Bài 22. Cường độ dòng điện
Nghiên cứu về cường độ dòng điện, dòng điện không đổi và liên hệ giữa cường độ dòng điện với mật độ và tốc độ hạt mang điện.
Lý thuyết Cường độ dòng điện
1 1. Dòng điện và cường độ dòng điện
Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện.
Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển dịch của các điện tích dương (từ cực dương sang cực âm).
Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện.
Công thức:
$$I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$$
Trong đó:
- I: cường độ dòng điện (A)
- Δq: điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng (C)
- Δt: thời gian (s)
Đơn vị: Ampe (A)
1A = 1C/1s
2 2. Dòng điện không đổi
Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian.
Công thức:
$$I = \frac{q}{t}$$
Trong đó:
- q: điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng trong thời gian t
- t: thời gian (s)
Điện lượng:
$$q = It$$
3 3. Liên hệ giữa cường độ, mật độ và tốc độ hạt mang điện
Xét dây dẫn kim loại có tiết diện S, mật độ hạt electron tự do n (số hạt trên một đơn vị thể tích), mỗi hạt có điện tích e.
Cường độ dòng điện:
$$I = neSv$$
Trong đó:
- n: mật độ hạt (hạt/m³)
- e: điện tích nguyên tố (e = 1,6.10⁻¹⁹ C)
- S: tiết diện dây dẫn (m²)
- v: tốc độ trôi của hạt (m/s)
Mật độ dòng điện:
$$J = \frac{I}{S} = nev$$
Đơn vị: A/m²
4 4. Điều kiện để có dòng điện
Để duy trì dòng điện cần:
- Có hiệu điện thế giữa hai điểm
- Có nguồn điện để duy trì hiệu điện thế
- Mạch điện phải kín
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính cường độ dòng điện
Phương pháp:
- I = q/t
- Đổi đơn vị về SI
Ví dụ minh họa
Giải:
I = q/t = 5/10 = 0,5 A
2 Dạng 2: Tính điện lượng
Phương pháp:
- q = It
- Chú ý đơn vị
Ví dụ minh họa
Giải:
t = 5 phút = 300 s
q = It = 2 × 300 = 600 C
3 Dạng 3: Liên hệ I, n, S, v
Phương pháp:
- I = neSv
- J = I/S = nev
Ví dụ minh họa
Giải:
S = 2 mm² = 2.10⁻⁶ m²
v = 0,5 mm/s = 5.10⁻⁴ m/s
I = neSv = 8,5.10²⁸ × 1,6.10⁻¹⁹ × 2.10⁻⁶ × 5.10⁻⁴ = 13,6 A
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 15 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay