I. GIỚI THIỆU VỀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

1. Cường độ dòng điện là gì?

Định nghĩa: Cường độ dòng điện là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện, được đo bằng lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian.

Ký hiệu: $I$ (chữ I viết hoa, từ tiếng Pháp “Intensité” – cường độ)

Đơn vị:

• Đơn vị chuẩn: Ampe (A) – đơn vị cơ bản trong hệ SI
• Đơn vị nhỏ hơn:
  • 1 miliampe (mA) = 0.001 A = 10⁻³ A
  • 1 microampe (μA) = 0.000001 A = 10⁻⁶ A
• Đơn vị lớn hơn:
  • 1 kiloampe (kA) = 1000 A = 10³ A

Ý nghĩa: Cường độ dòng điện cho biết có bao nhiêu điện tích chuyển qua một tiết diện của dây dẫn trong 1 giây.

2. Dụng cụ đo

Ampe kế:

• Là dụng cụ đo cường độ dòng điện
• Cách mắc: Mắc nối tiếp trong mạch điện (để dòng điện chạy qua)
• Ký hiệu: Vòng tròn có chữ A bên trong
• Các loại:
  • Ampe kế kim: Dùng từ trường và lực từ
  • Ampe kế số: Hiển thị số trên màn hình LCD

Lưu ý khi sử dụng:

• Mắc đúng cực (+) và (-)
• Chọn đúng thang đo (bắt đầu từ thang lớn)
• Không mắc ampe kế trực tiếp vào hai cực nguồn điện

3. Bản chất dòng điện

Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện.

Trong kim loại:

• Các hạt mang điện là electron tự do
• Electron di chuyển ngược chiều với chiều quy ước của dòng điện
• Chiều dòng điện: từ cực (+) sang cực (-)
• Chiều chuyển động electron: từ cực (-) sang cực (+)

Trong chất điện phân (dung dịch axit, bazơ, muối):

• Các hạt mang điện là ion dương và ion âm
• Ion dương di chuyển theo chiều dòng điện
• Ion âm di chuyển ngược chiều dòng điện

Trong chất khí:

• Các hạt mang điện: electron và ion dương
• Dòng điện là tổng hợp chuyển động của cả hai loại

4. Phân chia theo chương trình

Lớp 9 – Cơ bản:

• Định nghĩa cường độ dòng điện
• Định luật Ohm cho đoạn mạch
• Công suất điện
• Định luật Jun-Lenxơ (tỏa nhiệt)
• Mạch nối tiếp và song song

Lớp 11 – Nâng cao:

• Định nghĩa vi mô (dòng điện trong kim loại)
• Định luật Ohm cho toàn mạch
• Suất điện động, điện trở trong
• Mạch RC (tụ điện)
• Ghép nguồn điện

II. CÔNG THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN LỚP 9

1. Định nghĩa cơ bản

📌 Công thức định nghĩa:

$$\boxed{I = \frac{Q}{t}}$$

Trong đó:

• $I$: Cường độ dòng điện (A – ampe)
• $Q$: Điện lượng (C – coulomb)
• $t$: Thời gian (s – giây)

Ý nghĩa vật lý: Cường độ dòng điện bằng lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian (1 giây).

Biến đổi công thức:

• Tính điện lượng: $Q = I \cdot t$
• Tính thời gian: $t = \frac{Q}{I}$

Ví dụ 1: Trong thời gian 2 phút, có 120 coulomb điện tích chuyển qua tiết diện của dây dẫn. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị thời gian $$t = 2 \text{ phút} = 2 \times 60 = 120 \text{ giây}$$

Bước 2: Áp dụng công thức $$I = \frac{Q}{t} = \frac{120}{120} = 1 \text{ A}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện là 1 ampe.

2. Định luật Ohm

📌 A. Định luật Ohm cho đoạn mạch

Phát biểu: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn đó.

Công thức:

$$\boxed{I = \frac{U}{R}}$$

Trong đó:

• $I$: Cường độ dòng điện (A)
• $U$: Hiệu điện thế (V – vôn)
• $R$: Điện trở (Ω – ohm)

Biến đổi:

• $U = I \cdot R$ (Định luật Ohm dạng khác)
• $R = \frac{U}{I}$ (Cách tính điện trở)

Ví dụ 2: Một đoạn mạch có hiệu điện thế $U = 12$ V và điện trở $R = 4$ Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch?

Lời giải:

Áp dụng định luật Ohm: $$I = \frac{U}{R} = \frac{12}{4} = 3 \text{ A}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện là 3 ampe.

📌 B. Định luật Ohm cho toàn mạch (Lớp 11)

Phát biểu: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn và tỉ lệ nghịch với tổng điện trở của toàn mạch (điện trở ngoài và điện trở trong).

Công thức:

$$\boxed{I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}}$$

Trong đó:

• $I$: Cường độ dòng điện trong mạch (A)
• $\mathcal{E}$: Suất điện động của nguồn (V)
• $R$: Điện trở ngoài (điện trở mạch ngoài) (Ω)
• $r$: Điện trở trong của nguồn điện (Ω)

Chú ý: Khi $r = 0$ (nguồn lý tưởng), công thức trở thành $I = \frac{\mathcal{E}}{R}$

3. Công thức từ công suất

📌 A. Công suất điện

Định nghĩa: Công suất điện là công của dòng điện thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Công thức công suất: $$P = U \cdot I$$

Suy ra công thức tính cường độ:

$$\boxed{I = \frac{P}{U}}$$

Trong đó:

• $P$: Công suất điện (W – watt)
• $U$: Hiệu điện thế (V)
• $I$: Cường độ dòng điện (A)

Ví dụ 3: Một bóng đèn có ghi 60W – 220V. Tính cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$I = \frac{P}{U} = \frac{60}{220} \approx 0.273 \text{ A} = 273 \text{ mA}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện định mức khoảng 0.27 ampe hay 273 miliampe.

📌 B. Công suất tỏa nhiệt trên điện trở

Công thức công suất: $$P = I^2 \cdot R$$

Suy ra:

$$\boxed{I = \sqrt{\frac{P}{R}}}$$

Ví dụ 4: Điện trở $R = 25$ Ω tiêu thụ công suất $P = 100$ W. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải: $$I = \sqrt{\frac{P}{R}} = \sqrt{\frac{100}{25}} = \sqrt{4} = 2 \text{ A}$$

4. Định luật Jun-Lenxơ

Phát biểu: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua.

Công thức: $$Q = I^2 \cdot R \cdot t$$

Suy ra công thức tính cường độ:

$$\boxed{I = \sqrt{\frac{Q}{R \cdot t}}}$$

Trong đó:

• $Q$: Nhiệt lượng tỏa ra (J – joule)
• $I$: Cường độ dòng điện (A)
• $R$: Điện trở (Ω)
• $t$: Thời gian (s)

Lưu ý: $1 \text{ J} = 1 \text{ W} \cdot \text{s}$

5. Công thức trong mạch nối tiếp và song song

📌 A. Mạch nối tiếp

Đặc điểm:

• Các điện trở mắc nối tiếp nhau trên cùng một dây dẫn
• Dòng điện chạy qua các điện trở bằng nhau

Công thức:

$$\boxed{I = I_1 = I_2 = I_3 = …}$$

Điện trở tương đương: $$R_{tđ} = R_1 + R_2 + R_3 + …$$

Hiệu điện thế: $$U = U_1 + U_2 + U_3 + …$$

Ví dụ 5: Mạch gồm hai điện trở $R_1 = 10$ Ω và $R_2 = 15$ Ω mắc nối tiếp. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch $U = 50$ V. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Tính điện trở tương đương $$R_{tđ} = R_1 + R_2 = 10 + 15 = 25 \text{ Ω}$$

Bước 2: Áp dụng định luật Ohm $$I = \frac{U}{R_{tđ}} = \frac{50}{25} = 2 \text{ A}$$

Kết luận:

• Cường độ dòng điện trong mạch: $I = 2$ A
• Dòng điện qua mỗi điện trở: $I_1 = I_2 = 2$ A

📌 B. Mạch song song

Đặc điểm:

• Các điện trở có hai đầu chung
• Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở bằng nhau

Công thức:

$$\boxed{I = I_1 + I_2 + I_3 + …}$$

Điện trở tương đương: $$\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + …$$

Hiệu điện thế: $$U = U_1 = U_2 = U_3 = …$$

Ví dụ 6: Mạch song song có hai nhánh với dòng điện $I_1 = 3$ A và $I_2 = 5$ A. Tính cường độ dòng điện mạch chính?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$I = I_1 + I_2 = 3 + 5 = 8 \text{ A}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện mạch chính là 8 ampe.

III. CÔNG THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN LỚP 11

1. Định nghĩa vi mô (Dòng điện trong kim loại)

Bài toán: Tìm mối liên hệ giữa cường độ dòng điện với các đặc trưng vi mô của dây dẫn.

📌 Công thức vi mô:

$$\boxed{I = n \cdot q \cdot v \cdot S}$$

Trong đó:

• $n$: Mật độ hạt mang điện (số hạt trên một đơn vị thể tích) – đơn vị: hạt/m³
• $q$: Điện tích của mỗi hạt (C)
  • Với electron: $q = e = 1.6 \times 10^{-19}$ C
• $v$: Vận tốc trôi của các hạt mang điện (m/s)
• $S$: Tiết diện dây dẫn (m²)

Giải thích:

• Trong thời gian $t$, các electron di chuyển được quãng đường $l = v \cdot t$
• Thể tích phần dây dẫn: $V = S \cdot l = S \cdot v \cdot t$
• Số electron trong thể tích này: $N = n \cdot V = n \cdot S \cdot v \cdot t$
• Điện lượng: $Q = N \cdot q = n \cdot q \cdot v \cdot S \cdot t$
• Cường độ dòng điện: $I = \frac{Q}{t} = n \cdot q \cdot v \cdot S$

Ví dụ 7: Dây dẫn đồng có mật độ electron tự do $n = 8.5 \times 10^{28}$ electron/m³, tiết diện $S = 1$ mm² = $10^{-6}$ m², vận tốc trôi $v = 0.1$ mm/s = $10^{-4}$ m/s. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Xác định các đại lượng

• $n = 8.5 \times 10^{28}$ electron/m³
• $q = e = 1.6 \times 10^{-19}$ C
• $v = 10^{-4}$ m/s
• $S = 10^{-6}$ m²

Bước 2: Áp dụng công thức $$I = n \cdot q \cdot v \cdot S$$ $$= 8.5 \times 10^{28} \times 1.6 \times 10^{-19} \times 10^{-4} \times 10^{-6}$$ $$= 1.36 \text{ A}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện là 1.36 ampe.

2. Dòng điện qua tụ điện

Tụ điện: Là linh kiện điện tử có khả năng tích và phát điện tích.

Điện dung: $C$ (F – farad)

Điện tích tụ điện: $Q = C \cdot U$

📌 A. Công thức tổng quát

$$\boxed{I = \frac{dQ}{dt}}$$

Cường độ dòng điện bằng tốc độ biến thiên của điện tích theo thời gian.

Đối với tụ điện:

$$\boxed{I = C \cdot \frac{dU}{dt}}$$

B. Mạch RC (Nạp/xả tụ qua điện trở)

Quá trình nạp tụ:

Khi đóng khóa K, tụ điện được nạp qua điện trở $R$:

$$I = I_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}$$

Quá trình xả tụ:

Khi tụ đã tích điện và ta cho nó phóng điện qua $R$:

$$I = I_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}$$

Trong đó:

• $I_0$: Cường độ dòng điện ban đầu (A)
• $t$: Thời gian (s)
• $RC$: Hằng số thời gian của mạch (s)
• $e \approx 2.718$ (số e – cơ số logarit tự nhiên)

Ý nghĩa: Sau thời gian $t = RC$, dòng điện giảm còn khoảng 37% giá trị ban đầu.

3. Dòng điện xoay chiều (Lớp 12)

Mặc dù thuộc chương trình lớp 12, nhưng ta giới thiệu sơ bộ để có cái nhìn tổng quát.

A. Dòng điện tức thời

$$i = I_0 \cdot \sin(\omega t + \varphi)$$

Trong đó:

• $i$: Cường độ dòng điện tức thời (A)
• $I_0$: Cường độ dòng điện cực đại (A)
• $\omega$: Tần số góc (rad/s), $\omega = 2\pi f$
• $f$: Tần số (Hz)
• $\varphi$: Pha ban đầu (rad)

B. Cường độ hiệu dụng

$$\boxed{I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}}$$

Ý nghĩa: Cường độ hiệu dụng là giá trị được đo bằng ampe kế trong mạch xoay chiều.

4. Công thức cho các loại nguồn ghép

A. Nguồn điện ghép nối tiếp

Bài toán: $n$ nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động $\mathcal{E}$ và điện trở trong $r$, ghép nối tiếp với nhau.

Công thức:

$$\boxed{I = \frac{n \cdot \mathcal{E}}{R + n \cdot r}}$$

Trong đó:

• $n$: Số nguồn điện
• $\mathcal{E}$: Suất điện động của mỗi nguồn (V)
• $r$: Điện trở trong của mỗi nguồn (Ω)
• $R$: Điện trở ngoài (Ω)

Đặc điểm:

• Suất điện động tổng: $\mathcal{E}_{tổng} = n \cdot \mathcal{E}$
• Điện trở trong tổng: $r_{tổng} = n \cdot r$

B. Nguồn điện ghép song song

Bài toán: $n$ nguồn giống nhau ghép song song.

Công thức:

$$\boxed{I = \frac{\mathcal{E}}{R + \frac{r}{n}}}$$

Đặc điểm:

• Suất điện động tổng: $\mathcal{E}_{tổng} = \mathcal{E}$
• Điện trở trong tổng: $r_{tổng} = \frac{r}{n}$

Lưu ý: Chỉ ghép song song các nguồn giống hệt nhau (cùng $\mathcal{E}$ và $r$).

C. Nguồn điện ghép hỗn hợp

Bài toán: $m$ dãy nguồn ghép song song, mỗi dãy có $n$ nguồn ghép nối tiếp.

Công thức:

$$I = \frac{n \cdot \mathcal{E}}{R + \frac{n \cdot r}{m}}$$

IV. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

A. Công thức cơ bản (Lớp 9)

B. Công thức nâng cao (Lớp 11)

C. Công thức mạch điện

D. Các biến thể thường dùng

Từ định luật Ohm và công suất:

$$\boxed{\begin{cases} I = \frac{U}{R} = \frac{P}{U} = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ U = I \cdot R \\ R = \frac{U}{I} \\ P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R} \end{cases}}$$

Mối liên hệ quan trọng: Từ ba đại lượng $U$, $I$, $R$, biết hai đại lượng ta tính được đại lượng còn lại.

V. PHÂN BIỆT THEO CHƯƠNG TRÌNH

Lớp 9: Kiến thức cơ bản

Nội dung chính:

1. Định nghĩa và đo lường

• Định nghĩa cường độ dòng điện: $I = \frac{Q}{t}$
• Đơn vị: Ampe (A), miliampe (mA)
• Dụng cụ đo: Ampe kế, cách mắc nối tiếp

2. Định luật Ohm cho đoạn mạch $$I = \frac{U}{R}$$

3. Công suất điện

• $P = U \cdot I$
• Suy ra: $I = \frac{P}{U}$

4. Định luật Jun-Lenxơ

• $Q = I^2 \cdot R \cdot t$
• Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn

5. Mạch điện

• Mạch nối tiếp: $I$ giống nhau
• Mạch song song: $I$ cộng lại

Công thức trọng tâm lớp 9:

$$\boxed{I = \frac{U}{R} = \frac{P}{U} = \frac{Q}{t}}$$

Bài toán điển hình:

• Tính $I$ khi biết $U$ và $R$
• Tính công suất tiêu thụ của thiết bị
• Bài toán mạch nối tiếp, song song đơn giản
• Tính nhiệt lượng tỏa ra

Lớp 11: Kiến thức nâng cao

Nội dung mới (so với lớp 9):

1. Định nghĩa vi mô $$I = n \cdot q \cdot v \cdot S$$

• Mối liên hệ giữa $I$ với cấu trúc vật chất

2. Định luật Ohm cho toàn mạch $$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$$

• Có nguồn điện với suất điện động $\mathcal{E}$
• Có điện trở trong $r$

3. Nguồn điện

• Suất điện động
• Điện trở trong
• Công suất nguồn, công suất tiêu thụ

4. Mạch RC

• Nạp và xả tụ điện
• $I = I_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}$

5. Ghép nguồn

• Ghép nối tiếp: tăng $\mathcal{E}$
• Ghép song song: giảm $r$

Công thức trọng tâm lớp 11:

$$\boxed{I = \frac{\mathcal{E}}{R + r} = n \cdot q \cdot v \cdot S}$$

Bài toán điển hình:

• Tính $I$ trong mạch có nguồn điện (có $r$)
• Tính cường độ dòng điện vi mô
• Bài toán ghép nguồn nối tiếp/song song
• Mạch RC, nạp xả tụ điện
• Công suất nguồn, công suất tiêu thụ, hiệu suất

VI. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo nhớ công thức

Mẹo 1: Tam giác Ohm

Đây là cách nhớ mối liên hệ giữa $U$, $I$, $R$:

     U
    / \
   /   \
  I  ×  R

Cách dùng:

• Che $I$ → $I = \frac{U}{R}$ (U chia R)
• Che $U$ → $U = I \times R$ (I nhân R)
• Che $R$ → $R = \frac{U}{I}$ (U chia I)

Mẹo 2: Công thức công suất

$$\boxed{P = UI = I^2R = \frac{U^2}{R}}$$

Cách nhớ: Ba công thức đều cho kết quả giống nhau, tùy trường hợp mà chọn công thức phù hợp:

• Biết $U$ và $I$ → dùng $P = UI$
• Biết $I$ và $R$ → dùng $P = I^2R$
• Biết $U$ và $R$ → dùng $P = \frac{U^2}{R}$

Mẹo 3: Mạch nối tiếp và song song

Nối tiếp:

“I giống nhau, U cộng lại, R cộng lại”

• $I = I_1 = I_2$
• $U = U_1 + U_2$
• $R = R_1 + R_2$

Song song:

“U giống nhau, I cộng lại, R nghịch đảo cộng”

• $U = U_1 = U_2$
• $I = I_1 + I_2$
• $\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$

2. Các sai lầm thường gặp

❌ SAI LẦM 1: Quên đổi đơn vị

Sai: Tính $I$ với $U = 12$ V, $R = 4000$ Ω mà quên đổi kΩ $$I = \frac{12}{4000} = 0.003 \text{ A} = 3 \text{ mA}$$ ✓

Lưu ý:

• 1 kΩ = 1000 Ω
• 1 mA = 0.001 A = 10⁻³ A
• 1 MΩ = 10⁶ Ω

❌ SAI LẦM 2: Nhầm lẫn giữa mạch nối tiếp và song song

Nối tiếp: Dòng điện giống nhau ở mọi điểm Song song: Dòng điện ở mỗi nhánh khác nhau, tổng bằng dòng mạch chính

❌ SAI LẦM 3: Quên điện trở trong $r$ ở lớp 11

Sai (Lớp 9): $I = \frac{\mathcal{E}}{R}$ ❌

Đúng (Lớp 11): $I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$ ✓

❌ SAI LẦM 4: Dùng sai công thức giữa lớp 9 và lớp 11

Ví dụ: Bài toán lớp 11 có cho $\mathcal{E}$ và $r$ nhưng lại dùng công thức lớp 9.

Nguyên tắc: Nếu đề cho $\mathcal{E}$ (suất điện động) và $r$ (điện trở trong) → Dùng công thức lớp 11.

3. Đổi đơn vị

Bảng đổi đơn vị cường độ dòng điện:

Ví dụ:

• 500 mA = 0.5 A
• 2.5 A = 2500 mA
• 0.003 A = 3 mA

4. Kiểm tra kết quả

Kiểm tra 1: Cường độ dòng điện luôn dương

$$I > 0$$

Nếu tính ra $I < 0$ → Sai!

Kiểm tra 2: Trong mạch nối tiếp

Dòng điện ở mọi điểm bằng nhau: $$I_{\text{nguồn}} = I_{R1} = I_{R2} = I_{R3}$$

Kiểm tra 3: Trong mạch song song

Dòng điện mạch chính bằng tổng dòng các nhánh: $$I_{\text{chính}} = I_1 + I_2 + I_3$$

Kiểm tra 4: Định luật bảo toàn năng lượng

Công suất nguồn ≥ Công suất tiêu thụ: $$P_{\text{nguồn}} = \mathcal{E} \cdot I \geq P_{\text{tiêu thụ}} = U \cdot I$$

VII. BÀI TẬP MẪU

Dạng 1: Tính I từ định nghĩa (Lớp 9)

Đề bài: Trong thời gian 5 phút, có 300 coulomb điện tích chuyển qua tiết diện dây dẫn. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị thời gian $$t = 5 \text{ phút} = 5 \times 60 = 300 \text{ giây}$$

Bước 2: Áp dụng công thức định nghĩa $$I = \frac{Q}{t} = \frac{300}{300} = 1 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện là 1 ampe.

Dạng 2: Định luật Ohm (Lớp 9)

Đề bài: Một đoạn mạch có hiệu điện thế $U = 24$ V và điện trở $R = 12$ Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch?

Lời giải:

Áp dụng định luật Ohm: $$I = \frac{U}{R} = \frac{24}{12} = 2 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện là 2 ampe.

Dạng 3: Từ công suất (Lớp 9)

Đề bài: Một bóng đèn có ghi 100W – 220V. Tính cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$I = \frac{P}{U} = \frac{100}{220} \approx 0.45 \text{ A} = 450 \text{ mA}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện định mức khoảng 0.45 ampe.

Dạng 4: Mạch nối tiếp (Lớp 9)

Đề bài: Mạch điện gồm hai điện trở $R_1 = 10$ Ω và $R_2 = 15$ Ω mắc nối tiếp. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch $U = 50$ V. Tính cường độ dòng điện trong mạch?

Lời giải:

Bước 1: Tính điện trở tương đương $$R_{tđ} = R_1 + R_2 = 10 + 15 = 25 \text{ Ω}$$

Bước 2: Áp dụng định luật Ohm $$I = \frac{U}{R_{tđ}} = \frac{50}{25} = 2 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện trong mạch là 2 ampe.

Dạng 5: Mạch song song (Lớp 9)

Đề bài: Mạch điện có hai nhánh song song. Dòng điện qua nhánh 1 là $I_1 = 3$ A, qua nhánh 2 là $I_2 = 5$ A. Tính cường độ dòng điện mạch chính?

Lời giải:

Áp dụng công thức mạch song song: $$I = I_1 + I_2 = 3 + 5 = 8 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện mạch chính là 8 ampe.

Dạng 6: Toàn mạch (Lớp 11)

Đề bài: Một nguồn điện có suất điện động $\mathcal{E} = 12$ V, điện trở trong $r = 1$ Ω, mắc với điện trở ngoài $R = 5$ Ω. Tính cường độ dòng điện trong mạch?

Lời giải:

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch: $$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r} = \frac{12}{5 + 1} = \frac{12}{6} = 2 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện trong mạch là 2 ampe.

Dạng 7: Vi mô (Lớp 11)

Đề bài: Dây dẫn đồng có mật độ electron tự do $n = 8 \times 10^{28}$ electron/m³, tiết diện $S = 2$ mm², vận tốc trôi $v = 0.5$ mm/s. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị

• $S = 2 \text{ mm}^2 = 2 \times 10^{-6} \text{ m}^2$
• $v = 0.5 \text{ mm/s} = 0.5 \times 10^{-3} \text{ m/s}$
• $q = e = 1.6 \times 10^{-19}$ C

Bước 2: Áp dụng công thức vi mô $$I = n \cdot q \cdot v \cdot S$$ $$= 8 \times 10^{28} \times 1.6 \times 10^{-19} \times 0.5 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^{-6}$$

Bước 3: Tính toán $$= 8 \times 1.6 \times 0.5 \times 2 \times 10^{28-19-3-6}$$ $$= 12.8 \times 10^{0} = 12.8 \times 1$$ $$= 1.28 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện là 1.28 ampe.

BÀI TẬP THỰC TẾ

Bài tập thực tế 1: Sạc điện thoại

Đề bài: Bạn sạc điện thoại bằng sạc nhanh 18W với hiệu điện thế 9V. Tính cường độ dòng điện sạc vào điện thoại?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$I = \frac{P}{U} = \frac{18}{9} = 2 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện sạc là 2 ampe.

Giải thích thực tế: Đây là lý do tại sao sạc nhanh 18W có thể sạc nhanh hơn sạc thường (5W, 1A) – dòng điện lớn hơn gấp đôi!

Bài tập thực tế 2: Bóng đèn LED tiết kiệm điện

Đề bài: Một bóng đèn LED 9W thay thế bóng đèn sợi đốt 60W, cả hai đều dùng hiệu điện thế 220V. So sánh cường độ dòng điện của hai loại bóng?

Lời giải:

Bóng LED: $$I_{LED} = \frac{P_{LED}}{U} = \frac{9}{220} \approx 0.041 \text{ A} = 41 \text{ mA}$$

Bóng sợi đốt: $$I_{sợi} = \frac{P_{sợi}}{U} = \frac{60}{220} \approx 0.273 \text{ A} = 273 \text{ mA}$$

So sánh: $$\frac{I_{sợi}}{I_{LED}} = \frac{273}{41} \approx 6.7$$

Đáp án:

• Dòng điện qua bóng LED: 41 mA
• Dòng điện qua bóng sợi đốt: 273 mA
• Bóng sợi đốt tiêu thụ dòng điện gấp 6.7 lần bóng LED

Ý nghĩa: Đây là lý do bóng LED tiết kiệm điện năng!

Bài tập thực tế 3: Ô tô điện

Đề bài: Một ô tô điện có bộ pin 400V, công suất động cơ 80 kW khi hoạt động. Tính cường độ dòng điện khi động cơ hoạt động ở công suất tối đa?

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị $$P = 80 \text{ kW} = 80000 \text{ W}$$ $$U = 400 \text{ V}$$

Bước 2: Tính cường độ dòng điện $$I = \frac{P}{U} = \frac{80000}{400} = 200 \text{ A}$$

Đáp án: Cường độ dòng điện là 200 ampe.

Giải thích thực tế:

• Đây là dòng điện rất lớn, do đó ô tô điện cần dây dẫn có tiết diện lớn
• Hệ thống pin phải chịu được dòng lớn này
• Hiệu điện thế cao (400V) giúp giảm dòng điện, giảm tổn hao năng lượng

VIII. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày đầy đủ công thức tính cường độ dòng điện từ cơ bản đến nâng cao:

Lớp 9 – Kiến thức cơ bản:

• Định nghĩa: $I = \frac{Q}{t}$
• Định luật Ohm: $I = \frac{U}{R}$
• Công suất: $I = \frac{P}{U}$
• Mạch nối tiếp và song song

Lớp 11 – Kiến thức nâng cao:

• Định nghĩa vi mô: $I = n \cdot q \cdot v \cdot S$
• Toàn mạch: $I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$
• Mạch RC, ghép nguồn

Ứng dụng thực tế:

• Tính dòng điện trong các thiết bị
• Sạc điện thoại, bóng đèn LED
• Ô tô điện, thiết bị điện tử

Lời khuyên học tập

📌 Học thuộc định luật Ohm – Đây là công thức quan trọng nhất, nền tảng cho mọi bài toán

📌 Phân biệt rõ nối tiếp và song song:

• Nối tiếp: $I$ giống nhau
• Song song: $I$ cộng lại

📌 Chú ý đổi đơn vị:

• mA ↔ A: 1 mA = 0.001 A
• kΩ ↔ Ω: 1 kΩ = 1000 Ω
• kW ↔ W: 1 kW = 1000 W

📌 Lớp 11 – Nhớ thêm:

• Điện trở trong $r$ của nguồn
• Công thức vi mô $I = nqvS$
• Ghép nguồn nối tiếp/song song

📌 Luyện tập nhiều dạng bài:

• Từ lý thuyết đến thực tế
• Từ đơn giản đến phức tạp
• Vận dụng linh hoạt các công thức

📌 Kiểm tra kết quả:

• $I > 0$ (luôn dương)
• Mạch nối tiếp: $I$ bằng nhau khắp mạch
• Mạch song song: $I$ mạch chính = tổng $I$ nhánh

Cô Trần Thị Bình

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định