Giáo án Vật lý 12 Bài 9: định luật ôm đối với toàn mạch

 có mối liên hệ định tính giữa cddd I chạy trong mạch kín với suất điện động E của nguồn điện với điện trở toàn phần của mach điện kín này.
.
 -Xét một đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần R. Định luật Ôm áp dụng cho đoạn mạch này: 
Để duy trì dòng điện trong mạch ta phải mắc them vào 2 đầu đoạn mạch một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, ta được một mạch điện kín. Khi đó định luật Ôm không còn phù hợp với mạch điện kín này. Vậy định luật Ôm biểu thị mối lien hệ giữa cddd và suất điện đọng E và điện trở toàn phần của mạch sẽ được phát biểu ntn?
 . Tìm mối quan hệ định lượng giũa cddd và suất điện đọng E và điện trở toàn phần của mạch ?
điện trở trong của nguồn và dòng điện và các yếu tố khác.
-Phương án thí nghiệm:Cho mạch kín gồm ampe kế điện trởkhông đáng kể,vôn kế điện trở lớn,nguồn điện có suát điện động E, điện trở trong r và 1 biến trở.
Thay đổi biến trở R và quan sát số chỉ am-pe kế và vôn kế.Xử lý số liệu suy ra mối quan hệ giữa cac yếu tố trong mạch điện 
-Dụng cụ thí nghiệm:sơ đồ thí nghiệm 1 mạch điện kín cụ thể.
+Ampe kế 
+vôn kế
+Biến trở
+Nguồn
-Kết quả thí nghiệm: Bảng 9.1
Từ bảng số liêu 9.1 vẽ đồ thij biểu diễn mối liên hệ giữa U và I.
-Nhận xét rút ra kết luận về mối liên hệ giữa UN và I:	
UN = E – rI ó E = UN + rI = I(RN + r)
Nội dung định luật Ôm đối với mạch điện kín: cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuạn với suất điện động cuả nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó
Vận dụng định luật Ôm để:
+ Giải thích hiện tượng đoản mạch.
+ Giải BT trong SGK
II. Thiết kế hoạt động dạy học vật lí
1. Mục tiêu dạy học
 1.1. Mục tiêu về kiến thức
-Phát biểu được nội dung và viết được biểu thức định luật ôm cho toàn mạch.
-Giải thich được hiện tượng đoản mạch và ảnh hưởng của điệntrở trong đồi vơi CĐDĐ khi xáy ra hiện tượng đoản mạch.Nêu được dụng cụ để tránh hiện tượng đoản mạch.
- Xây dựng được định luật ÔM đối với toàn mạch từ định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
-Viết được biểu thức tính hiệu suất của nguồn điện.
 1.2.Mục tiêu về kĩ năng
- Biết cách mắc mạch điện và quan sát thí nghiệm.
-Thu thập và xử lý số liệu.
-Vẽ biểu đồ.
-Vận dụng định luật để làm bài tập SGK và giải thích hiện tượng đoản mạch và cách tránh xáy ra hiện tượng trên.
 1.3. Mục tiêu về thái độ
-Tích cực trong học tập,phát biểu xây dựng bài.
-Nghiêm túc trong thực hành thí nghiệm và khách qua trong khi theo dõi thí nghiệm.
-Có sự hứng thú,sôi nổi trong việc đề xuất phương án thí nghiệm và kiểm tra dự đoán.
 1.4. Mục tiêu về phát triển tư duy
-Phát triển tư duy suy luận Logic.
-Phát triển tư duy thực nghiệm.
2. Chuẩn bị cơ sở vật chất và kiến thức liên quan
 2.1. Chuẩn bị của giáo viên
- Dụng cụ thí nghiệm: 
+Ampe kế 
+vôn kế
+Biến trở
+Nguồn	
- Bảng phụ để ghi kết quả thí nghiệm.
 2.2. Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại định luật Ôm cho đoạn mạch, dòng điện không đổi,nguồn điện,suất điện động của nguồn điện,công,công suất của nguồn điện,định luật J-L và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
- 1 giấy kẻ ô ly để vẽ đồ thị.
 3.Tiến trình dạy học
Hoạt động của giao viên
Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1:Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu
Vẽ đoạn mạch chỉ gồm điện trở thuần R
 Có dòng điện không đổi Ichay qua
	I
-Yêu cầu học sinh viết biểu thức định luật ôm cho toàn mạch chỉ có điện trở thuần R
-Để duy trì dòng điện trong mạch mắc mạch nối tiếp 2 đầu đoạn mạch một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, ta được một mạch điện kín.
RN
I
E, r
A
B
 Khi đó định luật Ôm không còn phù hợp với mạch điện kín này. Vậy định luật Ôm biểu thị mối liên hệ giữa cddd và suất điện động E và điện trở toàn phần của mạch sẽ được phát biểu ntn?
Ta cùng nghiên cứu bài hôm nay.
Hoạt động 2:Xây dựng định luật ôm cho toàn mach.
 Để tìm mqh giữa cđdđ và suất điện động E và điện trở toàn phần của mạch
Ta làm thí nghiệm sau
 -Sơ đồ mạch điện thí nghiệm.
-Dụng cụ:
+Ampe kế 
+vôn kế
+Biến trở
+Nguồn
-Cách tiến hành thí nghiệm:
Thay đổi điện trở và đọc số chỉ ampe kế và vôn kế.
-Quan sát thí nghiệm:
1 học sinh lên đọc số chỉ ampe kế và vôn kế khi thay đổi điện trở.
-Kết quả thí nghiệm:
Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng số liệu
Xử lí kết quả thí nghiêm
Vẽ đồ thị biểu diễn mqh U và I
-Nhận xét:
-Nhận xét gì về kết quả thí nghiệm có đúng đối với định luật ôm cho đoạn mạch không?
-Dưạ vào bảng số liệu hãy vé đồ thị biểu diễn mqh giữa U và I?
-Nhận xét gì về dạng của đồ thị?là đường cong hay đường thẳng hay gấp khúc?
Viết phương trình biếu diễn dạng của đường thẳng biểu diễn mqh giữa U và I?
 Từ đồ thị tìm giá trị của b khi I=o?
Giá trị lớn nhất Uo là giá trị lớn nhât scuar hiệu điện thế mạch ngoài và bằng suất điện động của nguồn điện
?giải thich tại sao b=U0=E?
Vế trái đơn vị là vôn do đó vế phải có đợn vị là ôm vậy a có đơn vị là ôm vậy a là yếu tố nào trong mạch kín?
Vậy từ các giá trị b thay vào phương trinh đường thẳng trên ta được biểu thức gì?
Cho biết:
Viết biểu thức định luật ôm cho mạch ngoài chỉ gồm điện trở thuần Rn. 
Ý nghĩa của tích số I.RN.?
 Do đó I(RN + r) là độ giảm thế của toàn mạch.
 Vậy 
RN+r là điện trở toàn phần của mạch kín.
 Là biểu thức của định luật ôm cho toàn mạch.
Vậy suất điện động của nguồn bằng độ giảm thế của toàn mạch.
Phát biểu lại định luật ôm cho toàn mạch? 
Trả lời: biểu thức định luật ôm cho toàn mạch chỉ có điện trở thuần R
Học sinh tiếp thu ,ghi nhớ và vẽ mạch điện.
I(A)
0
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
U(V)
3,05
2,90
2,80
2,75
2,70
2,25
Trái ngược với định luật ôm cho đoạn mạch
Đồ thị 
3,2
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
I (A)
Đồ thị có dạng đường thẳng.
Phương trình đường biểu diễn là:
 U=b-aI
b=U0=E
a là điện trở trong r của nguồn.
 E=I(RN + a)
 Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch:
U=IRN, 
IRN là độ giảm thế của mạch ngoài.
-Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuạn với suất điện động cuả nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.
Hoạt động 3: Hiện tượng đoản mạch
- Yêu cầu HS từ biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch cho biết cường độ dòng điện đạt GTLN khi nào? Và 
- Gợi y: Xét trong một mạch điện thì các đại lượng đặc trưng cho nguồn điện (E, r) đều không thay đổi.
- GV kết luận: Lúc này ta nói rằng nguồn điện bị đoản mạch. Vậy hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào?
- GV: Vì điện trở trong của pin khá lớn (khoảng vài Ôm) nên khi đoản mạch thì dòng qua pin cũng không lớn lắm, tuy nhiên sẽ mau hết điện.
 Nhưng với acquy chì thì điện trở trong khá nhỏ, vào khoảng vài phần trăm Ôm nên khi đoản mạch dòng điện qua acquy khá lớn, dễ dàng làm hỏng acquy.
- Yêu cầu HS hoàn thành câu C4?
- HS: Cường độ dòng điện đạt GTLN khi tổng trở mạch ngoài RN = 0 và chỉ phụ thuộc vào suất điện động E và điện trở trong r của nguồn điện:
- HS: Hiên tượng đoản mạch xảy ra khi nối hai cực của nguồn điện bằng một dây dẫn có điện trở rất nhỏ coi như bằng 0.Và khi đoản mạch xảy ra, dòng điện chạy qua mạch có cường độ rất lớn.
- HS: Mạng điện gia đình nếu bị đoản mạch nhiệt tỏa ra sẽ gây cháy nổ ổ cắm điện do dòng điện quá lớn. Biện pháp khắc phục: Dùng cầu chì hoặc atomat. Nó sẽ tư động ngắt mạch điện trước khi dụng cụ điện bị hư hỏng.
Hoạt động 4: Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
- Yêu cầu HS viết biểu thức công của nguồn điện sản ra trong mạch kín khi dòng điện không đổi có cường độ I chạy qua trong thời gian t?
- GV: Tuy nhiên vì mạch điện có điện trở nên cả mạch trong và mạch ngoài của mạch điện đều tỏa ra nhiệt lượng. Áp dụng định luật Jun – Lenxo hãy tính nhiệt lượng tỏa ra này?
- Yêu cầu HS áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng suy ra hệ thức của định luật Ôm đối với toàn mạch?
- GV kết luận: Như vậy, định luậ Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
- HS: Biểu thức công của nguồn điện: 
 A = Eit
- HS: Nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài và mạch trong là: 
 Q = (RN + r)I2t
- HS: Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng ta có:
 A = Q
ó EIt = (RN + r)I2t
ó E = (RN + r)It
ó 
Hoạt động 5: Hiệu suất của nguồn điện:
- Yêu cầu HS viết lại công thức tính hiệu suất?
- Yêu cầu HS cho biết trong mạch điện kín có chứa nguồn điện, công có ích được sản sinh ở đâu? Công toàn phần được xác địh ntn?
- Yêu cầu HS viết công thức tính hiệu suất của nguồn điện?
- Yêu cầu HS hoàn thành câu C5?
- HS: Biểu thức tính hiệu suất: 
Trong đó: Acó ích: là công có ích
 A: là công toàn phần.
- HS: Công toàn phần của nguồn điện được xác định bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong, trong đó điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng tiêu thụ có ích. 
HS: Công thức tính hiệu suất H của nguồn điện:
- HS: Trong trường hợp mạch ngoài chỉ có điện trở điện trở RN thì khi đó: 
 UN = IRN
 E = (RN + r)I
=> (đpcm)
Hoạt động 6: Củng cố và vận dụng.
- Yêu cầu HS:
+ Phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật Ôm đối với toàn mạch?
+ Định nghĩa độ giảm điện thế trên một đoạn mạch? Phát biểu mối liên hệ giữa sđđ của nguồn và các độ giảm thế?
+ Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào?
-Yêu cầu HS làm các BT trong SGK.
- HS nhận nhiệm vụ học tập.
III. Nội dung ghi bảng
ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH
Toàn mạch là mạch điện kín đơn giản nhất có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có sđđ và điện trở trong r, còn RN là điện trở tương đương của mạch ngoài bao gồm các vật dẫn nối liền hai cực của nguồn điện.
 RN
I
E, r
A
B
I. Thí nghiệm
-Dụng cụ:
+Ampe kế 
+vôn kế
+Biến trở
+Nguồn
- Sơ đồ thí nghiệm: 
V
A
Ro
E, r
+
-
I
I
A
B
K
R
-Cách tiến hành thí nghiệm:
Thay đổi điện trở và đọc số chỉ ampe kế và vôn kế.
-Quan sát thí nghiệm:
- Kết quả thí nghiệm: Bảng 9.1
- Vẽ đồ thị: 
3,2
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
I (A)
Phương trình đường biểu diễn mối quan hệ giữa UN và I: 
UN = b – aI
Trong đó: 
+ Tại I = 0 mạch ngoài hở, ta có: b = Uo = E
+ a có đơn vị của điện trở Ôm nên a chính là điện trở trong của nguồn: a = r
+ Theo định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R ta có: 
UN = I