Nguồn điện SVIP

I. NGUỒN ĐIỆN. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN

1. Nguồn điện

Nguồn điện là thiết bị dùng để tạo ra và giữ ổn định hiệu điện thế, từ đó duy trì dòng điện trong mạch.

Mỗi nguồn điện một chiều có hai cực: cực dương (+) và cực âm (–). Hiệu điện thế giữa hai cực được duy trì ngay cả khi có dòng điện trong mạch.

Để tạo ra hai cực như vậy, nguồn điện phải có lực tách electron ra khỏi nguyên tử, sau đó đưa các electron hoặc ion dương đến từng cực khác nhau. Lực làm tách electron này không phải lực điện, mà là lực có bản chất khác, được gọi là lực lạ.

- Cực âm: nơi tích tụ nhiều electron.

- Cực dương: nơi thiếu electron hoặc có ít electron hơn cực âm.

 Sự dịch chuyển của các điện tích dương và electron

2. Suất điện động của nguồn điện

- Khi nối hai cực nguồn điện bằng vật dẫn tạo mạch kín, dòng điện xuất hiện.

- Trong kim loại, electron tự do dịch chuyển từ cực âm sang cực dương.

- Bên trong nguồn, lực lạ đẩy hạt mang điện dương ngược chiều điện trường, thực hiện công để duy trì hiệu điện thế.

Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện:

\(\xi=\dfrac{A}{q}\)

Đơn vị của suất điện động là vôn, kí hiệu là V.

 Giá trị suất điện động của một nguồn điện

Số vôn ghi trên nguồn điện cho biết suất điện động của nó. Đây cũng là hiệu điện thế giữa hai cực khi mạch hở.

II. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA NGUỒN ĐIỆN LÊN HIỆU ĐIỆN THẾ GIỮA HAI CỰC CỦA NGUỒN

1. Điện trở trong của nguồn điện

Nguồn điện cũng có điện trở, gọi là điện trở trong của nguồn.
Mỗi nguồn điện được đặc trưng bởi suất điện động \(\xi\) và điện trở trong \(r\).

2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn

 Điện trở trong $r$ của nguồn điện trong sơ đồ mạch điện

Để dễ hình dung, ta có thể xem điện trở trong \(r\) như được tách ra bên ngoài, khi đó nguồn điện tương đương với một suất điện động mắc nối tiếp với điện trở \(r\).

Công $A$ mà nguồn điện thực hiện trong khoảng thời gian $t$ có điện lượng \(q=It\) chuyển qua mạch là:

\(A=q\xi=\xi It\)     (1)

Nnhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngoài $R$ và điện trở trong $r$ trong thời gian đó là:

\(Q=RI^2t+rI^2t\)     (2)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ta có:

\(\xi It=RI^2t+rI^2t\)

hay \(\xi=IR+Ir=I\left(R+r\right)\)      (3)

Suy ra, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong.

Nếu gọi \(U=IR\) là hiệu điện thế mạch ngoài (hiệu điện thế giữa hai cực dương và âm của nguồn điện) thì công thức (3) được viết thành:

\(U=\xi-Ir\)

❗ Em có biết

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi mạch ngoài có điện trở rất nhỏ hoặc bằng 0, ví dụ như khi chập mạch, làm cực âm nối trực tiếp với cực dương mà không qua thiết bị điện. Khi đó, dòng điện trong mạch tăng đột ngột và có thể gây nguy hiểm.