Phát biểu định luật Ôm cho toàn mạch viết biểu thức

Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi "Phát biểu định luật ôm và viết hệ thức Định luật Ôm" và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Vật lí 9 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.

Trả lời câu hỏi:Phát biểu định luật ôm và viết hệ thức Định luật Ôm

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.

U là hiệu điện thế, đo bằng vôn (V)

I là cường độ dòng điện, đo bằng ampe (A)

R là điện trở của dây dẫn, đo bằng Ôm (Ω)

Kiến thức mở rộng về định luật Ôm

1. Khái niệm định luật ôm

Định luật Ohm là một định luật vật lý về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Nội dung của định luật cho rằng cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:

Trong đó:

+ I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A).

+ U là điện áp trên vật dẫn (V)

+ R là điện trở (ôm).

– Trong định luật Ohm, điện trở R sẽ không phụ thuộc vào cường độ dòng điện, như vậy R là 1 hằng số.

Trong vật lý, thuật ngữ định luật Ohm cũng được dùng để chỉ các dạng khái quát khác của luật Ohm gốc. Ví dụ đơn giản sau:

Trong đó J là mật độ dòng tại một vị trí nhất định trong vật liệu điện trở, E là điện trường tại vị trí đó, và σ (Sigma) là một tham số phụ thuộc vật liệu được gọi là độ dẫn. Đây là dạng khác của Định luật Ohm viết bởiGustav Kirchhoff.

Định luật Ohm đối với toàn mạch: cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

2. Tại sao lại gọi là định luật ôm, Ohm ?

Định luật Ohm được đặt tên theo nhà vật lý học người Đức, Georg Ohm, được phát hành trên một bài báo năm 1827, mô tả các phép đo điện áp và cường độ dòng điện qua một mạch điện đơn giản gồm nhiều dây có độ dài khác nhau, Ông trình bày một phương trình phức tạp hơn một chút so với trên để giải thích kết quả thực nghiệm của mình. Phương trình trên là dạng hiện đại của định luật Ohm.

Vào thời kỳ trước Ohm người ta còn chưa có ý niệm rõ ràng về cường độ dòng điện, về điện áp, còn khái niệm điện trở thì về cơ bản chưa có. Do điều kiện kinh tế khó khăn, trong thời gian dài Ohm phải làm gia sư và là thầy giáo dạy ở trường trung học. Đến khi mất việc dạy học, ông cơ hồ mất cơ hội trở thành một nhà vật lý học vĩ đại của thời đại. Trong thời gian rảnh rỗi, ông tranh thủ tự tay thiết kế, chế tạo các dụng cụ để tiến hành các thực nghiệm nghiên cứu khoa học. Dựa theo phương pháp của Coulomb, ông chế tạo ra máy đo lực của dòng điện để đo cường độ dòng điện, đồng thời đưa đến định nghĩa về sức điện động, đưa ra khái niệm chính xác về cường độ dòng điện và điện trở. Từ hiện tượng nhiệt phát ra trong dây dẫn khi, có dòng điện chạy qua, ông so sánh tỉ lệ giữa nhiệt phát ra và cường độ dòng điện chạy qua mà tìm ra các quy luật tương ứng. Qua một số lớn thí nghiệm tiến hành phân tích mối liên hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện và điện trở, qua quá trình nghiên cứu tỉ mỉ, cuối cùng năm 1826 ông phát minh ra định luật mang tên ông đó là định luật Ohm. Tuy nhiên sau khi Ohm công bố định luật mà ông đã lao tâm khổ tứ nghiên cứu hàng chục năm trời mới tìm ra được, định luật vẫn chưa gây được sự chú ý của giới khoa học và chưa được coi trọng mà còn bị hoài nghi, thậm chí bị đả kích. Thời bấy giờ ở Đức chỉ có số ít nhà khoa học thừa nhận định luật Ohm, một trong số đó là nhà khoa học Sweig hết sức ủng hộ ông. Chính ông này đã giúp ông công bố luận văn, viết thư khuyến khích:''Xin ngài cứ tin rằng khi đám mây đen tan đi thì ánh sáng chân lý sẽ chói sáng và niềm vui sẽ xua đuổi chúng đi''. Nhưng luồng gió mạnh chân chính ''xua tan đi đám mây mù”; lại từ nước Anh thổi đến. Hội Khoa học Hoàng gia Anh đã tặng cho Ohm huy chương Kapply, đó là vinh dự cao quí đối với các nhà khoa học thời bấy giờ.Từ đó công trình của Ohm mới được công nhận rộng rãi. Để ghi nhớ đến ông, người ta đã lấy tên ông đặt tên cho định luật và đặt tên cho đơn vị đo điện tử.

3. Định luật Ôm đối với toàn mạch

Từ kết quả trên ta thấy: U(N) = U0 – a.I = E – a.I

Với U(N) = UAB = I. R(N) được gọi là độ giảm thế mạch ngoài.

Ta thấy: a = r là điện trở trong của nguồn điện.

Do đó: E = I x [R(N) + r] =I. R(N) + I.r (*)

Vậy: Suất điện động có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

Từ hệ thức (*) ta có:

U(N) =I. R(N) = E – It

Kết luận: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

4. Bài tập ví dụ

Ví dụ 1:

Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω được mắc với điện trở 4,8Ω thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu?

Lời giải:

Cường độ dòng điện trong mạch là

I = UN/R = 12 : 4,8 = 2,5 (A)

Ví dụ 2:

Dùng một nguồn điện để thắp sáng lần lượt hai bóng đèn có điện trở R1 = 2 (Ω) và R2 = 8 (Ω), khi đó công suất tiêu thụ của hai bóng đèn là như nhau. Điện trở trong của nguồn điện bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Nhà vật lý học thiên tài Georg Simon Ohm ( sinh ngày 16/3/1789 – mất ngày 6/7/1854) là một nhà vật lý người Đức. Là một giáo viên trung học, Ohm bắt đầu nghiên cứu phát minh gần thời gian đó của Alessandro Volta, pin Volta. Ông là người đã phát biểu định luật Ohm. Kết quả nghiên cứu của ông gọi là định luật Ohm, công bố năm 1827. Cho tới cuối thế kỉ 19, định luật này mới được các nhà vật lý học trên toàn thế giới công nhận và được ứng dụng rộng rãi. Ông qua đời tại Munich vào năm 1854 và được chôn cất tại Südlicher Friedhof.

Tóm tắt 1 số thông tin chi tiết về nhà Vật lý học thiên tài Georg Simon Ohm:

Ngày sinh	16 tháng 3 năm 1789 tại Erlangen, Đức	Nhà vật lý học Georg Simon Ohm
Ngày mất	6 tháng 7 năm 1854 (65 tuổi) tại Munich, Đức
Quốc tịch	Đức
Học vấn	Tiến sĩ
Công trình	Định luật Ohm Ohm’s phase law Ohm’s acoustic law
Giải thưởng	Copley Medal (1841)
Sự nghiệp	Ngành: Nhà vật lý Nơi công tác: Đại học Munich Người hướng dẫn luận án tiến sĩ: Karl Christian von Langsdorf

Trích nguồn: Wikipedia

Định luật Ôm

Phát biểu định luật Ôm

Định luật Ôm (phiên âm tiếng Việt) hay định luật Ohm – là một định luật vật lý biểu diễn sự phụ thuộc của 3 đại lượng: dòng điện, hiệu điện thế và điện trở (với 1 vật dẫn điện thì điện trở là hằng số – không đổi), định luật phát biểu như sau:

Cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó và tỉ lệ nghịch với điện trở vật dẫn.

Công thức định luật Ôm

Công thức định luật Ôm (Ohm)

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện chạy qua 2 điểm của 1 vật dẫn ( đơn vị: A – Ampe)
• U là điện áp trên vật dẫn – trong chương trình vật lý phổ thông còn có ký hiệu là V (Đơn vị: V – Volt)
• R là điện trở vật dẫn điện ( đơn vị Ω – Ohm )

Định luật Ôm cho toàn mạch

Phát biểu định luật Ôm

Trong toàn mạch điện, định luật Ôm (Ohm) được phát biểu như sau:

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

Công thức định luật Ôm

Công thức định luật Ôm toàn mạch

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện trong mạch kín ( đơn vị A – Ampe )
• ξ là suất điện động nguồn ( đơn vị V – Volt )
• r là điện trở trong nguồn ( đơn vị Ω – Ohm )
• R là điện trở mạch ngoài ( đơn vị Ω – Ohm )
• Uab là hiệu điện thế mạch ngoài ( đơn vị V – Volt )

Nhận xét

• Nếu điện trở trong r = 0 hoặc mạch hở( I = 0) thì Uab = ξ
• Nếu điện trở mạch ngoài R = 0 thì: Imax = I = ξ/r, khi đó nguồn bị đoản mạch (hay chập mạch)
• Nếu mạch ngoài có máy thu điện thì:
  
  , với ξ’ – r’ là suất phản điện và điện trở trong của máy thu điện

Hiệu suất của nguồn điện

Hiệu suất của nguồn điện

• Nếu mạch ngoài chỉ có máy thu điện thì hiệu suất H = ξ’ / ξ (%)

Bài tập vận dụng định luật ôm

Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1. Một nguồn điện có suất điện động ξ = 12V điện trở trong r = 3Ω được nối với mạch ngoài có điện trở R = 5Ω. Công suất mạch ngoài và hiệu suất nguồn? A.11W; 6,25%. B.11,25W; 62,5%. C.14W; 56%. D.14,25%; 56,25%.

Câu 2. Dùng một nguồn điện có suất điện động ξ = 5,2V và điện trở trong r để thắp sáng bình thường một bóng đèn có ghi (4V- 3W). Giá trị r bằng?A. 1,6Ω . B. 2Ω . C. 4Ω . D. 1,2Ω.

Câu 3. Mắc một điện trở 14 Ω vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong 1 Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4V . Tính công suất mạch ngoài và suất điện động của nguồn khi đó? A.5W; 9V. B.5,04W; 9V. C.6W; 8V. D.6,04W;6V.

