Bài học

Ôn tập tổng hợp: Dòng điện không đổi, nguồn điện và định luật Ohm

Mục tiêu bài học

Sau bài ôn tập này, em hệ thống lại toàn bộ công thức của chương, $I=q/t$ , $\xi=A/q$ , $I=\xi/(R+r)$ , $U=\xi-Ir$ , $I_{max}=\xi/r$ , và vận dụng đúng công thức phù hợp với từng dạng bài, kể cả bài toán kết hợp nhiều bước.

Sau bài ôn tập này, em hệ thống lại toàn bộ công thức của chương, $I=q/t$, $\xi=A/q$, $I=\xi/(R+r)$, $U=\xi-Ir$, $I_{max}=\xi/r$, và vận dụng đúng công thức phù hợp với từng dạng bài, kể cả bài toán kết hợp nhiều bước.

Kiến thức nền cần nhớ

Năm bài trước đã lần lượt xây dựng: cường độ dòng điện $I=q/t$ , suất điện động $\xi=A/q$ và điện trở trong $r$ , định luật Ohm cho toàn mạch $I=\xi/(R+r)$ , hiệu điện thế mạch ngoài $U=\xi-Ir$ cùng dòng điện đoản mạch $I_{max}=\xi/r$ , và cách kết hợp các công thức đó trong một bài toán nhiều bước (same-grade bridge, tổng hợp toàn chương). Bài ôn tập này không đưa thêm công thức mới, mà rèn khả năng chọn đúng công thức cần dùng khi đề bài không nói rõ phải dùng công thức nào. Đây cũng là kỹ năng quan trọng cho một đề kiểm tra cuối chương: một đề tổng hợp không bao giờ ghi sẵn tên công thức cạnh mỗi câu hỏi, học sinh phải tự nhận ra công thức phù hợp từ chính các đại lượng được cho.

Năm bài trước đã lần lượt xây dựng: cường độ dòng điện $I=q/t$, suất điện động $\xi=A/q$ và điện trở trong $r$, định luật Ohm cho toàn mạch $I=\xi/(R+r)$, hiệu điện thế mạch ngoài $U=\xi-Ir$ cùng dòng điện đoản mạch $I_{max}=\xi/r$, và cách kết hợp các công thức đó trong một bài toán nhiều bước (same-grade bridge, tổng hợp toàn chương). Bài ôn tập này không đưa thêm công thức mới, mà rèn khả năng chọn đúng công thức cần dùng khi đề bài không nói rõ phải dùng công thức nào. Đây cũng là kỹ năng quan trọng cho một đề kiểm tra cuối chương: một đề tổng hợp không bao giờ ghi sẵn tên công thức cạnh mỗi câu hỏi, học sinh phải tự nhận ra công thức phù hợp từ chính các đại lượng được cho.

Khởi động

Nếu một đề kiểm tra chỉ cho một bảng số liệu và một câu hỏi ngắn, không nhắc tên công thức nào, em sẽ dựa vào những dữ kiện nào trong đề để chọn đúng công thức cần dùng, trong số năm công thức đã học ở chương này?

Kiến thức trọng tâm

Cả năm bài trong chương đều dùng chung một bối cảnh: một nguồn điện duy nhất nối với một điện trở ngoài duy nhất, tạo thành mạch kín đơn giản nhất có thể. Bối cảnh này sẽ được mở rộng ở khóa học tiếp theo, khi mạch có nhiều điện trở và nhiều nguồn điện cùng lúc, nhưng năm công thức của chương này vẫn là nền tảng không đổi.

Để chọn đúng công thức khi đọc đề, em nên tự hỏi: đề đang cho những đại lượng nào và hỏi đại lượng nào. Nếu đề cho $q$ và $t$ , hỏi $I$ (hoặc ngược lại), dùng $I=q/t$ . Nếu đề cho $A$ và $q$ , hoặc $\xi$ , hỏi đại lượng còn lại, dùng $\xi=A/q$ . Nếu đề cho $\xi$ , $r$ , $R$ của một mạch kín, hỏi $I$ hoặc $U$ , dùng định luật Ohm cho toàn mạch. Nếu đề nói đến trường hợp hai cực nguồn bị nối tắt, đó chính là đoản mạch, dùng $I_{max}=\xi/r$ . Còn nếu đề cho hai lần đo $(I_1,R_1)$ và $(I_2,R_2)$ trên cùng một nguồn, hỏi $\xi$ và $r$ , đó là dạng bài giải hệ hai phương trình đã học.

Nhiều bài toán tổng kết chương kết hợp hai hoặc ba công thức trong cùng một đề, đúng như dạng bài tổng hợp ở bài trước: tính $I$ bằng định luật Ohm, rồi dùng $I$ để tính $q$ theo thời gian, rồi dùng $q$ để tính $A$ . Khi gặp một đề nhiều dữ kiện, việc đầu tiên nên làm là liệt kê rõ những gì đề đã cho và những gì đề hỏi, thay vì thử ngay một công thức bất kỳ.

Một nhóm câu hỏi khác của chương xoay quanh trường hợp đặc biệt: đoản mạch. Về bản chất, đoản mạch chỉ là một trường hợp riêng của định luật Ohm cho toàn mạch khi $R=0$ , không phải một công thức hoàn toàn mới; em chỉ cần nhớ thay $R=0$ vào $I=\xi/(R+r)$ để được $I_{max}=\xi/r$ . Điều này cũng đúng với dạng bài xác định $\xi$ , $r$ từ hai lần đo: bản chất vẫn là định luật Ohm cho toàn mạch, chỉ khác ở chỗ áp dụng nó hai lần với hai bộ số liệu khác nhau rồi giải hệ phương trình, thay vì áp dụng một lần với đầy đủ dữ kiện.

Nhìn theo cách này, cả chương thực chất chỉ xoay quanh hai công thức gốc, $I=q/t$ và định luật Ohm cho toàn mạch $I=\xi/(R+r)$ , còn $\xi=A/q$ , $U=\xi-Ir$ và $I_{max}=\xi/r$ đều là các cách viết khác hoặc trường hợp riêng suy ra từ hai công thức gốc đó. Nhớ rõ mối liên hệ này giúp em không cần học thuộc lòng năm công thức một cách rời rạc, mà hiểu được vì sao chúng liên kết với nhau.

Cả chương xoay quanh một sơ đồ duy nhất: điện lượng $q$, cường độ dòng điện $I$, thời gian $t$ liên hệ qua $I=q/t$; suất điện động $\xi$, công của nguồn $A$, điện lượng $q$ liên hệ qua $\xi=A/q$; và trong một mạch kín có điện trở ngoài $R$, ba đại lượng $\xi$, $r$, $R$ quyết định dòng điện $I$ qua định luật Ohm cho toàn mạch $I=\xi/(R+r)$, từ đó suy ra hiệu điện thế mạch ngoài $U=\xi-Ir=IR$. Cả năm bài trong chương đều dùng chung một bối cảnh: một nguồn điện duy nhất nối với một điện trở ngoài duy nhất, tạo thành mạch kín đơn giản nhất có thể. Bối cảnh này sẽ được mở rộng ở khóa học tiếp theo, khi mạch có nhiều điện trở và nhiều nguồn điện cùng lúc, nhưng năm công thức của chương này vẫn là nền tảng không đổi. Để chọn đúng công thức khi đọc đề, em nên tự hỏi: đề đang cho những đại lượng nào và hỏi đại lượng nào. Nếu đề cho $q$ và $t$, hỏi $I$ (hoặc ngược lại), dùng $I=q/t$. Nếu đề cho $A$ và $q$, hoặc $\xi$, hỏi đại lượng còn lại, dùng $\xi=A/q$. Nếu đề cho $\xi$, $r$, $R$ của một mạch kín, hỏi $I$ hoặc $U$, dùng định luật Ohm cho toàn mạch. Nếu đề nói đến trường hợp hai cực nguồn bị nối tắt, đó chính là đoản mạch, dùng $I_{max}=\xi/r$. Còn nếu đề cho hai lần đo $(I_1,R_1)$ và $(I_2,R_2)$ trên cùng một nguồn, hỏi $\xi$ và $r$, đó là dạng bài giải hệ hai phương trình đã học. Nhiều bài toán tổng kết chương kết hợp hai hoặc ba công thức trong cùng một đề, đúng như dạng bài tổng hợp ở bài trước: tính $I$ bằng định luật Ohm, rồi dùng $I$ để tính $q$ theo thời gian, rồi dùng $q$ để tính $A$. Khi gặp một đề nhiều dữ kiện, việc đầu tiên nên làm là liệt kê rõ những gì đề đã cho và những gì đề hỏi, thay vì thử ngay một công thức bất kỳ. Một nhóm câu hỏi khác của chương xoay quanh trường hợp đặc biệt: đoản mạch. Về bản chất, đoản mạch chỉ là một trường hợp riêng của định luật Ohm cho toàn mạch khi $R=0$, không phải một công thức hoàn toàn mới; em chỉ cần nhớ thay $R=0$ vào $I=\xi/(R+r)$ để được $I_{max}=\xi/r$. Điều này cũng đúng với dạng bài xác định $\xi$, $r$ từ hai lần đo: bản chất vẫn là định luật Ohm cho toàn mạch, chỉ khác ở chỗ áp dụng nó hai lần với hai bộ số liệu khác nhau rồi giải hệ phương trình, thay vì áp dụng một lần với đầy đủ dữ kiện. Nhìn theo cách này, cả chương thực chất chỉ xoay quanh hai công thức gốc, $I=q/t$ và định luật Ohm cho toàn mạch $I=\xi/(R+r)$, còn $\xi=A/q$, $U=\xi-Ir$ và $I_{max}=\xi/r$ đều là các cách viết khác hoặc trường hợp riêng suy ra từ hai công thức gốc đó. Nhớ rõ mối liên hệ này giúp em không cần học thuộc lòng năm công thức một cách rời rạc, mà hiểu được vì sao chúng liên kết với nhau.

Với ξ=10V, r=1Ω: R càng lớn, dòng điện I trong mạch càng nhỏ, đúng theo định luật Ohm cho toàn mạch I=ξ/(R+r).

Ví dụ

Bài tập ôn tập: chọn đúng công thức theo dữ kiện đề bài

1
Một nguồn điện có $\xi = 8$ V, $r = 0{,}5$ Ω nối với điện trở ngoài $R = 3{,}5$ Ω. Tính cường độ dòng điện $I$ và hiệu điện thế mạch ngoài $U$ .
Một nguồn điện có $\xi = 8$ V, $r = 0{,}5$ Ω nối với điện trở ngoài $R = 3{,}5$ Ω. Tính cường độ dòng điện $I$ và hiệu điện thế mạch ngoài $U$.
2
Đề cho $\xi$ , $r$ , $R$ của một mạch kín, hỏi $I$ và $U$ , nên dùng định luật Ohm cho toàn mạch.
Đề cho $\xi$, $r$, $R$ của một mạch kín, hỏi $I$ và $U$, nên dùng định luật Ohm cho toàn mạch.
3
$I = \xi/(R+r) = 8/(3{,}5+0{,}5) = 8/4 = 2$ (A). $U = I \cdot R = 2 \times 3{,}5 = 7$ (V).
$I = \xi/(R+r) = 8/(3{,}5+0{,}5) = 8/4 = 2$ (A). $U = I \cdot R = 2 \times 3{,}5 = 7$ (V).
4
Kiểm tra bằng cách khác: $U=\xi-Ir=8-2\times0{,}5=7$ (V), khớp với kết quả tính từ $U=IR$ .
Kiểm tra bằng cách khác: $U=\xi-Ir=8-2\times0{,}5=7$ (V), khớp với kết quả tính từ $U=IR$.
5
Vậy $I = 2$ A và $U = 7$ V.
Vậy $I = 2$ A và $U = 7$ V.

Ví dụ

Bài tập ôn tập tổng hợp cuối chương

1
Một acquy có $\xi = 6$ V, $r = 0{,}25$ Ω được nối với một bóng đèn có điện trở $R$ , tạo thành mạch kín hoạt động liên tục trong $t = 10$ phút, dịch chuyển được điện lượng $q = 900$ C qua mạch. a) Tính cường độ dòng điện $I$ . b) Tính điện trở $R$ của bóng đèn. c) Tính công $A$ mà acquy đã thực hiện trong thời gian đó. d) Nếu chẳng may bóng đèn bị chập, đoản mạch, dòng điện lúc đó là bao nhiêu?
Một acquy có $\xi = 6$ V, $r = 0{,}25$ Ω được nối với một bóng đèn có điện trở $R$, tạo thành mạch kín hoạt động liên tục trong $t = 10$ phút, dịch chuyển được điện lượng $q = 900$ C qua mạch. a) Tính cường độ dòng điện $I$. b) Tính điện trở $R$ của bóng đèn. c) Tính công $A$ mà acquy đã thực hiện trong thời gian đó. d) Nếu chẳng may bóng đèn bị chập, đoản mạch, dòng điện lúc đó là bao nhiêu?
2
Đổi $t = 10$ phút $= 600$ (s). Từ $I = q/t$ , suy ra $I = 900/600 = 1{,}5$ (A).
Đổi $t = 10$ phút $= 600$ (s). Từ $I = q/t$, suy ra $I = 900/600 = 1{,}5$ (A).
3
Từ $I = \xi/(R+r)$ , suy ra $R + r = \xi/I = 6/1{,}5 = 4$ (Ω), do đó $R = 4 - r = 4 - 0{,}25 = 3{,}75$ (Ω).
Từ $I = \xi/(R+r)$, suy ra $R + r = \xi/I = 6/1{,}5 = 4$ (Ω), do đó $R = 4 - r = 4 - 0{,}25 = 3{,}75$ (Ω).
4
$A = \xi \cdot q = 6 \times 900 = 5400$ (J).
$A = \xi \cdot q = 6 \times 900 = 5400$ (J).
5
Khi đoản mạch, $R = 0$ , nên $I_{max} = \xi/r = 6/0{,}25 = 24$ (A).
Khi đoản mạch, $R = 0$, nên $I_{max} = \xi/r = 6/0{,}25 = 24$ (A).
6
Vậy $I=1{,}5$ A, $R=3{,}75$ Ω, $A=5400$ J, và nếu đoản mạch thì dòng điện tăng vọt lên $I_{max}=24$ A, gấp 16 lần dòng điện bình thường.
Vậy $I=1{,}5$ A, $R=3{,}75$ Ω, $A=5400$ J, và nếu đoản mạch thì dòng điện tăng vọt lên $I_{max}=24$ A, gấp 16 lần dòng điện bình thường.
7
Bài này đi qua cả bốn ý của chương: từ $q$ và $t$ suy ra $I$ (thay vì từ $\xi$ , $r$ , $R$ như thường lệ), dùng $I$ để suy ngược ra $R$ , dùng $q$ để tính công $A$ , và cuối cùng xét trường hợp đoản mạch. Đây là dạng bài tổng hợp đầy đủ nhất của cả chương.
Bài này đi qua cả bốn ý của chương: từ $q$ và $t$ suy ra $I$ (thay vì từ $\xi$, $r$, $R$ như thường lệ), dùng $I$ để suy ngược ra $R$, dùng $q$ để tính công $A$, và cuối cùng xét trường hợp đoản mạch. Đây là dạng bài tổng hợp đầy đủ nhất của cả chương.

Sai lầm thường gặp

Ở bài ôn tập, sai lầm phổ biến nhất không còn là quên công thức, mà là dùng nhầm công thức vì không đọc kỹ đề đang cho đại lượng nào. Trước khi tính, hãy viết rõ ra giấy: đề cho gì, hỏi gì, rồi mới chọn công thức phù hợp trong năm công thức đã học.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Chương này có năm công thức cốt lõi: $I=q/t$ ; $\xi=A/q$ ; $I=\xi/(R+r)$ ; $U=\xi-Ir=IR$ ; và $I_{max}=\xi/r$ khi đoản mạch. Đọc kỹ đại lượng đề cho và đại lượng đề hỏi là chìa khoá để chọn đúng công thức, đặc biệt trong các bài toán kết hợp nhiều bước.

Chương này có năm công thức cốt lõi: $I=q/t$; $\xi=A/q$; $I=\xi/(R+r)$; $U=\xi-Ir=IR$; và $I_{max}=\xi/r$ khi đoản mạch. Đọc kỹ đại lượng đề cho và đại lượng đề hỏi là chìa khoá để chọn đúng công thức, đặc biệt trong các bài toán kết hợp nhiều bước.

Khóa học tiếp theo trong chương trình sẽ mở rộng sang mạch điện có nhiều điện trở mắc nối tiếp và song song, cùng cách ghép nhiều nguồn điện lại thành một bộ nguồn.