SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT 4 THỌ XUÂN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH QUA MỘT SỐ DẠNG BÀI
TẬP CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI VẬT LÝ 11

Người thực hiện: Hà Sỹ Phương
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật Lý

THANH HOÁ NĂM 2017

1


MỤC LỤC
NỘI DUNG
A.PHẦN MỞ ĐẦU
I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
II.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
III.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
IV.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
B. PHẦN NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Dòng điện không đổi- Nguồn điện
2. Điện năng và công suất điện- Định luật Jun-Lenz
3. Định luật Ohm đối với toàn mạch
4. Định luật Ohm đối với các loại đoạn mạch

23

2


A. PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Ngày nay lượng kiến thức khoa học nói chung và kiến thức vật lý nói riêng
càng lúc càng rộng lớn, gần gũi với đời sống thực tế. Trong hệ thống giáo dục ,
Vật Lý được xem là một trong những môn học quan trong hàng đầu, nghiên cứu
sâu rộng về các đặc tính các dạng vật chất cũng như các hiện tượng xảy ra trong
tự nhiên. Trong đó, có thể xem Điện học là một ứng dụng hàng đầu trong thực
tiễn phục vụ rộng rãi trong khoa học, kĩ thuật đời sống. Ở chương trình phổ
thông, học sinh được tiếp cận với kiến thức này từ lớp 11, với bước đầu tìm hiểu
khái quát về điện học - điện từ học. Trong đó, chương “ Dòng điện không đổi”
có sự áp dụng gần gũi với thực tế nên việc nắm giữ kiến thức chương này là rất
quan trọng, trình bày kiến thức về nguồn điện, máy thu và các định luật cơ bản
về dòng điện không đổi như định luật Jun - Lenz, định luật Ohm đối với toàn
mạch, đối với các loại mạch điện. Để có được sự hiểu biết kĩ về phần này cũng
như có thể áp dụng vào thực tế thì đầu tiên học sinh cần phải có kĩ năng giải bài
tập, vận dụng kiến thức đã học để giải các bài tón mạch điện. Việc thành thạo về
bài tập tính toán các thông số mạch điện tạo cơ sở để học sinh am hiểu hơn về
nguyên tắc hoạt động của các thiết bị điện trong thực tế.
Quá trình học tập về chương “Dòng điện không đổi” học sinh 11 thường gặp
những khó khăn trong việc giải quyết các bài tập tính toán mạch điện, sự phân
bố dòng điện trong mạch, vận dụng các công thức, định luật cũng như cách tính
mức tiêu thụ, hiệu suất của các dụng cụ điện. nắm được vai trò cũng như những
khó khăn gặp phải của học sinh khi học tập về chương này nên bài tiểu luận với
đề tài “Phát triển tư duy cho học sinh qua một số dạng bài tập chương dòng
điện không đổi Vật Lý 11” đưa ra các dạng bài tập cũng như các phương pháp

- Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích (các hạt tải
điện).Chiều dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương.
- Dòng điện có các tác dụng nhiệt, tác dụng quang, tác dụng hóa và đặc trưng nhất
là tác dụng từ.
b.Cường độ dòng điện – Định luật Ohm:
- Cường độ dòng điện đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện, được xác
định bằng thương số giữa điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật
dẫn trong thời gian ∆t :

I=

∆q
∆t

- Dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian gọi là dòng điện không
đổi. Đối với dòng điện không đổi thì cường đô dòng điện trong mạch được tính
theo công thức sau: I =

q
t

- Định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R: cường độ dòng điện chạy
qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu
đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R: I =

U
R

Nếu có điện trở R và cường độ dòng điên I, ta tính hiệu điện thế như sau: U = VA –
VB = I.R

- Công của nguồn điện: A = q.E = E.I.t
- Công suất nguồn điện: P =

= E.I

c.Công và công suất của dụng cụ tiêu thụ điện:
- Dụng cụ tiêu thụ điện chỉ tỏa nhiệt:
+ Nhiệt lượng: Q = R.I2.t
+ Công: A = U.I.t = R.I2.t =

t

+ Công suất: P = U.I = R.I2. =
- Máy thu điện:
+ Suất phản điện: Ep =
: công có ích (điện năng có ích)
: điện lượng qua mạch
+ Điện năng: Ap=

+

=Ep.I.t+rp. .t=U.I.t

+ Công suất: P = = Ep.I + rp.I2
+ Hiệu suất máy thu điện: H = 1 3.Định luật Ohm đối với toàn mạch:
a.Định luật Ohm đối với toàn mạch:Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận
với suất điện động của nguồn và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch.
I=
b.Hiện tượng đoản mạch:
Khi điện trở mạch ngoài nhỏ không đáng kể R 0 thì nguồn điện bị đoản mạch. Khi


7


Quy ước: E là giá trị đại số của suất điện động
Nguồn: E > 0 Máy thu: E < 0
E = -EP
Công thức tổng quát: I =
Chú ý:
e,r

A

Ec,rp

B

R1

Nếu trong đoạn mạch có nguồn và máy thu mắc nối tiếp thì suất điện động chung
của cả đoạn mạch: E = e - ep
5.Mắc các nguồn điện thành bộ:
a.Mắc nối tiếp:
e1,r1 e2,r2

e3,,r3

en,rn

B


B

E ,r

-Suất điện động bộ:
Eb = E
-Điện trở trong bộ:
rb =
d.Mắc hỗn hợp đối xứng:

-Suất điện động bộ:
Eb = mE
-Điện trở trong bộ:
rb =
II:CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH
Dạng 1: Dòng điện không đổi, định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ có điện trở.
1. Phương pháp giải:
Để giải được bài tập dạng này, học sinh cần nắm các vấn đề sau:
Biết cách vẽ, kí hiệu các dụng cụ điện và sơ đồ mạch điện; biết cách chuyển sơ
đồ từ dạng phức tạp sang đơn giản.
-

Sử dụng các công thức để tính cường độ dòng điện:

I=

q
t


U=U1=U2=…=Un
I=I1+I2+…+In

1
1
1
1
=
+
+ ... +
R R1 R2
Rn

Giữa 2 điểm A và B nào đó nếu được nối bởi một vật dẫn có điện trở rất nhỏ
thì có thể chập A và B (đoản mạch giữa A và B).
Hiệu điện thế giữa 2 điểm M, N bất kì có thể được tính: U MN=UMA+UAN với A
là điểm nằm giữa M và N.
2. Bài tập mẫu:
-

Bài 1: Trong 2 phút, có 37,5.1019 electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật
dẫn. Hỏi:
a) Cường độ dòng điện qua vật dẫn.
b) Để cường độ dòng điện qua vật dẫn tăng gấp đôi thì trong 3 phút điện lượng
qua vật dẫn là bao nhiêu.
Hướng giải quyết:
Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện không đổi để tính.
Giải:
a. Điện lượng qua tiết diện thẳng của vật dẫn:
q=e.n=1,6.10-19.37,5.1019=60 (C)


A
R3

A

B

R2

R1

M

N
R2

N Q

C

K1
C

R4

R3

P


A

R2
R1

R3

M P

R4

N Q

11


-Mạch điện nối: RA nt (R1//R2//R3).
1
+ R1
-Điện trở tương đương:R=RA+ 1 + 1 + 1
=4,2 Ω
R2 R3 R4
U 24 40
-Cường độ dòng điện qua mạch:
I= R = 4,2 = 7 ≈ 5,71 (A)

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R1=15 Ω, R2=R3=R4=10 Ω. Điện trở của
ampe kế và các dây nối không đáng kể. Biết ampe kế chỉ 3A. Tính UAB và dòng điện
qua các điện trở
-Hướng giải quyết:

I2=I3+I4.Nên:

Lại có:

I3=I4=
⇒

I2
2

I1=I2 Mà : I1+I2=IAB

⇒

R3

I4

R4

B

R2
I2

(2)

I3

I AB

minh rằng nếu I5 (Mạch cầu cân bằng) ta có hệ thức : R = R
2
4
- Hướng giải quyết:
Đây là dạng bài tập về mạch điện mắc theo kiểu mạch cầu. Học sinh cần vận
dụng định luật Ohm. Từ đó dẫn tới hệ thức cần chứng minh.
- Giải :
Khi I5=0, không có dòng điện qua CD và V c=VD. Khi đó mạch điện được mắc
theo kiểu (R1 nt R2) // (R3 nt R4).
Lại có : I1=I2 ⇒ I3=I4 (1)
Mạch điện được vẽ lại theo hình vẽ bên :
Theo định luật Ohm ta có :
VA-VC=VA-VD ⇒ I1R1=I3R3 (2)
VC-VB=VD-VB ⇒ I2R2=I4R4 (3).
Lấy (2) chia (3) kết hợp với điều kiện (1)
R1
R2
R1 R3
D
=
ta có: R R
I1
I2
2
4
-Chú ý : Ta cũng có thể kết luận ngược
lại :
R5
A
R1 R3

2

1

A

B

M U N

13

B


a)Khi kim điện kế chỉ số 0, con chạy D chia dây AB thành 2 phần gọi là R x và Ry
với các chiều dài tương ứng là : x và l-x.
Mạch điện dược vẽ lại như hình bên:
Ta có : Rx= ρ

x
S

Ry= ρ

l−x
S

R1


Rx R y
R y R2 3
l−x 3
5

Vậy điều chỉnh con chạy D cách A 12cm.
b)Khi G chỉ số 0 thì mạch điện :
(R1 nt R2) // (Rx nt Ry) hay (R1 nt R2) // RAB
U

Cường độ dòng điện qua AB : IAB= R

=

AB

RAB= ρ

l
0,3
= 4.10-7. −8 =12 Ω.
S
10

3
= 0,25 (A)
12

c)Theo đề : RG ≈ 0 nên : đoản mạch trên đoạn CD
⇒ chập 2 điểm C và D. Mạch điện được vẽ lại

x
Điện trở tương đương R1 và Rx : R1x= R + R = 2 + R
1
x
x

36 − 3R

2
y
x
x
Điện trở tương đương R2 và Ry : R2y= R + R = 3 + 12 − R = 15 − R
2
y
x
x
Điện trở tương đương toàn mạch :

2Rx
36 − 3R x 60 R x − 5 R x2 + 72
+
R=R1x+R2y= 2 + R 15 − R =
.
3R x − R x2 + 30
x
x

-Cường độ dòng điện qua mạch :
3R x − R x2 + 30

U
-Cường độ dòng điện qua R2 : I2= 2 =
R2
R2
(2 + R x )(15 − R x ) 36 − 3R x U (2 + R x ).3(12 − R x )
.
=
Với :U2x=I.R2y=U
60 R x − 5 R x2 + 72 15 − R x
60 R x − 5 R x2 + 72
3U (2 + R x )(12 − R x ) 3(2 + R x )(12 − R x )
⇒ I2 =
=
R x (60 R x − 5R x2 + 72)
60 R x − 5 R x2 + 72

Với: U1x=I.R1x=U.

-Theo đề, kim điện kế G chỉ 0,5 A nên ta có :IG=
* I 1 − I 2 = 0,5 ⇔

I1 − I 2 ⇔

15 R x − 72
3R x .15 − 3R x2
30 R x − 3R x2 + 72
= 0,5
−
= 0,5 ⇔
2

⇔

R x S 0,84.10 −8
=
= 0,021m = 2,1cm ⇒ D cách đầu A 2,1cm.
ρ
4.10 −7

*Vậy khi D cách A 25,56cm hoặc 2,1cm thì kim điện kế G chỉ 0,5 A.
Dạng 2: Định luật Ohm đối với đoạn mạch chứa nguồn.
1. Phương pháp giải:
- Cần nắm được công thức của định luật Ohm cho toàn mạch: I =
15


- Chú ý cách mắc các nguồn trong sơ đồ.
- Phân biệt rõ nguồn và máy thu để sử dụng công thức thích hợp.
- Khi trong mạch điện không cho chiều dòng điện thì cần giả sử chiều
dòng điện để giải bằng cách áp dụng định luật Ohm. Khi giải ra nếu
cường độ dòng điện có giá trị dương thì chiều dòng điện cùng chiều đã
chọn, nếu có giá trị âm thì chiều dòng điện ngược chiều đã chọn.
2.Bài tập mẫu:
Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết E1=2,1V; E2=1,9V; r1=r2=1Ω; R3=45Ω;
R1=R2=9Ω. Xác định cường độ dòng điện qua các điện trở.
E1,r1

I1

R3



=

5UAB = 2UAB + 90

+

=

UAB =

1,8 V

(4)

Thay vào (4) vào các phương trình (1), (2), (3) ta được:
I1 =

= 0,03 A I2 =

= 0,01 A I3 =

= 0,04 A

Vậy dòng điện chạy qua các điện trở R1, R2, R3 có chiều như chiều đã chọn và có
cường độ tương đương là: I1 = 0,03 A I2 = 0,01 A I3 = 0,04 A
16


Bài 2: Một bộ nguồn điện có suất điện động E = 18V, có điện trở trong r = 6


=

2A

= 1 bóng

- Khi R = R2 = 12 thì cường độ dòng điện chạy trong mạch là:
I2 =

=

m1 =

= 2 bóng

1 A thì số dãy là: n2 =

= 2 dãy và số bóng đèn mỗi dãy là:

a, Hiệu suất của nguồn điện:
Với cách mắc thứ nhất:H1 =

=

33,3%
17


Với cách mắc thứ hai: H1 =

R3

UNM + E1 = 0
UNM = E1 = 3V Hay
E1
UMN = 3V
Mạch điện bây giờ gồm R1 , R3 và nguồn E3 mắc
nối tiếp

R1

N

R2

I1 = I 3 = I =
3r = 3Ω
Lại có:

Với E3 = 3e = 9V r3 =
I1 = I3 = I =

I R3 = UMN ⇔

R3 = 3 ⇒ R3 = 5Ω

- Thay R3 =

= 15Ω, áp dụng định luật Ohm ta có:I1 =


=

Từ đó ta có dòng điện qua ampe kế là:IA = I2 =

0,22 A

Vậy số chỉ của ampe kế là 0,22 A
Dạng 3: Công và công suất của dòng điện, định luật Jun – Lenxơ
1. Phương pháp giải : Cần nắm vững các kiến thức.
- Công và công suất của dòng điện trên mọi đoạn mạch trên trụ điện năng.
A = UIt; P = U.I
- Định luật Jun – Lenxơ: Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần (chuyển toàn bộ điện
năng của dòng điện trong đoạn mạch thành nhiệt), ta có:
Q = UIt =

t = RI2t

P = UI =

= RI2

- Lưu ý:
+ Trên các dụng cụ tiêu thụ điện, người ta thường ghi hai chỉ sô Pđm (công suất
định mức) và Uđm (hiệu điện thế định mức) cần phải đặt vào để dụng cụ điện
hoạt động bình thường, lúc này dòng điện chạy qua mạch có cường độ định
mức là: Iđm =
+ Khi có cân bằng nhiệt thì Qtỏa = Qthu với Qthu có thể tính Qthu = cm (t2 – t1) và
Qtỏa tính theo định luật Jun – Lenxơ.
+ Hiệu suất sử dụng là:


Với R là điện trở của đèn, R =

= 24 Ω

Vì đèn sang bình thường, ta có : I = Iđ =

Từ đó: 0,5 =

= 0,5 A

Hay 3n2 – 2nN + 12N = 0

(1)

a. Với N = 48, phương trình (1) có nghiệm:
n1 = 8 nguồn;
n2 = 24 nguồn
Một cách tương ứng m1 =

= 6 dãy và m2 =

= 2 dãy

Vậy có hai cách mắc : 8 nguồn

6 dãy và 24 nguồn

nguồn ứng với mỗi cách mắc :

rb1 =

36. Số nguồn ít nhất là Nmin = 36 nguồn.

Với N = 36, phương trình (1) có nghiệm: n =

=12 nguồn và do đó m =

=3

dãy.
Vậy cần có 36 nguồn mắc thành 3 dãy, mỗi dãy 12 nguồn. Điện trở trong của bộ
nguồn : rb =

= 24Ω

Hiệu suất bộ nguồn H =

=

= 50%

Bài 2:Người ta dùng một ấm nhôm có khối lượng m1 = 0,4 kg, để đun một lượng
nước có khối lượng m2 = 2 kg thì sau 20 phút nước sẽ sôi. Bếp điện có hiệu suất H
= 60% và được dùng ở mạng điện có hiệu điện thế U = 220V. Nhiệt độ ban đầu
của nước là t1 = 20o C, nhiệt dung riêng của nhôm là c1 = 920J/(kg.K), nhiệt dung
riêng của nước là c2 = 4,18 kJ/(kg.K). Hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm
nước và dòng điện chạy qua bếp điện.
- Hướng giải:
-Áp dụng định luật Jun-Lenz để giải.
-Chú ý nhiệt lượng cần đun nước bao gồm cả nhiệt lượng cung cấp cho ấm
nhôm.

-Áp dụng các công thức tính công suất và hiệu suất đối với nguồn và
động cơ.
-Chú ý về sự chuyển đổi các dạng năng lượng trong quá trình động cơ
hoạt động.
- Giải:
a. Công suất của nguồn điện :P = EI = 25.2 =50 W
Hiệu suất :H =

=

= 92%

b. Công suất tiêu thụ của động cơ :
Công suất tỏa nhiệt của động cơ : Pđ = RI2 = 1,5.22 = 6 W
Công suất cơ học của động cơ :Pc = Pđ Pn = 46 – 6 = 40 W
Hiệu suất của động cơ :Hđ =

=

= 87%

b. Khi động cơ bị kẹt, điện năng không chuyển thành cơ năng được, do đó dòng
điện chạy qua cuộn dây của động cơ là : =

=

= 10 A

Bài 4: Một bộ acquy có suất điện động E = 6 V, điện trở trong r = 0,6 Ω được nạp
điện bằng nguồn điện có hiệu điện thế U = 12 V. Người ta mắc nối tiếp với acquy

= 3,2 h = 3 giờ 12 phút

Bài 5: Cho một bếp điện hoạt động với nguồn điện U = 220V thì có công suất
P = 990W.
a) Tính R và I của bếp điện
b) Nếu thay thế bếp bằng động cơ điện thì có công suất P=P’ = 990W nhưng
hiệu suất động cơ đạt 90%. Tính suất điện động và điện trở trong của động cơ.
- Hướng giải quyết:
Sử dụng các công thức liên hệ giữa P,U,I,R để giải
Chú ý cách tính công suất cho dụng cụ thiêu thụ điện và động cơ điện
- Giải:
a) Bếp điện là dụng cụ tiêu thụ điện , cấu tạo bởi một điện trở R có giá trị
R=

=

= 48,89 Ω

Cường độ dòng điện qua bếp điện :I =

=

= 4,5 A

b) Cường độ dòng điện của động cơ điện :
23


I=


Số
Tỷ lệ
lượng
0
0

Bình thường

Không tốt

11A2
SỐ
HS
37

Trước

Số
Tỷ lệ
lượng
0
0

Sau

5

13,5% 20

54,1% 7

29,4% 20

39,2% 8

31,4%

0

0

Lớp

7

Số
Tỷ lệ
Số
Tỷ lệ
lượng
lượng
10
27,02% 27
72,98%

C. KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện, đối chiếu với mục tiêu và nhiệm vụ nghiên
cứu, tôi rút ra được những kết luận sau:
- Kết quả đạt được:
24