Câu 4. Điện trở trong của một acquy là 0,06Ω và trên vỏ của nó có ghi 12V. Mắc vào hai cực của acquy này một bóng đèn có ghi (12V-5W) .Đèn sáng bình thường hay không,tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này? A. không; 85,%. B.có ; 85,8%. C.không ; 99,8%. D.có ; 99,8% .

Câu 5. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω được mắc với điện trở 4,8Ω thành một mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12V. Tính suất điện động của nguồn và cường độ dòng điện trong mạch? A.15V ; 2(A). B.12V ; 3(A). C.12,25V ; 2,5(A). D.15,25V ; 3,5(A).

Câu 6. Tính hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động là ξ, biết điện trở trong và ngoài là như nhau? A. 0,5ξ. B. 0.33ξ. C. 1.5ξ. D. 0,66ξ.

Câu 7. Nếu mắc điện trở 16Ω với một bộ pin thì cường độ dòng điện trong mạch bằng 1A. Nếu mắc điện trở 8 Ω vào bộ pin đó thì cường độ dòng điện bằng 1,8A . Suất điện động và điện trở trong của bộ pin bằng? A.15V ; 3Ω B.24V; 2Ω C.18V ; 2Ω D.12V; 2Ω

Câu 8. Một nguồn điện có suất điện động ξ = 6V và điện trở trong r = 2Ω, mạch ngoài có điện trở R .Với giá trị nào của R để công suất mạch ngoài có giá trị cực đại, tính giá trị đó? A. R = 2Ω, P = 5,04W. B. R = 3Ω, P = 4W. C. R = 6Ω, P = 6W. D. R = 4Ω, P = 9W.

Câu 9. Mắc một dây dẫn có điện trở 2Ω với một pin có suất điện động  =1,1V thì có dòng điện 0,5A chạy qua dây. Tính cường độ dòng điện nếu đoản mạch? A.2,5A. B.2A. C.5A. D.5,5A

Giải mẫu bài tập định luật Ôm

Ví dụ 1

Ví dụ 1: Mắc một điện trở 14 Ω vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4V. a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện. b) Tính công suất mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.

a)

• Cường độ dòng điện trong mạch: I = UN/R = 8,4/14 = 0,6A
• Suất điện động của nguồn điện: E = UN + I.r = 8,4 + 0,6.1 = 9V

b)

• Công suất mạch ngoài : Ρmạch = U.I = 8,4.0,6 = 5,04 W
• Công suất của nguồn điện: Ρnguồn = E. I = 9.0,6 = 5,4 W

Ví dụ 2

Điện trở trong của một Ắc quy là 0,06Ω và trên vỏ của nó có ghi 12 V. Mắc vào hai cực của Ắc quy này một bóng đèn có ghi 12V- 5W. a)Hãy chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sáng bình thường và tính công suất tiêu thụ điện thực tế của bóng đèn khi đó. b)Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.

a)

• Bóng đèn có ghi 12V- 5W, ta có ngay: Uđm = 12V, Pđm = 5W => Điện trở bóng đèn: R = U²dm/ Pdm = 12²/5 = 28,8Ω
• Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I = ξ/ (R+r) = 12 / (28,8 + 0.06) = 0.4158A
• Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn khi này: U = I.R = 0,4158 x 28,8 = 11,975V, giá trị này gần bằng hiệu điện thế định mức ghi trên bóng đèn, nên ta sẽ thấy đèn sáng gần như bình thường.
• Công suất tiêu thụ của bóng đèn khi này là: P = U.I = 11,975.0,4158 ≈ 4,98W

b)

• Hiệu suất của nguồn điện là: H = 11,975 / 12 = 99,8%

Ví dụ 3

Nguồn điện có suất điện động là 3V và có điện trở trong là 2Ω. Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6Ω vào hai cực của nguồn điện này. a)Tính công suất tiêu thụ điện của mỗi bóng đèn. b)Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sáng mạnh hơn hay yếu hơn so với trước đó.

a)

• Điện trở tương đương của hai bóng đèn mắc song song là: R = (R1 x R2) / (R1+R2) = (6 x 6) / (6+6) = 3Ω
• Cường độ dòng điện trong mạch: I = ξ/ (R+r) = 3 / (3+2) = 0,6A
• Cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I1 = I2 = I/2 = 0,3A
• Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn là: P1 = P2 = I1² x R1 = 0,3² x 6 = 0,54W

b)

• Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì cường độ dòng điện trong mạch: I’ = ξ/ (R1+r) = 3 / (6+2) = 0,375A
• Công suất tiêu thụ của một bóng đèn là: P’= I’² x R1 = 0,375² x 6 = 0,84W > 0,54W
• Vậy đèn sáng hơn nếu tháo 1 bóng đèn ra khỏi mạch!

Kiến thức tham khảo

Bài viết liên quan: Dòng điện – Điện áp – Điện trở

Bài viết liên quan: Công và công suất

Bài viết liên quan: Định luật bảo toàn năng lượng

Bài viết tham khảo: Định luật Kirchhoff 1 + 2

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter