B.5 · Dòng điện và mạch điện

Tài liệu này bao gồm các chủ đề HL được chọn cho khóa học đầu tiên được đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.

Điều kiện tiên quyết: đọc các đại lượng và đơn vị được nêu, và sử dụng phép toán cùng các điều kiện mô hình bên dưới.

Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.

Giải thích hiện tượng này là gì?

• Bóng đèn trở nên mờ đi khi thêm một bóng nữa mắc nối tiếp. Dòng điện và sự truyền năng lượng phụ thuộc vào toàn bộ mạch, không chỉ một bóng đèn.

Xây dựng mô hình

• Cường độ dòng điện là lượng điện tích chạy qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.
• Hiệu điện thế là năng lượng truyền qua mỗi đơn vị điện tích.
• Điện trở là hiệu điện thế chia cho cường độ dòng điện tại một điểm hoạt động xác định.
• Cường độ dòng điện: Tốc độ chảy của điện tích.
• Hiệu điện thế: Năng lượng truyền qua mỗi đơn vị điện tích.

Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình

• Cường độ dòng điện như nhau trong các linh kiện mắc nối tiếp.
• Các hiệu điện thế cộng lại dọc theo mạch nối tiếp.
• Trong mạch song song, các nhánh có cùng hiệu điện thế, trong khi tổng các dòng điện nhánh tại một nút giao.

Trong phòng thí nghiệm: Đặt ampe kế mắc nối tiếp và vôn kế mắc song song. Đối với khảo sát I-V, thay đổi điện áp theo từng bước, đảo cực tính khi cần thiết và giới hạn dòng điện để giảm nhiệt sinh ra.

Bắt đầu từ các đại lượng đã biết

• Đã biết: Một điện trở có 6.0 V đặt lên nó và mang 0.30 A.
• Sử dụng R = V/I.
• R = 6.0/0.30 = 20 ohm.
• Công suất = VI.
• Công suất = 6.0×0.30 = 1.8 W.
• Các đại lượng này mô tả cùng một điểm hoạt động.

Đến lượt bạn: Một linh kiện có 12 V đặt lên nó và mang 0.40 A. Tìm điện trở.

Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó

• Dòng điện không bị tiêu thụ bởi bóng đèn.
• Sợi dây tóc nóng lên, nên điện trở của nó không nhất thiết phải không đổi khi điện áp thay đổi.

Không đúng: Bóng đèn tiêu thụ dòng điện khi điện tích đi qua. Dòng điện là sự di chuyển của điện tích, và điện tích được bảo toàn: cùng một dòng điện đi vào và đi ra khỏi bóng đèn. Bóng đèn truyền năng lượng từ các điện tích sang nhiệt và ánh sáng; nó không tiêu thụ các điện tích.

Tóm tắt:

• Cường độ dòng điện là lượng điện tích chạy qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.
• Cường độ dòng điện như nhau trong các linh kiện mắc nối tiếp.
• Lưu ý: Dòng điện không bị tiêu thụ bởi bóng đèn.

Viết dựa trên điện trở là 36 ohm

• Một linh kiện có điện áp 9 V qua nó và mang dòng điện 0.25 A.
• Tìm điện trở và công suất. Bóng đèn không tiêu thụ dòng điện.

Viết dựa trên công suất là 2.25 watt

• Một linh kiện có điện áp 9 V qua nó và mang dòng điện 0.25 A.
• P = VI = 2.25 W, checked by I²R with R = 36 ohm: 0.0625 × 36 = 2.25 W — two routes, one answer.

Viết dựa trên sự chia tách mắc nối tiếp - song song

• Hai điện trở 12 ohm: mắc nối tiếp là 24 ohm, mắc song song là 6 ohm.
• Trong mắc nối tiếp, cùng một dòng điện chạy qua cả hai; mắc song song chia nó ra — cùng một cặp, nhưng bốn lần khác nhau về điện trở.