Phát biểu định luật ôm và viết hệ thức Định luật Ôm

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 bởi Gustav 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: