Nguồn điện: suất điện động, điện trở trong và công suất tải

Chuẩn biên tập: Kết nối tri thức với cuộc sống – thiết lập mô hình, kiểm tra điều kiện và liên hệ hệ quả thực tiễn.

🔋 Vì sao điện áp cực giảm khi tải tăng?

Nguồn thực có thể mô hình hóa bằng nguồn lí tưởng suất điện động ℰ nối tiếp điện trở trong r. Với tải R, dòng điện I=ℰ/(R+r); khi nguồn phát điện, hiệu điện thế hai cực U=ℰ−Ir=IR.

Mạch kín gồm nguồn suất điện động E, điện trở trong r nối tiếp tải R, dòng I chạy trong một vòng — Điện trở trong tiêu thụ công suất I²r; tải nhận công suất I²R.

Cân bằng công suất

Công suất nguồn cung cấp Pnguồn=ℰI; công suất hữu ích trên tải Ptải=UI=I²R; hao phí trong nguồn Php=I²r. Trong mô hình: ℰI=I²R+I²r.

Hiệu suất truyền cho tải

H=Ptải/Pnguồn=U/ℰ=R/(R+r). Khi R lớn, hiệu suất cao nhưng công suất tải không nhất thiết lớn nhất. Công suất tải cực đại tại R=r trong mô hình tuyến tính, khi hiệu suất chỉ 50%.

⚠️ Đoản mạch nguy hiểm

Khi R ngoài rất nhỏ, dòng gần ℰ/r có thể rất lớn, gây nóng, hỏng nguồn hoặc cháy. Công thức lí tưởng có giới hạn vì r, nhiệt độ và cơ chế bảo vệ thay đổi.

📚 Căn cứ biên soạn

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 và yêu cầu cần đạt của môn học.
Bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống lớp 11, sử dụng thống nhất toàn quốc từ năm học 2026–2027 theo Quyết định 3588/QĐ-BGDĐT.
Nội dung được biên soạn độc lập, không sao chép nguyên văn sách giáo khoa.

📚 Lý thuyết trọng tâm

Mục tiêu: Mô hình hóa nguồn thực bằng suất điện động và điện trở trong, tính dòng mạch kín, hiệu điện thế cực và hiệu suất truyền năng lượng.. Khi học Nguồn điện: suất điện động, điện trở trong và công suất tải, hãy xác định khái niệm, điều kiện áp dụng và mối liên hệ giữa các dữ kiện; không chỉ ghi nhớ kết luận.

🧭 Ví dụ có hướng dẫn

Chọn một tình huống điển hình của bài. Bước 1: ghi dữ kiện và câu hỏi cần giải quyết. Bước 2: chọn khái niệm hoặc quy tắc phù hợp. Bước 3: giải thích từng bước và kiểm tra kết quả với điều kiện ban đầu. Nếu đổi một dữ kiện, hãy dự đoán kết quả thay đổi thế nào.

✍️ Luyện tập

Tóm tắt bài bằng ba ý: khái niệm, điều kiện và kết luận.
Tự tạo một ví dụ đúng và một phản ví dụ; chỉ ra điểm quyết định.
Giải lại ví dụ khi thay đổi một dữ kiện, sau đó nêu cách kiểm chứng.

Checklist tự đánh giá

Tôi giải thích được “vì sao”, không chỉ nêu đáp án.
Tôi nhận ra trường hợp không áp dụng được quy tắc.
Tôi kiểm tra được đơn vị, bằng chứng hoặc tính hợp lí của kết luận.