Giáo án Vật lí 11 chân trời Bài 18: Nguồn điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh nối hai quả cầu kim loại A và B có điện thế khác nhau bằng dây dẫn kim loại (hình 18.2) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi: Nguồn điện là gì?

- GV lưu ý: Trong nguồn điện, cực có điện thế cao hơn là cực dương, cực có điện thế thấp hơn là cực âm.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về khái niệm nguồn điện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và nêu khái niệm nguồn điện.

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.

1. Khái niệm nguồn điện

- Để duy trì dòng điện, ta cần duy trì hiệu điện thế giữa A và B khác không. Điều này có nghĩa, trong khi dòng electron liên tục di chuyển từ B đến A thì bằng cách nào đó phải liên tục đưa được các electron từ A về B. Thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế, từ đó duy trì dòng điện trong mạch gọi là nguồn điện.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh dòng điện dịch chuyển của các điện tích (hình 18.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Thảo luận 1 (SGK – tr109)

Quan sát Hình 18.3, mô tả chiều chuyển động của các hạt mang điện trong dây dẫn và bên trong nguồn điện.

- Sau khi HS trả lời, GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và nên định nghĩa suất điện động của nguồn điện.

- GV kết luận về định nghĩa suất điện động của nguồn điện.

- GV lưu ý: Mỗi nguồn điện có một suất điện động nhất định. Giá trị của đại lượng này được ghi trên vỏ của nguồn (pin, acquy,…)

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời câu hỏi:

+ Thảo luận 2 (SGK – tr109): So sánh sự giống và khác nhau của hai khái niệm: suất điện động và hiệu điện thế.

+ Luyện tập (SGK – tr110): Xét một nguồn điện có suất điện động 12 V. Xác định công cần thiết của nguồn điện để dịch chuyển một electron từ cực dương sang cực âm của nguồn.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và nêu khái niệm nguồn điện.

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.

2. Suất điện động của nguồn điện

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr109)

- Bên trong dây dẫn: điện tích âm chuyển động ngược chiều điện trường. Bên trong nguồn điện: điện tích dương chuyển động ngược chiều điện trường, điện tích âm chuyển động cùng chiều điện trường.

*Kết luận

- Suất điện động ξ của nguồn điện là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện, nó được đo bằng tỉ số giữa công của lực lạ A làm di chuyển lượng điện tích q > 0 từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện và điện tích q.

Trong hệ SI, suất điện động có đơn vị là vôn (V).

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr109)

Từ biểu thức định nghĩa suất điện động  ta thấy, mặc dù có cùng đơn vị (trong hệ SI là vôn) nhưng hiệu điện thế chỉ độ chênh lệch điện thế giữa hai vị trí, trong khi suất điện động liên quan đến khả năng sinh công của nguồn điện.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr110)

Ta có: A = ξq = 12.1,6.10^-19 = 1,92.10^-18 J.

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 câu hỏi sau:

+ Nguồn điện lí tưởng là gì?

+ Thảo luận 3 (SGK – tr110): Khi di chuyển bên trong nguồn từ một cực sang cực còn lại dưới tác dụng của lực lạ, sự chuyển động của các điện tích có bị cản trở bởi yếu tố nào không?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về khái niệm điện trở trong của nguồn điện.

- GV chiếu hình ảnh nguồn điện phát dòng điện (hình 18.5) cho HS quan sát và hướng dẫn HS rút ra công thức tính hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r.

- GV kết luận về hiệu điện U giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS hoàn thành các nội dung sau:

+ Thảo luận 4 (SGK – tr111): Mắc hai cực nguồn điện với một điện trở qua một khóa K. Mắc hai đầu một vôn kế vào hai cực của nguồn (hình 18.6). Bằng lập luận, em hãy so sánh số chỉ của vôn kế trong hai trường hợp khóa K đóng và mở.

+ Luyện tập (SGK – tr111): Mắc hai cực của một pin có suất điện động 9 V vào hai đầu của một mạch chứa điện trở. Cường độ dòng điện trong mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu của mạch lần lượt có giá trị đo được là 0,1 A và 8,9 V. Xác định giá trị điện trở trong của pin.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và trả lời câu hỏi 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 luyện tập.

3. Điện trở trong của nguồn điện

- Nguồn điện lí tưởng là nguồn điện không có sự cản trở đối với sự dịch chuyển của các điện tích từ cực này đến cực kia bên trong nguồn điện.

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr110)

Khi các điện tích dịch chuyển bên trong nguồn điện về các cực của nguồn dưới tác dụng của lực lạ, chúng luôn va chạm với các hạt vật chất cấu tạo nên nguồn. Do đó, sự dịch chuyển của các điện tích bị cản trở.

*Kết luận

- Đại lượng đặc trưng cho việc cản trở sự dịch chuyển của các điện tích bên trong nguồn điện được gọi là điện trở trong của nguồn, kí hiệu là r, đơn vị là Ω.

- Hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r khi phát dòng điện cường độ I chạy qua nguồn được xác định bởi:

U = ξ – Ir

*Trả lời Thảo luận 4 (SGK – tr111)

+ Khi khóa K mở, không có dòng điện trong mạch, khi đó vôn kế chỉ hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn cũng chính bằng suất điện động của nguồn.

+ Khi khóa K đóng, có dòng điện trong mạch, khi đó vôn kế chỉ giá trị nhỏ hơn trường hợp K mở: U = ξ – Ir (do có độ giảm thế trên điện trở trong của nguồn).

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr111)

Giá trị điện trở trong của pin:

U = ξ – Ir

=>