1.1.1. Điều kiện để duy trì dòng điện

Để duy trì dòng điện thì trong mạch phải luôn có sự dịch chuyển thành dòng của các hạt tải điện, hoặc nói cách khác là duy trì được hiệu điện thế giữa hai cực.

1.1.2. Nguồn điện

– Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế, nhằm duy trì dòng điện trong mạch. Mỗi nguồn điện một chiều đều có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-).

– Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực của nó, nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được duy trì.

Hình 24.1. Sự dịch chuyển của các điện tích dương và electron

– Để tạo ra các điện cực như vậy, trong nguồn điện phải có lực thực hiện công để tách các electron ra khỏi nguyên tử, sau đó chuyển các electron hoặc ion dương được tạo thành như thế ra khỏi mỗi cực. Khi đó, một cực thừa electron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu electron hoặc thừa ít electron hơn cực kia gọi là cực dương. Việc tách các electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà phải do các lực có bản chất khác với lực điện thực hiện, được gọi là các lực lạ.

1.1.3. Suất điện động của nguồn điện

– Suất điện động Ecủa nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó:

\(E = \frac{A}{q}\)

– Đơn vị của suất điện động là vôn (kí hiệu là V)

Hình 24.2. Giá trị suất điện động của một số nguồn điện

– Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Đó cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

1.2.1. Điện trở trong của nguồn điện

Trong mạch kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và cả mạch trong. Như vậy, nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động E và điện trở trong r của nguồn.

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

Hình 24.3. Điện trở trong r của nguồn điện trong sơ đồ mạch điện

– 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 điện đó.

\(I = \frac{E}{{R + r}}\)

– Công của nguồn điện: A = qE = EIt

– Hiệu điện thế mạch ngoài: U = E – Ir

– Độ giảm thế mạch ngoài: U = IR

– Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể hoặc bằng 0. Nguyên nhân do việc chập mạch điện làm cho điện trở mạch ngoài bằng 0, khi đó cực âm của nguồn nối trực tiếp với cực dương của nguồn mà không qua thiết bị điện.

– Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó. \(E = \frac{A}{q}\) Đơn vị của suất điện động là vôn, kí hiệu là V. – Mối liên hệ giữa suất điện động và hiệu điện thế mạch ngoài: E = U+ Ir hay U = E – Ir.