng chuyển hóa thành quang năng và nhiệt năng.

*Kết luận

- Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, được đo bằng thương số giữa công A do nguồn điện thực hiện làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích đó.

Đơn vị của suất điện động là vôn (V).

- Nói cách khác, suất điện động được xác định bằng công của nguồn điện tích dịch chuyển một điện tích đơn vị theo một vòng kín của mạch điện.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr98)

Từ (3.1) suy ra đơn vị của suất điện động là J/C. Ở chủ đề trước, khi đề cập đến hiệu điện thế, HS đã biết 1 V = 1 J/C. Như vậy, suất điện động có cùng đơn vị với hiệu điện thế.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh và giới thiệu về sơ đồ mạch điện để tìm hiểu mối liên hệ giữa ξ, r và R (hình 3.4).

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và tìm hiểu về khái niệm điện trở trong của nguồn.

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr99) để tìm hiểu về các loại nguồn điện khác nhau.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Câu hỏi 3 (SGK – tr99)

Nối mỗi cực của một pin với mỗi cực của một vôn kế có điện trở rất lớn. Số chỉ của vôn kế có ý nghĩa gì?

- GV nêu biểu thức liên hệ giữa điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

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

+ Câu hỏi 4 (SGK – tr100): Mô tả ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.

+ Câu hỏi 5 (SGK – tr100): Trong trường hợp nào, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nó?

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Bạn có biết (SGK – tr100) để tìm hiểu về cá chình điện.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Tìm hiểu thêm (SGK – tr100)

Bạn hãy tìm hiểu thêm tại sao cá chình không chết vì dòng điện mà nó phóng ra và đi qua chính nó.

- Sau khi HS trả lời câu hỏi, GV kết luận về 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.

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

3. Điện trở trong và hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện

- Mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động ξ và điện trở trong r của nó.

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr99)

Do vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện gần như bằng 0. Vì thế, số chỉ vôn kế chỉ giá trị suất điện động của pin.

*Kết luận

- Năng lượng của nguồn điện chuyển thành năng lượng điện tiêu thụ ở điện trở R và r. Do năng lượng bảo toàn nên ta có:

ξ = U_R + U_r

suy ra: U_R = ξ – U_r (IR = ξ – Ir)

*Trả lời Câu hỏi 4 (SGK – tr100)

- Điện trở trong của nguồn điện càng lớn thì độ giảm điện thế này càng lớn, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn càng nhỏ.

*Trả lời Câu hỏi 5 (SGK – tr100)

Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện U_R bằng suất điện động ξ của nó khi U_r = Ir = ξ – U_R = 0. Nghĩa là, khi không có dòng điện chạy qua nguồn hoặc điện trở trong của nguồn rất nhỏ, coi như bằng 0.

*Trả lời Tìm hiểu thêm (SGK – tr100)

- Thứ nhất là cấu tạo cơ thể hợp lí.

- Thứ hai là dòng điện không đủ lâu để giết cá chình.

- Cuối cùng là khả năng đặc biệt nhất là uốn mình theo những hướng nhất định.