Bài 22. Cường độ dòng điện

Chuẩn bị: - 1 ampe kế. - 1 biến trở. - 1 bóng đèn. - Nguồn điện. - Dây nối. - Khoá K. - Nam châm điện.

Tiến hành: - Bố trí thí nghiệm như Hình 22.1a. - Đóng khoá K, dịch chuyển con chạy của biến trở $R_{bt}$ để số chỉ của ampe kế tăng dần.

Thí nghiệm 2. Thay đèn Đ bằng một nam châm điện N (Hình 22.1b). - Đóng khoá K, quan sát số lượng ghim giấy bằng sắt mà nam châm hút được. - Đóng khoá K, điều chỉnh biến trở để số chỉ ampe kế chỉ giá trị lớn hơn giá trị ban đầu, quan sát số lượng ghim giấy bằng sắt mà nam châm hút được. So sánh với số lượng ghim giấy bằng sắt mà nam châm điện hút được trong hai trường hợp.

Lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian càng lớn thì dòng điện chạy qua dây dẫn càng mạnh (Hình 22.2).

Trong công thức trên, đơn vị của cường độ dòng điện là ampe (kí hiệu là A), của điện lượng là Cu-lông (kí hiệu là C), của thời gian là giây (kí hiệu là s).

Từ công thức (22.1), ta rút ra: $\mathrm{\Delta }q=I\mathrm{.}\mathrm{\Delta }t$ (22.2)

Công thức (22.2) cho thấy ý nghĩa của đơn vị điện lượng Cu-lông: 1 Cu-lông là tổng điện lượng của các hạt mang điện chạy qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s bởi dòng điện có cường độ 1 A.

Đơn vị của điện lượng: 1 C = 1 A.s.

Trong kim loại tồn tại các electron không liên kết với nguyên tử, được gọi là electron tự do vì chúng có thể chuyển động tự do về mọi hướng. Khi dây dẫn được nối với nguồn điện thì trong dây dẫn xuất hiện điện trường. Dưới tác dụng của lực điện trường, các electron mang điện tích âm dịch chuyển có hướng ngược với hướng của điện trường, tạo ra dòng điện (Hình 22.3). Người ta quy ước chiều dòng điện trong mạch là chiều từ cực dương sang cực âm của nguồn điện. Trong kim loại các electron tạo ra dòng điện dịch chuyển ngược chiều với chiều quy ước của dòng điện.

Nếu gọi: S là diện tích tiết diện thẳng của dây dẫn. n là mật độ hạt mang điện (ở đây là số electron tự do trong một đơn vị thể tích của dây dẫn). v là tốc độ dịch chuyển có hướng của electron. e là độ lớn điện tích của electron.

Trong khoảng thời gian $\mathrm{\Delta }t$ số electron N chạy qua tiết diện thẳng của dây dẫn là: $N=nSh$, trong đó $h=v\mathrm{.}\mathrm{\Delta }t$

$N=nSv\mathrm{.}\mathrm{\Delta }t$

Do vậy, điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian $\mathrm{\Delta }t$ là: $\mathrm{\Delta }q=Ne=Snve\mathrm{.}\mathrm{\Delta }t$.

Theo định nghĩa cường độ dòng điện ở công thức (22.1), ta xác định được cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn kim loại như sau: $I=Snve$ (22.3)