1 / 92

3. DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI

3. DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI. 3.1. Nhöõng ñaïi löôïng ñaëc tröng cuûa doøng ñieän :. + Cöôøng ñoä doøng ñieän qua dieän tích S :. Ñieän löôïng chuyeån qua dieän tích S ñang xeùt trong moät ñôn vò thôøi gian :. Toång ñieän löôïng chuyeån qua dieän tích S trong thôøi gian t :.

mikasi
Download Presentation

3. DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 3. DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI 3.1. Nhöõng ñaïi löôïng ñaëc tröng cuûa doøng ñieän : + Cöôøng ñoä doøng ñieän qua dieän tích S: Ñieän löôïng chuyeån qua dieän tích S ñang xeùt trong moät ñôn vò thôøi gian : Toång ñieän löôïng chuyeån qua dieän tích S trong thôøi gian t : “Coulomb laø ñieän löôïng maø doøng khoâng ñoåi coù cöôøng ñoä 1 ampere taûi qua dieän tích S trong thôøi gian 1 giaây “ * Neáu goàm caû hai loïai ñieän tích taïo ra doøng ñieän :

  2. + Doøng ñieän laø doøng chuyeån ñoäng coù höôùng cuûa caùc electron.Vaäy khaùi nieäm cöôøng ñoä doøng ñieän Ithöïc ra coøn chöa ñaëc tröng ñaày ñuû cho doøng ñieän ôû ñieåm naøo ? ??? Khoâng cho bieát phöông chieàu doøng ñieän. Khoâng cho bieát söï phaân boá cuûa doøng ñieän taïi töøng vò trí trong moâi tröôøng (Ñoä “maïnh yeáu” cuûa doøng ñieän taïi töøng vò trí trong moâi tröôøng coù doøng ñieän ñi qua . Xeùt taïi M, Haït ñieän tích döông coù vaän toác v Xeùt : Cöôøng ñoä doøng ñieän qua Ñònh nghóa : +Veùc tô maät ñoä doøng taïi M laø (3.1)

  3. (3.2) (3.3) Cöôøng ñoä doøng ñieän qua dieän tích S baát kyø : (3.4) Neáu: treân toøan dieän tích S (3.5)

  4. ? Ñôn vò cuûa maät ñoä doøng ? * Coù theå chöùng minh raèng : (3.5) : Maät ñoä ñieän tích Ví duï (3.1) : Moät doøng ñieän I = 5,0 A toàn taïi trong moät ñieän trôû 10  trong 4 phuùt .Coù bao nhieâu: a.Coulomb, b.Electron ñi qua moät tieát dieän naøo ñoù cuûa ñieän trôû trong thôøi gian noùi treân ?

  5. Ví duï (3.2): Moät chuøm goàm 2,0.108 ion dieän tích (+2C) trong 1 cm3. Moïi ion ñeàu chuyeån ñoäng theo höôùng baéc vôùi vaän toác 1,0.105m/s. a/ Tính maät ñoä doøng J. b/ Baïn coù theå tính doøng ñieän toång coäng I trong chuøm ion ñoù khoâng? Neáu khoâng theå thì caàn coù theâm thoâng tin gì ? a/ b/ Caàn bieát tieát dieän cuûa chuøm haït :

  6. 3.2.Phöông trình lieân tuïc : Ñònh lyù Gauss (3.6) Baûo toøan ñieän tích → Doøng ñieän ra khoûi maët S töông ñöông vôùi ñoä giaûm cuûa ñieän löôïng toång coäng q chöùa trong theå tích ñoù. (3.7) :toác ñoä bieán thieân theo th/g cuûa q taïi 1 ñieåm coá ñònh trong moâi tröôøng.

  7. (3.6) (3.7) Giaû thieát theå tích (V) ñöùng yeân Thay ñoåi thöù töï laáy tích phaân theo V vaø laáy ñaïo haøm theo t. (3.8) Theå tích V laø baát kyø Daïng vi phaân cuûa phöông trình lieân tuïc cuûa ñieän tích.

  8. * YÙ nghóa vaät lyù cuûa phöông trình lieân tuïc : :Töùc laø xeùt “ Thu veà moät ñieåm “ (taïi ñieåm ñang xeùt) coù yù nghóa laø nôi “phaùt ra”, huùt vaøo caùc veùc tô J, töùc laø “nguoàn cuûa veùc tô J [Töông töï laø nguoàn ñieän tích ] + Doøng khoâng ñoåi. Phaân boá ñieän tích ôû traïng thaùi döøng: Maät ñoä ñieän tích khoái khoâng thay ñoåi theo thôøi gian. Khoâng coù “nguoàn” cuûa veùc tô J : Ñöôøng söùc cuûa doøng ñieän khoâng ñoåi khoâng coù nôi xuaát phaùt vaø taän cuøng (Töï kheùp kín hoaëc ra xa voâ cuøng)

  9.  Doøng khoâng ñoåi khoâng theå ñi qua maïch ñieän coù tuï ñieän (khoûang khoâng gian ) + Doøng bieán ñoåi : Ñöôøng söùc cuûa veùc tô baét ñaàu vaø keát thuùc taïi nhöõng ñieåm coù söï bieán thieân cuûa Doøng bieán ñoåi coù theå ñi qua maïch coù tuï ñieän – Hai baûn tuï laø nôi maät ñoä ñieän tích bieán thieân theo thôøi gian. + Neáu bieát ñöôïc maät ñoä doøng Phöông trình lieân tuïc cho pheùp xaùc ñònh ñoä bieán thieân cuûa söï phaân boá ñieän tích do doøng ñoù gaây ra.

  10. 3.3.Ñònh luaät Ohm (1787 – 1854)– Ñònh luaät Joule Lenz : 1/ Ñònh luaät Ohm treân ñoïan maêch thuaàn trôû : Xeùt vaät daãn coù traïng thaùi lyù,hoùa khoâng thay ñoåi (nhieät ñoä, maät ñoä chaát, öùng suaát…). Thöïc nghieäm Ñaëc tröng Volt-Ampere cuûa moâi tröôøng (vaät) daãn. Ña soá vaät daãn, ñaëc bieät laø kim loïai : Quy ñònh möùc ñoä daãn ñieän cuûa vaät daãn.→ “Ñoä daãn ñieän” : Quy ñònh möùc ñoä caûn trôû doøng ñieän →”Ñieän trôû” cuûa vaät daãn giöõa 2 ñaàu coù hieäu ñieän theá U. (3.9)

  11. Baûn chaát Kích thöôùc Traïng thaùi Ñieän trôû phuï thuoäc : cuûa vaät daãn * Daây ñoàng chaát ,daøi l,tieát dieän ñeàu : (3.10) ??? YÙ nghóa cuûa ñieän trôû suaát Ñieän trôû suaát phuï thuoäc : - Maät ñoä ñieän tích töï do - Khaû naêng ch/ñ ñònh höôùng cuûa haït ñieän tích döôùi taùc duïng ñieän tröôøng . Baûn chaát, Traïng thaùi vaät lyù cuûa vaät daãn.

  12. ??? Laø ñieän trôû cuûa moät khoái vaät lieäu ñang xeùt coù theå tích 1m3. Khoâng phuï thuoäc hình daïng khoái vaät lieäu Ñaùnh giaù khaû naêng caûn trôû doøng ñieän cuûa vaät lieäu . : Ñoä daãn suaát .

  13. Haõy giaûi thích sô ñoà sau !Haõy chöùng toû raèng : Hieäu ñieän theá treân cd: Laøm sao coù theå laáy ra hieäu theá U vôùi nhöõng giaù trò nhoû? Laøm thaønh oáng daây.

