Thư Viện Công Thức Vật Lý

Trong đó:

R: điện trở của dây dẫn $\left(\Omega \right)$.

$\rho$: điện trở suất của dây dẫn $(\Omega .m)$.

l: chiều dài của dây dẫn (m).

S: tiết diện của dây dẫn ($m^2$).

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài:

$P = R{I}^2 = R.{\left(\frac{\mathcal{E}}{R\hspace{0.17em}+ r}\right)}^2 = \frac{R.{\mathcal{E}}^2}{R^2 + 2Rr + r^2}=\frac{{\mathcal{E}}^2}{\left(R + {\displaystyle \frac{r^2}{R}}\right) + 2r}$

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy:

$$\begin{gathered} R + \frac{r^2}{R}\ge 2\sqrt{R . \frac{r^2}{R}} \\ \Rightarrow R + \frac{r^2}{R}\ge 2r \end{gathered}$$

Vậy $P_{max} = \frac{{\mathcal{E}}^2}{4r}$

Dấu “=” xảy ra khi $R = \frac{r^2}{R}\Rightarrow R = r$

=> Nếu R = r thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là cực đại.

Chú thích:

$U_N$: hiệu điện thế của mạch ngoài $\left(V\right)$

$I$: cường độ dòng điện $\left(A\right)$

$R_N$: điện trở tương đương của mạch ngoài $\left(\Omega \right)$

$r$: điện trở trong của nguồn $\left(\Omega \right)$

$\mathcal{E}$: suất điện động của nguồn $\left(V\right)$

Phát biểu 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.

Chú thích: 

$I$: cường độ dòng điện trong mạch kín $\left(A\right)$

$\mathcal{E}$: suất điện động của nguồn điện $\left(V\right)$

$R_N$: điện trở tương đương của mạch ngoài $\left(\Omega \right)$

$r$: điện trở trong của nguồn điện $\left(\Omega \right)$

Cường độ dòng điện đạt giá trị lớn nhất khi điện trở mạch ngoài không đáng kể ($R_N$=0), lúc này $I_m=\frac{\mathcal{E}}{r}$. Khi đó ta nói rằng, nguồn điện bị đoản mạch.

Tích của cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch và điện trở của nó được gọi là "độ giảm điện thế" trên đoạn mạch đó. Kết quả các thí nghiệm cho thấy, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong:

$\mathcal{E}=I.(R_N+r)=I{R}_N+Ir$

Định luật Ohm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Phát biểu: Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

Chú thích:

$\mathcal{E}$: suất điện động của nguồn điện $\left(V\right)$

$I$: cường độ dòng điện $\left(A\right)$

$R_N$: điện trở tương đương của mạch ngoài $\left(\Omega \right)$

$r$: điện trở trong của nguồn điện $\left(\Omega \right)$

Phát biểu: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích $q$ trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của $q$.

Chú thích:

$U_{MN}$: hiệu điện thế giữa hai điểm M và N $\left(V\right)$

$V_M,V_N$: điện thế của điện tích tại M và N $\left(V\right)$

$A_{MN}$: công của lực điện tác dụng lên điện tích $q$ trong sự di chuyển từ M đến N $\left(J\right)$

$q$: độ lớn của điện tích $\left(C\right)$

Phát biểu: Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích $q$. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên $q$ khi $q$ di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của $q$.

Chú thích:

$V_M$: điện thế của điện tích $q$ tại điểm M $\left(V\right)$

$A_{M\infty }$: công dịch chuyển điện tích $q$ từ điểm M ra vô cực $\left(J\right)$

$q$: độ lớn của điện tích $\left(C\right)$

Đơn vị tính: Volt (V).

Phát biểu: Độ biến thiên thế năng của điện tích chuyển động dọc theo các đường sức trong điện trường bằng công của lực điện tác dụng lên điện tích đó.

Chú thích:

$A_{MN}$: công của lực điện dịch chuyển điện tích $q$ từ M đến N $\left(J\right)$

$W_M, W_N$: thế năng của điện tích $q$ tại M và N $\left(J\right)$

Lưu ý: 

Nếu $∆W>0$ => $W_M>W_N$ (biến thiên thế năng điện tích giảm) =>$A_{MN}>0$.

Nếu $∆W<0$ => $W_M<W_N$ (biến thiên thế năng điện tích tăng) => $A_{MN}<0$.

Phát biểu: Vì độ lớn của lực điện luôn tỉ lệ thuận với điện tích thử $q$ nên thế năng của điện tích tại M cũng tỉ lệ thuận với $q$.

Chú thích:

$A_{M\infty }$: công của lực điện khi di chuyển $q$ từ M ra vô cực $\left(J\right)$

$W_M$: thế năng của điện tích $q$ tại M $\left(J\right)$

$V_M$: điện thế tại điểm M $\left(V\right)$

$q$: độ lớn của điện tích $\left(C\right)$