1.1. Dòng điện. Cường độ dòng điện
a. Dòng điện
– Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích
– Chiều dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương (ngược với chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích âm)
b. Cường động dòng điện
– Đại lượng vật lí đặc trưng cho tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện được gọi là cường độ dòng điện, được xác định bằng điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng S trong một đơn vị thời gian
\(I = \frac{{{\rm{\Delta }}q}}{{{\rm{\Delta }}t}}\)
– Đơn vị: ampe (A)
– 1 cu lông (1 C) là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1s khi dòng điện không đổi có cường độ 1A chạy qua
1C = 1A.1s = 1A.s
1.2. Sự phụ thuộc cường độ dòng điên vào vận tốc trôi
– Vận tốc trôi của các hạt tải điện tỉ lệ với cường độ dòng điện chạy trong vật dẫn
\(v = \frac{I}{{nS\left| q \right|}}\)
1.3. Điện trở – đèn sợi đốt và điện trở nhiệt
– Điện trở của một vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị U, dòng điện chạy trong mạch có cường độ I thì điện trở được xác định theo công thức
\(R = \frac{U}{I}\)
Trong hệ SI, điện trở có đơn vị là ôm (\(\Omega \)):1 \(\Omega \) = 1 V/A.
– Đèn sợi đốt là đèn chiếu sáng khi bị đốt nóng nhờ tác dụng nhiệt của dòng điện lên dây dẫn kim loại. Điện trở của đèn sợi đốt tăng gần như tuyến tính với nhiệt độ.
– Điện trở nhiệt là linh kiện điện tử mà giá trị điện trở của nó biến thiên rất nhạy theo nhiệt độ.
1.4. Suất điện động – định luật Ohm cho các đoạn mạch
– Suất điện động E của nguồn điện là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện, nó được đo bằng tỉ số giữa công của lực là A làm di chuyển lượng điện tích q>0 từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện và điện tích q.
\(E = \frac{A}{q}\)
– Đơn vị: vôn (V)
– Đoạn mạch chứa điện trở R: Hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I thỏa:
\(I = \frac{U}{R}\)
– Hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r khi phát dòng điện cường độ I chạy qua nguồn được xác định bởi
U=E − Ir
1.5. Năng lượng tiêu thụ và công suất tiêu thụ của một mạch điện
– Năng lượng tiêu thụ của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua.
A = UIt
Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là jun (J).
– Công suất của dòng điện đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện.
\(P = \frac{A}{t} = UI\)
Trong hệ SI, công suất có đơn vị là oát (W).
1.6. Định luật Joule – Lenz
– Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R được xác định bởi
\(Q = A = UIt = R{I^2}t = \frac{{{U^2}}}{R}t\)
– Công suất tỏa nhiệt được xác định bởi
\(P = UI = R{I^2} = \frac{{{U^2}}}{R}\)
1.7. Năng lượng và công suất của nguồn điện
– Năng lượng toàn phần do nguồn điện sinh ra trên toàn mạch
\({A_0} = EIt\)
– Công suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sản sinh năng lượng của nguồn điện
\({P_0} = \frac{{{A_0}}}{t} = EI\)
– Hiệu suất của nguồn điện
\(H = \frac{P}{{{P_0}}} = \frac{U}{E}\)