  14. Daïng vi phaân cuûa ñònh luaät Ohm : ? Phuï thuoäc nhöõng yeáu toá naøo ? Phaûi theå hieän tính chaát “ít caûn trôû” söï dòch chuyeån haït ñieän döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng .  Phuï thuoäc baûn chaát vaø traïng thaùi vaät lyù cuûa moâi tröôøng (nhieät ñoä,ñoä traät töï cuûa maïng tinh theå, ñoä saïch…) (3.11)

  15. ??? Ñieän daãn suaát ñaëc tröng ñieàu gì? Ñaëc tröng khaû naêng daãn ñieän cuûa moâi tröôøng. ??? Ñieän trôû suaát vaø ñieän daãn suaát coù phuï thuoäc nhieät ñoä khoâng?Taïi sao ? Nhieät ñoä laø ñaïi löôïng vaät lyù theå hieän möùc ñoä dao ñoäng ng/töû nuùt maïng hoaëc phaân töû.→Nhieät ñoä aûnh höôûng roõ ñeán ñieän trôû suaát vaø ñoä daãn suaát. * Söï phuï thuoäc nhieät ñoä cuûa ñieän trôû suaát : (3.12) Heä soá nhieät ñieän trôû Moät soá vaät daãn vaø taát caû caùc chaát ñieän phaân : Kim loïai : Kim loïai saïch :

  16. ??? Haõy suy ra quy luaät phuï thuoäc cuûa ñieän trôû suaát vaøo nhieät ñoä. Trong vuøng nhieät ñoä thaáp : Ñieän trôû suaát giaûm ñeán moät giaù trò döøng ?? Giaù trò T Phuï thuoäc ñoä saïch vaø ñoä hoaøn thieän cuûa tinh theå. ÔÛ tinh theå saïch tuyeät ñoái, maïng tinh theå hoaøn thieän lyù töôûng,ñieän trôû suaát tieán xuoáng zero ôû T= 00 K !

  17. Ñònh luaät Joule – Lenz: Xeùt ñoaïn maïch thuaàn trôû R . Ñieän löôïng chuyeån qua tieát dieän trong th/g dt : Löïc ñieän thöïc hieän moät coâng : (3.13) +Ñoaïn maïch laø thuaàn trôû  Toaøn boä coâng A cuûa löïc ñieän tröôøng (coâng cuûa doøng ñieän ) ñeàu bieán thaønh naêng löôïng gì ? Nhieät naêng : (3.14) +Vaät daãn seõ ôõ traïng thaùi vaät lyù naøo? Seõ noùng leân !

  18. Xeùt ñôn vò : Coâng suaát : Ñònh nghóa “volt”: “Volt laø hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm cuûa moät daây daãn ñoàng tính coù nhieät ñoä ñeàu,khi coù moät doøng ñieän khoâng ñoåi theo thôøi gian vôùi cöôøng ñoä 1 ampere trong ñoaïn maïch noái hai ñieåm ñoù thì coâng suaát cuûa doøng ñieän treân ñoaïn maïch ñoù laø 1 watt ” Ñôn vò “kilowatt giôø”: Coâng cuûa doøng ñieän coâng suaát 1 kW saûn sinh trong 1 giôø.

  19. ??? Hình beân noùi leân ñieàu gì ? Ñeøn coâng suaát caøng cao phaùt ra aùnh saùng cöôøng ñoä saùng caøng lôùn .

  20. 3.4.Nguoàn ñieän : ??? Ñieàu gì xaûy ra khi Caùc electron chaïy töø AB taïo thaønh doøng ñieän trong vaät daãn . A B ?? Doøng ñieän ngöøng! ?? Caàn laøm gì ñeå duy trì doøng ñieän ? Caàn ñöa ñieän tích döông veà laïi cöïc A(nôi coù ñieän theá cao) hay ñieän tích aâm veà nôi cöïc B.Töùc duy trì hieäu ñieän theá

  21. Caàn moät nguoàn naêng löôïng ñeå ñöa ñieän tích döông ngöôïc chieàu ñieän tröôøng giöõa A vaø B. B A Thieát bò cung caáp nguoàn naêng löôïng ñoù goïi laø “Nguoàn ñieän”. Trong nguoàn ñieän toàn taïi hai ñieän tröôøng : + :Ñieän tröôøng tónh giöõa A vaø B do cheânh leäch hieäu ñieän theá :Ñöa haït ñieän döông ñi ngöôïc chieàu ñieän tröôøng tónh Ñieän tröôøng “laï” Nguoàn ñieän laø gì?

  22. Nguoàn ñieän laø thieát bò(duïng cuï) taïo ra löïc laï coù theå ñöa ñieäntích döông veà nôi coù ñieän theá cao(töùc ngöôïc chieàu vôùi ñieän tröôøng tónh),ñoùng vai troø kheùp kín maïch ñieän. Baûn chaát cuûa löïc laï trong nguoàn ñieän laø gì ? + Pin, accquy : Löïc töông taùc phaân töû . + Maùy phaùt ñieän : Löïc ñieän töø.

  23. Söùc ñieän ñoäng cuûa nguoàn : - Joule – Lenz : Nhieät naêng giaûi phoùng treân toaøn maïch : + _ Do nguoàn ñieän cung caáp,laøm dòch chuyeån ñieän löôïng q ñi 1 voøng quanh maïch kín, töùc laø coâng cuûa nguoàn ñieän: Naêng löôïng (coâng) maø nguoàn cung caáp ñeå laøm dòch chuyeån ñieän löôïng q = + 1 ñvñt : (3.15) Söùc ñieän ñoäng(theá ñieän ñoäng) cuûa nguoàn. volt

  24. Söùc ñieän ñoäng ñaëc tröng cho ñoä maïnh cuûa nguoàn ñieän  Duøng ñeå so saùnh caùc nguoàn ñieän. Söùc ñieän ñoäng ñöôïc quy ñònh bôûi coâng cuûa löïc laï : ( Coâng cuûa ñieän tröôøng toång hôïp trong söï dòch chuyeån cuûa ñieän tích q ñi 1 voøng trong maïch kín) (3.16) Ñònh lyù löu soá trong ñieän tröôøng tónh  0

  25. Hieäu suaát nguoàn ñieän : (3.17) Coâng suaát thu ñöôïc ôû maïch ngoaøi: (3.18) Ñònh nghóa hieäu suaát cuûa nguoàn ñieän : (3.19)

  26. (3.19) ??? Ñeå cho nguoàn coù hieäu suaát cao ? a/ Giaûm cöôøng ñoä I (? ). Khoâng coù lôïi,vì ñoàng thôøi laøm giaûm coâng suaát P cuûa nguoàn. b/ Laøm cho ñieän trôû trong r caøng nhoû caøng toát. Vaäy r = ? Ñeå ñöôïc toái öu (coâng suaát maïch ngoaøi cöïc ñaïi)? (3.18)

  27. (3.19) ?? + Hieäu suaát luoân nhoû hôn 1. + Khi coâng suaát maïch ngoaøi cöïc ñaïi,hieäu suaát nguoàn chæ ñaït 0,5 ( 50% !) Khi noái taét 2 cöïc nguoàn thì sao ? Khi noái taét 2 cuïc nguoàn ( R 0), cöôøng ñoä I ñaït max Coâng suaát nguoàn ñaït max. Toaøn boä naêng löôïng nguoàn bieán thaønh nhieät naêng tieâu hao trong chính baûn thaân noù  Nguoàn bò nung noùng vaø hö .

  28. 3.5.Maùy thu ñieän – Theá phaûn ñieän Maùy thu ñieän :Thieát bò bieán ñieän naêng thaønh daïng naêng löôïng khaùc,tröø nhieät naêng. Xeùt ñoaïn maïch AB chöùa maùy thu M.Toång trôû daây noái vaø maùy thu laø r. M A B Ñieän löôïng chuyeån qua tieát dieän caét ngang maïch trong thôøi gian t : Coâng do löïc ñieän tröôøng thöïc hieän treân ñoaïn maïch : (3.20) Nhieät naêng hao phí treân ñoaïn maïch : (3.21)

  29. BTNL  Naêng löôïng höõu ích(ñieän naêng ñöôïc chuyeån sang daïng naêng löôïng höõu ích khaùc): Ñaëc tröng cho khaû naêng tieâu thuï höõu ích ñieän naêng cuûa maùy thu [Suaát (theá) phaûn ñieän cuûa maùy thu . (3.22) : Naêng löôïng höõu ích tính treân 1 ñvñt chuyeån qua tieát dieän caét ngang maïch trong thôøi gian t. * * Coâng suaát tieâu thuï höõu ích cuûa maùy thu: (3.23)

  30. Toång coâng suaát maø maùy thu khai thaùc töø maïch : Hieäu suaát maùy thu : (3.24) ??? Naâng cao hieäu suaát ? Giaûm toång trôû maïch ñieän r.

  31. 3.6. Ñònh luaät Ohm ñoái vôùi ñoaïn maïch khoâng thuaàn: + M B A Giaû söû doøng ñieän cuøng chieàu vôùi chieàu doøng ñieän phaùt ra töø nguoàn,töø AB (3.20) Coâng cuûa löïc ñieä tröôøng thöïc hieän khi dòch chuyeån ñieän tích q = It töø AB (3.15) Coâng cuûa löïc laï trong nguoàn Toång naêng löôïng maø maïch ñieän AB nhaän ñöôïc do nhöõng yeáu toá naøo cung caáp ? Do nguoàn () vaø yeáu toá naøo ñoù khaùc ôû beân ngoaøi maïch,gaây ra Naêng löôïng toång coäng maïch nhaän ñöôïc : (3.25)

  32. Ñònh nghóa suaát phaûn ñieän cuûa maùy thu (3.22): Naêng löôïng höõu ích (phaàn ñieän naêng ñöôïc tieâu thuï döôùi daïng naêng löôïng khaùc,tröø nhieät naêng): (3.26) (3.25) Nhieàu nguoàn,nhieàu maùy thu : (3.27)

  33. (3.27) Löu yù veà daáu : + Hieäu ñieän theá ñöôïc tính theo chieàu cuûa doøng ñieän I trong ñoaïn maïch…….( Ñaàu A laø nôi doøng ñieän ñi vaøo ñoaïn maïch). Khi ñoù I vaø ej ñeàu mang daáu döông. + Neáu nguoàn ñieän phaùt ra doøng ñieän thuaän chieàu laáy hieäu ñieän theá  trong daáu  mang daáu döông (ngoaøi daáu laø daáu aâm). Tröôøng hôïp ngöôïc laïi thì mang daáu ngöôïc laïi ! * Tröôøng hôïp maïch kín : (3.27)b

  34. (3.27) A B + Ví duï : Xeùt tröôøng hôïp ñôn giaûn laø khoâng coù maùy thu. R=4 a/ Laáy hieäu ñieän theá thuaän chieàu doøng ñieän do nguoàn phaùt ra: Laáy hieäu ñieän theá theo chieàu doøng ñieän I:

  35. b/ Laáy hieäu ñieän theá theo chieàu A B Ngöôïc vôùi chieàu doøng ñieän do nguoàn phaùt ra: Ngöôïc vôùi chieàu doøng ñieän I trong maïch: c/ Thöû xeùt hieäu ñieän theá ngöôïc chieàu doøng ñieän I,nhöng cöù cho I > 0,coøn  vaãn aâm do hieäu ñieän theá ngöôïc chieàu doøng ñieän do nguoàn phaùt ra. Chöùng toû doøng ñieän trong maïch phaûi coù chieàu töø B ñeán A,töùc ngöôïc chieàu tính hieäu ñieän theá.

  36. 3.7.Ñònh luaät Kirchhoff 1/ Kirchhoff 1 Nuùt maïng :Ñieåm quy tuï cuûa hôn hai doøng ñieän. - Toång ñieän löôïng do caû ba doøng ñieän mang tôùi nuùt baèng bao nhieâu(trong thôøi gian dt) ? - Doøng I3 mang ra khoûi nuùt moät ñieän löôïng bao nhieâu trong cuøng thôøi gian dt ? -Theo BTÑT thì ruùt ra ñieàu gì trong khoaûng thôøi gian dt ñoù ? Toång quaùt hoùa cho nhieàu (n) nhaùnh ?

  37. * Quy öôùc daáu cho caùc Ii: Doøng tôùi nuùt  daáu döông  Doøng ra khoûi nuùt mang daáu aâm. Hoaëc ngöôïc laïi. * Maïng ñieän coù m nuùt maïng  Chæ caàn vieát ( m-1) phöông trình cho (m-1) nuùt. Khi ñoù moãi phöông trình coù chöùa ít nhaát 1 bieán soá môùi (chöa coù trong caùc phöông trình coøn laïi).Phöông trình cho nuùt thöù “m” laø suy ra töø heä (m-1) phöông trình ñoäc laäp.

  38. 2/ Kirchhoff 2 : Xeùt moät maïch ñieän kheùp kín (“voøng maïng”) chöùa n ñoaïn maïch coù ñoä daøi laø li,vôùi i = 1,2,3…,n Ví duï I = 1,2,3;vôùi ba nuùt töông öùng 1,2,3 (3.28) : Hieäu ñieän theá giöõa ñieåm ñaàu (1) vaø ñieåm cuoái (2) treân ñoaïn maïch thöù i Treân ñoaïn maïch coù nguoàn ñieän i : Ñònh luaät Ohm (3.27)b cho maïch kín : (3.29) (3.28),(3.29) :Ñònh luaät Kirchhoff 2

  39. 4. TÖØ TRÖÔØNG

  40. Hans Christan Oersted (1777 – 1851 ):Nhaø vaät lyù Dan Maïch Andre – Marie Ampere (1775 – 1836 ) : Nhaø Vaät lyù ngöôøi Phaùp

  41. 4.1. ÑÒNH LUAÄT AMPERE VEÀ LÖÏC TÖÔNG TAÙC TÖØ : Döïng m/p P qua Veõ veùc tô phaùp tuyeán ñôn vò (4.1)a SI Doøng ñieän  Phaàn töû doøng ñieän (4.1)b ??  m/p P ??

  42. 4.2. TÖØ TRÖÔØNG – VEÙC TÔ CAÛM ÖÙNG TÖØ Töø löïc truyeàn töø phaàn töû doøng ñieän (PTDÑ) naøy sang PTDÑ kia qua khoaûng caùch Töø tröôøng:…… Veùc tô caûm öùng töø gaây ra bôûi (4.2)a (4.1)a Nghó ñeán söï töông töï naøo trong tröôøng tónh ñieän ? (4.2)b

  43. * Veùc tô caûm öùng töø taïi PTDÑ Quy taéc baøn tay phaûi. n PTDÑ Doøng ñieän I * Ñöôøng söùc töø :…… Quy öôùc :

  44. * Töø phoå :

  45. Ví duï (4.1) : Töø tröôøng cuûa doøng ñieän thaúng höõu haïn vaø voâ haïn . Moïi phaàn töû (Idl) vaø r ñeàu thuoäc m/p (ABM) Moïi veùc tô dB cuûa caùc (Idl) ñeàu cuøng phöông chieàu. (4.3)

  46. (4.3) ?? Doøng ñieän thaúng daøi voâ haïn : (4.4) Quy taéc baøn tay phaûi xaùc ñòng töø tröôøng ( vaø caùc ñöôøng söùc töø ) cuûa doøng ñieän thaúng.

  47. Ví duï (4.2): Töø tröôøng cuûa doøng ñieän troøn baùn kính R. Moïi (4.5)a (4.5)b

  48. Maët noùn troøn xoay (4.6) (4.7) (4.5)b

  49. Töø tröôøng trong oáng daây : Töø tröôøng trong oáng daây laø toång hôïp töø tröôøng cuûa caùc voøng daây. Nhöõng nôi gaàn daây daãn : Gaàn gioáng töø tröôøng cuûa doøng ñieän thaúng Ñöôøng söùc töø gaàn nhö nhöõng voøng troøn ñoàng taâm. Töø tröôøng vuøng keá caän giöõa caùc voøng daây coù xu höôùng khöû laãn nhau. Taïi nôi beân trong,caùch caùc voøng daây moät khoaûng hôïp lyù  Caùc ñöôøng söùc töø gaàn nhö song song vôùi truïc oáng daây. * Lyù töôûng :Daøi voâ haïn , ñöôïc cuoán chaëc baèng daây daãn coù tieát dieän vuoâng  Töø tröôøng beân trong oáng daây laø ñeàu vaø song song vôùi truïc cuûa oáng daây.

More Related