Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 9

  • Số trang: 25 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 35 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Đã đăng 43027 tài liệu

Mô tả:

Giáo viên: Lương Văn Minh BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 9 PHẦN ĐIỆN HỌC A. TOÁN HỌC HỔ TRỞ KHI GIẢI bài tập VẬT LÝ I. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH: 1. PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT MỘT ẨN: Dạng phương trình: ax + b = c trong đó x là ẩn số( cái chưa biết) a, b, c, là những hằng số đã biết  x = c b a Ví dụ: phương trình 2x + 6 = 8 => x = 1 2. PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI: Dạng phương trình: ax2 + bx + c = 0 trong đó x là ẩn số( cái chưa biết) a, b, c, là những hằng số đã biết Cách giải: xem lại ở môn toán 3. HỆ PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT HAI ẨN: Dạng phương trình ax + by + c = 0 (1) a’x + b’y +c’= 0 (2) Cách giải: Dùng phương pháp thế: trình 2 ax + by + c = 0 a’x + b’y +c’= 0 (1) => y = - (2) => a’x - b’ ax  c b ax  c b Thay y và phương + c’= 0 Sau đó giải phương trình bậc nhất một ẩn Dùng phương pháp cộng : ax + by + c = 0 (1) ax + by + c = 0 a’x + b’y +c’= 0 (2) a ax + b’ a ' y + (1) a a' c’ = 0 (2) Thực hiện phép trừ (1) - (2) ta được phương trình bậc nhất một ẩn Ngoài ra để giải bài tập vật lí cần biết thêm một số cách giải toán khác như phương trình chứa ẩn ở mẫu thức.....mà trong khi làm bài tập vật lí nảy sinh. B. KIẾN THỨC CƠ BẢN: I. ĐỊNH LUẬT ÔM CHO MẠCH ĐIỆN 1. Định luật ôm: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây . Trường THCS Bính Thuận 1 Giáo viên: Lương Văn Minh I= U R Trong đó I : Cường độ dòng điện ( A ) . U : Hiệu điện thế ( V ) ; R : Điện trở ( Ω ) . 2. Đoạn mạch nối tiếp : Đặc điểm:các bộ phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tục giữa 2 cực của nguồn điện ( các bộ phận hoạt động phụ thuộc nhau). tính chất: 1. I chung I=I1 = I2 =...= In 2. U = U1 + U2 +....+ Un. 3. R = R1 + R2 +,...+ Rn. Từ t/c 1 và công thức của định luật ôm I=U/R  U1/R1=U2/R2=...Un/Rn. (trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện thế giữa 2 đầu các vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của chúng)  Ui=U Ri/R... Từ t/s 3  nếu có n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì điện trở của đoạn mạch là R =nr. Cũng từ tính chất 3  điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp luôn lớn hơn mỗi điện trở thành phần. 3. Đoạn mạch song song : Đặc điểm: mạch điện bị phân nhánh, các nhánh có chung điểm đầu và điểm cuối. Các nhánh hoạt động độc lập. • • Tính chất: 1. U chung U = U1 = U2 = U3 = .... = Un. 2. Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng trổng cường độ dòng điện trong các mạch rẽ: I=I1+I2+...+In 3. Nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở 1 1 1 1 thành phần: R  R  R  ...  R 1 2 n - Từ t/c 1 và công thức của định luật ôm  .I1R1 = I2R2 =....= InRn = IR - Từ t/c 3  Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị bằng nhau và bằng r thì điện trở của đoạn mạch mắc song song là R = r n R2 - Từ t/c 3  điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần. A 2 Trường THCS Bính Thuận R1 B R3 Giáo viên: Lương Văn Minh 4. Đoạn mạch hỗn hợp : - R1 nt ( R2 // R3 ) . I = I1 = I 23 = I3 + I2 . U = U1 + U23 (mà U23 = U2 = U3 ) . R .R 2 3 Rtd = R1 + R23 ( mà R23  R  R ) 2 3 - ( R1 nt R2 ) // R3 . R3 IAB = I12 + I3 ( mà I12 = I1 = I2 ) . UAB = U12 = U3 (mà U12 = U1 + U2 ) . Rtd  B A R1 R2 R12 .R3 ( mà R12 = R1 + R2 ) . R12  R3 Lưu ý: Độ chênh lệch về điện thế giữa 2 điểm gọi là hiệu điện thế giữa 2 điểm đó: VA - VB = UAB. Muốn duy trì một dòng điện lâu dài trong một vật dẫn cần duy trì một HĐT giữa 2 đầu vật dẫn đó ( U = 0  I = 0) 5. Một số quy tắc chuyển mạch: a. chập các điểm cùng điện thế: "Ta có thể chập 2 hay nhiều điểm có cùng điện thế thành một điểm khi biến đổi mạch điện tương đương." (Do VA - Vb = UAB = I RAB  Khi RAB = 0;I 0 hoặc RAB  0,I = 0  Va = Vb Tức A và B cùng điện thế) Các trường hợp cụ thể: Các điểm ở 2 đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở không đáng kể...Được coi là có cùng điện thế. Hai điểm nút ở 2 đầu R5 trong mạch cầu cân bằng... b. Bỏ điện trở: ta có thể bỏ các điện trở khác 0 ra khỏi sơ đồ khi biến đổi mạch điện tương đương khi cường độ dòng điện qua các điện trở này bằng 0. Các trường hợp cụ thể: các vật dẫn nằm trong mạch hở; một điện trở khác 0 mắc song song với một vật dãn có điện trở bằng 0( điện trở đã bị nối tắt) ; vôn kế có điện trở rất lớn (lý tưởng). 6. Vai trò của am pe kế trong sơ đồ: * Nếu am pe kế lý tưởng ( Ra=0) , ngoài chức năng là dụng cụ đo nó còn có vai trò như dây nối do đó: Có thể chập các điểm ở 2 đầu am pe kế thành một điểm khi bién đổi mạch điện tương đương( khi đó am pe kế chỉ là một điểm trên sơ đồ) Trường THCS Bính Thuận 3 Giáo viên: Lương Văn Minh Nếu am pe kế mắc nối tiếp với vật nào thì nó đo cường độ d/đ qua vậtđó. Khi am pe kế mắc song song với vật nào thì điện trở đó bị nối tắt ( đã nói ở trên). Khi am pe kế nằm riêng một mạch thì dòng điện qua nó được tính thông qua các dòng ở 2 nút mà ta mắc am pe kế ( dưạ theo định lý nút). * Nếu am pe kế có điện trở đáng kể, thì trong sơ đồ ngoài chức năng là dụng cụ đo ra am pe kế còn có chức năng như một điện trở bình thường. Do đó số chỉ của nó còn được tính bằng công thức: Ia=Ua/Ra . 7. Vai trò của vôn kế trong sơ đồ: a. trường hợp vôn kế có điện trỏ rất lớn ( lý tưởng): *Vôn kế mắc song song với đoạn mạch nào thì số chỉ của vôn kế cho biết HĐT giữa 2 đầu đoạn mạch đó: UV = UAB = IAB.RAB *Trong trường hợp mạch phức tạp, Hiệu điện thế giữa 2 điểm mắc vôn kế phải được tính bằng công thức cộng thế: UAB = VA - VB = VA - VC + VC - VB = UAC + UCB.... *có thể bỏ vôn kế khi vẽ sơ đồ mạch điện tương đương . *Những điện trở bất kỳ mắc nối tiếp với vôn kế được coi như là dây nối của vôn kế ( trong sơ đồ tương đương ta có thể thay điện trở ấy bằng một điểm trên dây nối), theo công thức của định luật ôm thì cường độ qua các điện trở này coi như bằng 0, ( IR = IV = U/  = 0). b. Trường hợp vôn kế có điện trở hữu hạn ,thì trong sơ đồ ngoài chức năng là dụng cụ đo vôn kế còn có chức năng như mọi điện trở khác. Do đó số chỉ của vôn kế còn được tính bằng công thức UV=Iv.Rv... 8. BÀI TẬP ÁP DỤNG: R1 A K R2 B R3 Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ R 1 =8  , ampe kế có điện trở không đáng kể, hiệu điện thế giữa 2 đầu AB là 12V. a. Khi K mở ampe kế chỉ 0,6A, tính điện trở R 2 ? A Hình 1 b. Khi K đóng ampe kế chỉ 0,75A, tính điện trở R 3 ? c. Đổi chỗ ampe kế và điện trở R 3 cho nhau rồi đóng khóa K, hãy cho biết ampe kế chỉ bao nhiêu? Giải: a. K mở : Mạch điện được mắc: R 1 nt R 2 U 12 Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R =R 1 + R 2 Mà R = I  0,6 20() Vậy điện trở R 2 có giá trị là: R 2 = R - R 1 = 20 - 8 = 12(  ) b. K đóng: Mạch điện được mắc: R 1 nt (R 2 // R 3 ) Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R =R 1 + R 2,3 4 Trường THCS Bính Thuận Giáo viên: Lương Văn Minh U 12 Mà R = I  0,75 16() ->R 2,3 = R - R 1 = 16 - 8 = 8(  ) 1 1 1 1 1 1 1 1 Vậy điện trở R 3 có giá trị là: Từ R  R  R  R  R  R  8  12  R3 24() 2,3 2 3 3 2 c. Đổi chỗ ampe kế và điện trở R 3 cho nhau rồi đóng khóa K, mạch điện được mắc: R 1 nt R 3 Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R =R 1 +R 3 = 8 + 24 = 32(  ) Cường độ dòng điện trong mạch là: I  U 12  0,375( A) R 32 Câu 2: Một đoạn mạch được mắc như sơ đồ hình 2. Cho biết R1 =3  ; R2 =7,5  ; R3 =15  . Hiệu điện A thế ở hai đầu AB là 4V. a. Tính điện trở của đoạn mạch. b. Tính cường độ dòng điện đi qua mỗi điện trở. R1 R2 M B R3 Hình 2 c) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở Đs: a) 8; b) 3A; 2A ; 1A. c) U1 = 9V; U2 = U3 = 15V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R1nt ( R2// R3). Tính R23 rồi tính RAB. b) Tính I1 theo UAB và RAB Tính I2, I3 dựa vào hệ thức: I 2 R3  Tính : U1, U2, U3. I 3 R2 Câu 3. Có ba điện trở R1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; R2 được mắc vào giữa hai điểm A và B có hiệu điện R1 thế 12V như (hình 3). A a) Tính điện trở tương đương của mạch. R b) Tính cường độ dòng điện đi qua mỗi điên trở RR13 c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 và R2. 3 Đs: a) 4; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V. Hình 3 GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R3 // ( R1 nt R2). Tính R12 rồi tính RAB. R R C b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U và R12; 4 1 Tính I3 theo U và R3. R2 A D c) Tính U1 theo I1 và R1; U2 theo I2 và R2; Câu 4. Một đoạn mạch điện gồm 5 điện trở mắc R R5 như sơ đồ hình 4.1. 3 E Cho biết R1= 2,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 10Ω; R4 = 1,2 Hình 4.1 Ω; R5 = 5Ω. Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế 6V. Tính cường độ dòng điện qua R1 R4 mỗi điện trở? GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 + Tính RAD, RBD từ đó tính RAB. + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện thế ở hai đầu các điên trở R1, R2, R3 là như nhau: Tính UAB theo IAB và RAD từ đó tính được các dòng I1, I2, I3. + Tương tự ta cũng tính được các dòng I4, I5 A Trường THCS Bính Thuận R2 R3 Hình 4.2 B B B D R 5 5 Giáo viên: Lương Văn Minh của đoạn mạch DB. CHÚ Ý: 1. Khi giải các Câu toán với những mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách vẽ một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những điểm có điện thế như nhau được gộp lại để làm rõ những bộ phận đơn giản hơn của đoạn mạch được ghép lại như thế nào để tạo thành đoạn mạch điện phức tạp. 2. Có thể kiểm tra nhanh kết quả của Câu toán trên. Các đáp số phải thỏa mãn điều kiện: I 1+ I2+ I3= I4+ I5 = IAB = 2,4A. Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A. Câu 5. Một đoạn mạch điện mắc song song như trên sơ đồ hình 5 được nối vào một nguồn điện 36V. Cho biết: R1=18Ω; R2=5Ω; R3=7Ω; R4=14Ω; R5=6Ω a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi mạch rẽ. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D. Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V. R C R2 R3 B 1 A D R4 R Hình 5 5 GỢI Ý: a) Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ chứa R1, R2, R3 và R4 , R5 b) Gọi hiệu điện thế giữa hai điểm C và D là UCD. Ta tính được: UAC = I1.R1 = 21,6V ; UAD = I4.R4 = 25,2V Như thế điện thế ở C thấp hơn điện thế ở A: 21,6V; điện thế ở D thấp hơn điện thế ở A: 25,2V. Tóm lại: điện thế ở D thấp hơn điện thế ở C là: UCD = 25,2 – 21,6 = 3,6V. CHÚ Ý: + Có thể tính UCD bằng một cách khác: UAC+ UCD + UDB = UAB => UCD= UAB - UAC - UBD (*) UAB đã biết, tính UAC, UDB thay vào (*) được UCD = 3,6V. + UCD được tính trong trường hợp 2 điểm C, D không được nối với nhau bằng một dây dẫn hoặc một điện trở, giữa C,D không có dòng điện. Nếu C, D được nối với nhau sẽ có một dòng điện đi từ C tới D (vì điện thế điểm D thấp hơn điện thế điểm C). Mạch điện bị thay đổi và cường độ dòng điện đi qua các điện trở cũng thay đổi. Câu 6. Cho mạch điện như hình 6. Biết: R1 = 15, R2 = 3, R3 = 7, R4 = 10. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 35V. a) Tính điện trở tương đương của toàn mạch. R2 D R3 b) Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở. R1 B A GỢI Ý: (theo hình vẽ 6) C R a. Tính R23 và R234. Tính điện trở tương đương RAB=R1+R234 4 b. Tính IAB theo UAB,RAB=>I1 +) Tính UCB theo IAB,RCB. Hình 6 +) Ta có R23 = R4 <=> I23 như thế nào so với I4; (I23=I2=I3) + Tính I23 theo UCB, R23. Đs: a) 20; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A. 9. LUYỆN TẬP Câu 1. Cho mạch điện như hình 1. Biết R1= R2= R4= 2 R3 = 40. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UAB = 64,8V. Tính các hiệu điện thế UAC và UAD. Đs: 48V; 67,2V. 6 R2 A R1 Trường THCS Bính Thuận C D R3 B R4 Hình 1 Giáo viên: Lương Văn Minh Câu 2. Cho mạch điện như hình 2. K Trong đó điện trở R2 = 10. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là UMN =30V. R1 N Biết khi K1 đóng, K2 ngắt, ampe kế chỉ 1A. Còn khi K1 ngắt, K2 đóng thì ampe kế chỉ 2A. Tìm cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và số chỉ của ampe kế A khi cả hai khóa K1 , K2 cùng đóng 1 A K 2 Hình 2 Đs: 2A, 3A, 1A, 7A. Câu 3. Cho đoạn mạch gồm ba bóng đèn mắc như hình 3. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là UAB = 16,8V. Trên các bóng đèn: Đ1 có ghi 12V – 2A, Đ2 có ghi 6V – 1,5A và Đ3 ghi 9V – 1,5A. a) Tính điện trở của mỗi bóng đèn. b) Nhận xét về độ sáng của mỗi bóng đèn so với khi chúng được sử dụng ở đúng hiệu điện thế định mức. Đs: a) 6, 4, 6. A b) Đ1 sáng bình thường, Đ2, Đ3 sáng yếu. Câu 4. Cho mạch điện như hình 4. R1=15, R2 = R3 = 20, R4 =10. Ampe kế chỉ 5A. Tính điện trở tương đương của toàn mạch. Tìm các hiệu điện thế UAB và UAC. N R3 R2 Đ2 Đ1 A B M Hình 3 Đ3 R2 R1 R3 C R4 B A Hình 4 Đs: a) 7,14; b) 50V, 30V. Câu 5. Một mạch điện gồm ba điện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp nhau. Nếu đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế 110V thì dòng điện qua mạch có cường độ 2A. Nếu chỉ nối tiếp R1, R2 vào mạch thì cường độ qua mạch là 5,5A. Còn nếu mắc R1, R3 vào mạch thì cường độ dòng điện là 2,2A. Tính R1, R2, R3. U 110  55 (1) I1 2 110  20 (2) 5,5 110  50 (3) 2,2 GỢI Ý:Ta có R1+ R2 + R3 = U R1 + R2 = I 2 U R1 + R3 = I 3 Từ (1), (2) => R3 = 35 thay R3 vào (3) => R1 = 15 Thay R1 vào (2) => R2 = 5. Câu 6. Trên hình 5. là một mạch điện có hai công tắc K1, K2. Các điện trở R1 = 12,5, R2 = 4, R3 = 6. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V. a) K1 đóng, K2 ngắt. Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở. b) K1 ngắt, K2 đóng. Cường độ qua R4 là 1A. Tính R4. c) K1, K2 cùng đóng. Tính điện trở tương đương của cả mạch, từ đó suy ra cường độ dòng điện trong mạch chính. Trường THCS Bính Thuận R1 P R4 K2 K1 R2 M N R3 Hình 5 7 Giáo viên: Lương Văn Minh GỢI Ý: a) K1 đóng, K2 ngắt. Mạch điện gồm R1 nt R2 . Tính dòng điện qua các điện trở theo UMN và R1, R2. b) K1 ngắt, K2 đóng. Mạch điện gồm R1, R4 và R3 mắc nối tiếp. + Tính điện trở tương đương R143. Từ đó => R4. c) K1, K2 cùng đóng, mạch điện gồm R1 nt R2 // R3 ntR 4 . + Tính R34, R234; tính RMN theo R1 và R234. + Tính I theo UMN và RMN. Đs: a) I = I1 = I2 = 2,49A; b) 30; c) 16,1;  3A    Câu 7. Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.10. Điện trở các ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế rất lớn. Hãy xác định số chỉ của các máy đo A1, A2 và vôn kế V, biết ampe kế A1 chỉ 1,5A; R1 = 3; R2 = 5. GỢI Ý: Theo sơ đồ ta có R1; R2 và vôn kế V mắc song song. + Tìm số chỉ của vôn kế V theo I1 và R1. + Tìm số chỉ của ampe kế A2 theo U và R2. + Tìm số chỉ của ampe kế A theo I1 và I2. Đs: 2,4A; 0,9A; 4,5A. + A A2 A1 R1 - Câu 8. Cho đoạn mạch điện như hình 7;R1 = 10; R2 = 50.; R3 = 40. Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm MN được giữ không đổi. a) Cho điện trở của biến trở R X = 0 ta thấy ampe kế chỉ 1,0A. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai điểm MN? b) Cho điện trở của biến trở một giá trị nào đó ta thấy ampe kế chỉ 0,8A. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và qua biến trở? M R P + V R2 Hình 6 4444.104. 104.104.1 0 Hình 7 _ N A R2 R1 Q R3 GỢI Ý: Để ý [ (R1 nt R2) // R3 ], ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính. + Tính R12, rồi tính RPQ. + Tính UPQ theo I và RPQ. a) Tính I3 theo UPQ và R3; I1 = I2 theo UPQ và R12. Tính UMN theo UPQ và UMP, ( R0 =0 Nên UMP =0) => UMN? UPQ b) Khi ( RX 0). Tính U’PQ theo I’ và RPQ. Tính I1 = I2 theo U’PQ và R12; I3 theo U’PQ và R3; IX theo I1 và I3. Đs: a) 0,6A; 0,4A; 24V; b) 0,32A; 0,48A; 0,8A _ Câu 9. Người ta mắc một mạch điện như hình 8. giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 5V. Các điện trở thành phần của đoạn mạch là R1 = 1; R2 = 2; R3 = 3; R4 = 4. a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB. b) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các mạch rẽ. + A 8 Trường THCS Bính Thuận B R2 GỢI Ý: a) Tính R12, R123 rồi tính RAB. b) Tính I theo UAB và RAB; I4 theo UAB và R4; I3 theo UAB và R123. Dựa vào hệ thức: I1 R2 2 2 I1 I 2 I1  I 2 I 3 1,36 A  =       I1; I 2 I2 R1 1 1 2 1 2 1 2 3 R3 R1 R4 Hình 8 Giáo viên: Lương Văn Minh Câu 10. Cho mạch điện như hình 9, hiệu điện thế U = 24V không đổi. Một học sinh dùng một Vôn kế đo hiệu điện thế giữa các điểm A và B; B và R1 B R2 C thì được các kết quả lần lượt là U1= 6 V, U2= 12 V. Hỏi hiệu điện thế thực tế (khi không mắc vôn kế) + U giữa các điểm A và B; B và C là bao nhiêu ? A C ĐS: U1*  8(V ) , U 2*  16(V ) Hình 9 II. ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN 1. Một số kiến thức cơ bản. * Điện trở của dây dẫn Ở một nhiệt độ không đổi, điện trở của dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài, tỷ lệ nghịch với tiết diện và phụ thuộc vào bản chất của dây Công thức R =  . l S * Biến trở là một điện trở có thể thay đổi được giá trị khi dịch chuyển con chạy. * Lưu ý: Khi giải các bài tập về điện trở cần chú ý một số điểm sau: + Diện tích tiết diện thẳng của dây dẫn được tính theo bán kính và đường kính: S =  r2 = d2 4 + Khối lượng dây dẫn: m = D.V = D.S.l. + Đổi đơn vị và phép nâng lũy thừa: 1km = 1000m = 103m; 1m = 10dm; 1m = 100cm = 102cm; 1m = 1000mm = 103mm. 1m2 = 10dm2 =104cm2 =106mm2;; 1mm2 =10-6m2; 1cm2 = 10-4m2; 1cm2 = 10-4m2. 1k = 1000 = 103; 1M = 1000 000 n n m + a .a = a n+m n m ; (a ) = a n.m q an a � a n �a n � a n.q n m 1 n �  a ;  a ; ; m � �  n ; � n �  n .q a an �b � b �b � b * Công suất của dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện. Công thức: P = A / t Vì ( A = U I t )  P=UI (Ta có P = U.I = I2.R = U2 R ) * Số đo phần điện năng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác trong một mạch điện gọi là công của dòng điện sản ra trong mạch điện đó. Công thức:A = UI t 2 (Ta có A = P.t = U.I.t = I .R.t = U2 R .t ) * Ngoài đơn vị ( J ) ta còn dùng ( Wh ; kWh ) 1 kWh = 1 000 Wh = 3 600 000 J * Lưu ý: Mạch điện gồm có những vật tiêu thụ điện, nguồn điện và dây dẫn. Trường THCS Bính Thuận 9 Giáo viên: Lương Văn Minh Công thức A = UIt, cho biết điện năng A (công) mà đoạn mạch tiêu thụ và chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Nếu dây dẫn có điện trở rất nhỏ (coi bằng 0). Khi đó giữa các điểm trên một đoạn dây dân coi như không có hiệu điện thế (hiệu điện thế bằng 0). Chính vì vậy mà trên một đoạn dây dẫn có thể có dòng điện khá lớn đi qua, mà nó vẫn không tiêu thụ điện năng, không bị nóng lên. Nhưng nếu mắc thẳng một dây dẫn vào hai cực của một nguồn điện (trường hợp đoản mạch). Do nguồn điện có điện trở rất nhỏ nên điện trở của mạch (cả dây dẫn) cũng rất nhỏ. Cường độ dòng điện của mạch khi đó rất lớn, có thể làm hỏng nguồn điện. 2. Bài tập Câu 1. Một dây dẫn hình trụ làm bằng sắt có tiết diện đều 0,49mm2. Khi mắc vào hiệu điện thế 20V thì cường độ qua nó là 2,5A. Tính chiều dài của dây. Biết điện trở suất của sắt là 9,8.10-8m. Tính khối lượng dây. Biết khôi lượng riêng của sắt là 7,8 g/cm3. GỢI Ý: Tính chiều dài dây sắt. + Tính R theo U và I. + Tính l tử công thức : R = l . . s Thay V = S.l vào m = D.V để tính khối lượng dây. Đs: 40m; 0,153kg. Câu 2. Người ta dùng dây hợp kim nicrôm có tiết diện 0,2 mm2 để làm một biến trở. Biết điện trở lớn nhất của biến trở là 40. a) Tính chiều dài của dây nicrôm cần dùng. Cho điện trở suất của dây hợp kim nicrôm là 1,1.10-6m b) Dây điện trở của biến trở được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính 1,5cm. Tính số vòng dây của biến trở này. l GỢI Ý: a) Tính chiều dài l từ : R =  . . s b) Chiều dài l’ của một vòng dây bằng chu vi lõi sứ: l’=  .d => số vòng dây quấn quanh lõi sứ là: ' n= l . Đs: a) 7,27m; 154,3 vòng. l Câu 3. Một dây dẫn bằng hợp kim dài 0,2km, tiết diện tròn, đường kính 0,4cm có điện trở 4. Tính điện trở của dây hợp kim này khi có chiều dài 500m và đường kính tiết diện là 2mm. Đs: R2 = 40. GỢI Ý: Tính điện trở của dây thứ hai. R .S R .S R.S l ; vì cùng tiết diện nên ta có: 1 1  2 2 => R2=? (*) + Từ : R =  . =>   l1 l2 l s 2 S1 S �d �  d12 d 2 + Với S1= biến đổi ta được 1  � 1 �thay vào (*) ta tính ; S 2  2 . Thiết lập tỉ số S2 S 2 �d 2 � 4 4 được R2. Câu 4. Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2 có ghi trên Đ1(6V – 1A), trên Đ2(6V- 0,5A) a) Khi mắc hai bóng này vào hiệu điện thế 12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? 10 Trường THCS Bính Thuận Giáo viên: Lương Văn Minh b) Muốn các đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm một biến trở có con chạy. Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó. GỢI Ý:a) Tính điện trở mỗi đèn; tính RAB khi mắc ( Đ1 nt Đ2); tính cường độ dòng điện đi qua hai đèn rồi so với Iđm của chúng => kết luận mắc được không? b) Có hai sơ đồ thỏa mãn điều kiện của đầu bài ( HS tự vẽ), sau đó tính Rb trong hai sơ đồ. Đs: a) Không. vì: Iđm2 < I2 nên đèn 2 sẽ cháy. b) Rb = 12. Câu 5. Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0,5A. Để sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế 12V thì phải mắc đèn với một biến trở có con chạy (tiết diện dây 0,5mm2, chiều dài 240m). a) Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn sáng bình thường. b) Khi đèn sáng bình thường điện trở của biến trở tham gia vào mạch lúc đó bằng bao nhiêu? (bỏ qua điện trở của dây nối). c) Dây biến trở làm bằng chất gì? Biết khi đèn sáng bình thường thì chỉ 2/3 biến trở tham gia vào mạch điện. GỢI Ý: UđmĐ = 12V mà UAB= 20V => mắc Đ như thế nào với Rb, vẽ sơ đồ cách mắc đó. Tính Rb khi Đ sáng bình thường. l Biết Rb chỉ bằng 2/3 Rmaxb=> tính Rmaxb; mặt khác Rmaxb=  => ? tính . S Đs: a) Đèn nối tiếp với biến trở. Nếu mắc đèn song song với biến trở đèn sẽ cháy. b)16; c) 5,5.10-8m. Dây làm bằng Vônfram. Câu 6. Cho mạch điện như hình 10. Biến trở A Rx có ghi 20 –1A.a) Biến trở làm bằng nikêlin có = 4.10-7m và S= 0,1mm2. Tính chiều dài của dây biến trở. b) Khi con chạy ở vị trí M thì vôn kế chỉ 12V, khi ở vị trí N thì vôn kế chỉ 7,2V. Tính điện trở R? R Rx M V B C N Hình 10 l . S Khi con chạy C ở M thì Rx = ? => vôn kế chỉ UAB = ? Khi con chạy C ở N thì Rx = ? => vôn kế chỉ UR = ? Tính Ux theo UAB và UR; tính I theo Ux và Rx => Từ đó tính được R theo UR và I. Đs: a) 5m; GỢI Ý: Rx max = 20, tính l từ Rx max =  b) 30. Câu 7. Cho một đoạn mạch mắc như trên sơ đồ hình 11. Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W. Điện trở R có giá trị 6. Khi mắc đoạn mạch vào một nguồn điện thì hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường và vôn kế chỉ 12V. V a. Tính hiệu điện thế của nguồn điện. R B b. Tính cường độ dòng điện chạy qua R, Đ1, Đ2. A C c. Tính công suất của Đ2. Đ2 Tính công suất tiêu thụ trên toàn mạch. GỢI Ý: a) Do các đèn sáng bình thường nên xác định được U1, U2. Từ đó tính được UAB. b) Tính I1 theo Pđm1, Uđm1. - Tính IR theo U1, R. => Tính I2 theo I1 và IR. Trường THCS Bính Thuận Đ1 Hình 11 11 Giáo viên: Lương Văn Minh c) Tính P2 theo U2 và I2. d) Tính P theo P1, P2, PR. (Hoặc có thể tính P theo UAB và I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W. Câu 8. Một xã có 450 hộ. Mỗi ngày các hộ dùng điện 6 giờ, với công suất thụ trung bình mỗi hộ là 120W. a) Tính tiền điện phải trả của mỗi hộ và của cả xã trong một tháng theo đơn giá 700đ/ kWh. b) Tính trung bình công suất điện mà xã nhận được bằng bao nhiêu? c) Điện năng được truyền tải đến từ trạm điện cách đó 1km. Cho biết hiệu suất truyền tải năng lượng bằng 68% và hiệu điện thế tại nơi sử dụng là 150V. Tìm hiệu điện thế phát đi từ trạm điện và điện trở đường dây tải. d) Dây tải bằng đồng có điện trở suất  = 1,7.10-8m. Tính tiết diện dây. Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ. b) 54 kW; c) 220V, Rdây = 0,194; d) 175mm2. A GỢI Ý: (theo hình vẽ 12) U0 Tính điện năng tiêu thụ của mỗi hộ ( A= P.t); tính thành tiền mỗi hộ; tính số tiền cả xã (450 hộ). Hình12 Biết PTB mỗi hộ và số hộ cả xã, tính được công suất điện P xã nhận được. a. Mạng điện của xã được kí hiệu là R, giữa hai điểm A,B (như hình 7.2) + Dòng điện chạy trên dây tải và dòng điện qua công tơ xã bằng nhau có giá trị là P I= . U Gọi U’ là hiệu điện thế “sụt” trên dây tải; công suất mất mát trên dây là: P’= U’.I; Công suất sử dụng của xã là : P = U.I. Theo đề bài hiệu xuất truyền tải năng lượng là 68%, có nghĩa công suất mất mát là 32%. P' 32 U ' Chia <=>  => U’. P 68 150 + Hiệu điện thế phát đi từ trạm dây bằng : U’+ U. U' + Điện trở đường dây tải : Rd = I l +) Tính tiết diện thẳng của dây từ công thức: Rd =  . S R B Câu 9. Trên một bóng đèn có ghi: 220V- 100W. Tính điện trở của đèn. (giả sử điện trở của đèn không phụ thuộc nhiệt độ). Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Khi đó công suất điện của đèn là bao nhiêu? Tính điện năng mà đèn sử dụng trong 10giờ. GỢI Ý: a) Tính RĐ. b) Tính PĐ khi dùng ở UAB=200V; so với Pđm=> độ sáng của đèn. c) Tính điện năng đèn sử dụng trong 10giờ. Đs: a) 484; b) 82,6W; c) 2973600J. Câu 10. Có hai bóng đèn loại 12V- 0,6A và 12V- 0,3A. Có thể mắc hai bóng đó nối tiếp với nhau rồi mắc vào hai điểm có hiệu điện thế 24V được không? Vì sao? Để các bóng sáng bình thường, cần phải mắc như thế nào? GỢI Ý: Tính R1, R2. 12 Trường THCS Bính Thuận Giáo viên: Lương Văn Minh U1 R1 U1 R1     U1 , U 2 ; + Khi mắc hai bóng nối tiếp, ta có: U 2 R2 U1  U 2 R1  R2 + So sánh U1 với Uđm1, U2 với Uđm2 để nhận xét độ sáng của hai đèn. Từ kết quả trên đưa ra cách mắc hai đèn. Đs: a) Không vì: U1 < Uđm1 => Đèn 1 sáng mờ; U2 > Uđm2 => Đèn 2 có thể cháy. b) Phải mắc (Đ1 // Đ2) vào UAB = 12V Câu 11. Có 3 bóng đèn: Đ1 (6V- 6W); Đ2 ( 6V- 3,6W) và Đ3 ( 6V- 2,4W). Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn. Phải mắc cả ba bóng đèn nói trên như thế nào vào hiệu điện thế U = 12V để cả ba bóng đèn đều sáng bình thường. Giải thích? GỢI Ý: b) Dựa vào kết quả (câu a) đưa ra cách mắc ba đèn vào UAB= 12V để chúng sáng bình thường. Giải thích? Vẽ sơ đồ cách mắc đó. 6 6 6 A; I2 = A; I3 = A; 10 15 6 U b) Mắc Đ1 nt (Đ2 // Đ3) Vì khi đó U1 = U23 = = 6V = Uđm. 2 Đs: a) 6; 10;15; I1 = Câu 12. Cho mạch điện như hình 13, trong đó U=12V và R3U= 4. Khóa K mở: AAmpe kế chỉ 1,2A. Tính điện trở R1. Khóa K đóng: Ampe kế chỉ 1,0A. Xác định R2 và công suất tiêu thụ của các điện trở R1, R2, R3. R 1 A R 3 R 2 Hình 13 GỢI Ý: (Theo hình vẽ 13) K mở: tính RAB => R1. K đóng: tính U1=> U3, rồi tính R2.Dựa vào công thức: P= U.I để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6; b) 12; 6W; 3W; 9W. 3. Luyện tâp A M B N Câu 13. Một đoạn mạch gồm hai bóng đèn Đ1, Đ2 và một biến trở, mắc như trên sơ đồ hình 14. Cho P Đ1 biết điện trở lớn nhất của biến trở là 12 Ω, điện trở của mỗi bóng đèn là 3. Đoạn mạch được nối Đ2 vào một nguồn điện là 24V. Tính cường độ dòng điện qua Đ1và Đ2 khi: Hình 14 a) Con chạy ở vị trí M b) Con chạy ở vị trí P, trung điểm của đoạn MN; c) Con chạy ở vị trí N. Đs: 4,4A và 3,5A; 2,2A và 1,5A; 1,6A và 0A Đ Đ Câu 14: Một đoạn mạch như sơ đồ hình 15 được mắc vào một nguồn điện R1 B M N 30V. Bốn bóng đèn Đ như nhau, mỗi A E C bóng có điện trở 3 và hiệu điện thế định mức 6V. Điện trở R3=3Ω. Trên Hình 15 biến trở có ghi 15Ω -6A. Đ Đ a) Đặt con chạy ở vị trí N. Các bóng đèn có sáng bình thường không? b) Muốn cho các bóng đèn sáng bình thường, phải đặt con chạy ở vị trí nào? Trường THCS Bính Thuận 13 Giáo viên: Lương Văn Minh c) Có thể đặt con chạy ở vị trí M không? Đs: a) không; b) CM =1/10 MN; c) không Câu 15. Cho mạch điện như hình 8.3. Trong đó: R1 là một biến trở; R2 = 20Ω, Đ là đèn loại 24V – 5,76W. Hiệu điện thế U AB luôn không đổi; điện trở các dây nối không đáng kể; vôn kế có điện trở rất lớn. R1 R2 1. Điều chỉnh để R1 = 5Ω, khi đó đèn Đ sáng A B Đ bình thường. a) Tính: Điện trở của đèn Đ, điện trở đoạn V b) mạch AB, cường độ dòng điện, số chỉ của Hình16 c) vôn kế và hiệu điện thế UAB. 88.388.3 b) So sánh công suất nhiệt giữa: R2 và R1; R2 8.3 và đèn Đ. 2. Điều chỉnh biến trở R1 để công suất tiêu thụ điện trên R1 lớn nhất. Hãy tính R1 và công suất tiêu thụ điện trên đoạn mạch AB khi đó. (coi điện trở của đèn là không đổi). III. ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ 1. Một số kiến thức cơ bản: Nhiệt lượng toả ra trong dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỷ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua . Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt 2. Bài tập Câu 1. Một bàn là có khối lượng 0,8kg tiêu thụ công suất 1000W dưới hiệu điện thế 220V. Tính: Cường độ dòng điện qua bàn là Điện trở của bàn là. Tính thời gian để nhiệt độ của bàn là tăng từ 20 0C đến 900C. Cho biết hiệu suất của bàn là H= 80%. Cho nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kg.K. GỢI Ý: c) Tính nhiệt lượng Q1 để nâng nhiệt độ của bàn là lên 700C. + Tính nhiệt lượng cần cung cấp Q theo Q1 và H. + Từ Q= I2.R.t=> tính t. Đs : a) 4,54A ; b) 84,4 ; c) 32s Câu 2. Một bếp điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V. a) Tính nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn trong thời gian 25phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo. Biết điện trở của nó là 50. b) Nếu dùng nhiệt lượng đó thì đun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20 0C.Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/m3. Bỏ qua sự mất mát nhiệt. GỢI Ý: a) Tính nhiệt lượng Q tỏa ra trên dây dẫn theo U,R,t. b) Tính lượng nước được đun sôi bởi nhiệt lượng nói trên. + Tính m từ Q= C.m.t. + Biết m, D tính V. Đs: a) 1452000 J = 348480 Cal; 0 b) 4,32 lít. Bài 3.Người ta đun sôi 5l nước từ 20 C trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40phút. Tính hiệu suất của ấm. Biết trên ấm có ghi 220V- 1000W, hiệu 14 Trường THCS Bính Thuận Giáo viên: Lương Văn Minh điện thế nguồn là 220V. cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K GỢI Ý: + Tính nhiệt lượng ấm nhôm và nước thu vào: Qthu (theo C1,C2, m1, m2 và t) + Tính nhiệt lượng do dây điện trở ấm tỏa ra trong 40phút: Qtỏa theo P,t. + Tính hiệu suất của ấm. Đs: 71%. Câu 4. Người ta mắc hai điện trở R1= R2=50 lần lượt bằng hai cách nối tiếp và song song rồi nối vào mạch điện có hiệu điện thế U= 100V. a) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trong mỗi trường hợp. b) Xác định nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở trong hai trường hợp trong thời gian 30phút. Có nhận xét gì về kết quả tìm được. GỢI Ý: a) Khi (R1 nt R2): tính I1, I2. +) Khi (R1// R2): tính I1’, I2’. b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở khi (R1 nt R2); (R1// R2). Lưu ý: R1= R2<=> Q1?Q2. Q '1 Q2 '  Lập tỉ số: tính ra kết quả rồi đưa ra nhận xét. Q1 Q2 Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) thì I1 = I2 = 1A. + Khi (R1// R2) thì I1’= I2’ = 2A. b) 9000J. Câu 5. Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai. Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A. a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. b) Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch. c) Tính công suất điện của mạch và điện năng sử dụng trong 5giờ. d) Để có công suất của cả đoạn là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi mắc song song lại với dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên. Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó. GỢI Ý:a) Tính IAB theo 2 dòng mạch rẽ. U b.+ Dựa vào công thức R= để tính R1 , R2. I + Tính RAB c, Tính P theo U, I. + Tính A theo P,t. a) Gọi R'2 là điện trở của đoạn dây bị cắt. + Tính I’ qua đoạn mạch (R1//R2) theo P’,U. + Tính R’ABtheo U,I’. R .R ' + Tính R’2 Từ R’AB= 1 2 ' R1  R2 + Tính điện trở của đoạn dây cắt : RC= R2 - R’2. Đs: a) 6A; b) 30; 60; 20; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15 Câu 6. Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới 1 gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng tiết diện 0,5mm2.Hiệu điện thế cuối đường dây(tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-8m. a) Tính điện trở của toàn bộ dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình. b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong 30 ngày ra đơn vị kW.h. GỢI Ý: Trường THCS Bính Thuận 15 Giáo viên: Lương Văn Minh a) Tính điện trở R của toàn bộ đường dây theo ,l,S. b) Tính cường độ dòng điện I qua dây dẫn theo P,U. + Tính nhiệt lượng Q tỏa ra trên đường dây theo I,R,t ra đơn vị kW.h. Đs: a) 1,36; b) 247 860J = 0,069kWh. 3. Luyện tập. Câu 7. Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R =120 và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là 2,4A. a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 25 giây. b) Dùng bếp trên để đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu là 250C thì thời gian đun nước là 14 phút. Tính hiệu suất của bếp, coi rằng nhiệt lượng cần đun sôi nước là có ích, cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/ kg.K. Đs: a) 17280J. b) 54,25%. Câu 8. Dây xoắn của một bếp điện dài 12m, tiết diện 0,2mm 2 và điện trở suất là 1,1.10-6m. a) Tính điện trở của dây xoắn và nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian 10 phút, khi mắc bếp điện này vào hiệu điện thế 220V. b) Trong thời gian 10 phút bếp này có thể đun sôi bao nhiêu lít nước từ nhiệt độ 240C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kg.K. Bỏ qua mọi sự mất mát nhiệt. Đs: a) 60, 440000J; b) 1,4l nước. Câu 9. Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R1 và R2 để đun một lượng nước. Nếu chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sôi. Nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sôi. Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi: a) Mắc R1 nối tiếp với R2. b) Mắc R1 song song với R2. Coi hiệu điện thế U của nguồn là không đổi. Đs: a) 35 phút; b)  7 phút. Câu 10. Trên một điện trở dùng để đun nước có ghi 220V – 484W. Người ta dùng dây điện trở trên ở hiệu điện thế 200V để đun sôi 4 lít nước từ 30 0C đựng trong một nhiệt lượng kế. a) Tính cường độ dòng điện qua điện trở lúc đó. b) Sau 25 phút, nước trong nhiệt lượng kế đã sôi chưa? c) Tính lượng nước trong nhiệt lượng kế để sau 25 phút thì nước sôi. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt. Đs: a) 2A ; b) Chưa sôi được; c) 2 lít. Câu 11. Có hai dây dẫn tiết diện như nhau S = 0,1 mm 2, một dây bằng đồng có điện trở suất là 1,7.10-8m, một dây bằng nicrôm có điện trở suất là 1,1. 10 -6m. Dây nicrôm có chiều dài ln = 80cm. a) Tính điện trở của dây nicrôm. Muốn dây đồng cũng có điện trở như vậy thì chiều dài ld của nó phải bằng bao nhiêu? b) Người ta mắc nối tiếp hai dây dẫn(có chiều dài l n và ld ), rồi mắc chúng vào hiệu điện thế 110V. Tính nhiệt lượng mỗi dây dẫn tỏa ra chung 1 phút. c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trong 1 phút trên mỗi cm của từng dây dẫn. Trong thực tế người ta thấy một dây dẫn vẫn nguội và một dây rất nóng. Hãy giải thích tại sao? Đs: a) 52 m; 16 b) 20 625J; c) Ql = 25 781J; Qd = 396J. Trường THCS Bính Thuận Giáo viên: Lương Văn Minh Nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi cm của dây nicrôm lớn gấp 65,1 lần nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi cm của dây đồng. Nhiệt từ dây đồng tỏa ra không khí nhanh hơn từ dây nicrôm ra không khí. Vì vậy dây đồng vẫn mát trong khi dây nicrôm rất nóng. Câu 12. Có ba điện trở được mắc như sơ đồ hình bên. Trong cùng khoảng thời gian, khi có dòng điện chạy qua thì điện trở nào tỏa 100 nhiệt lượng nhỏ nhất, lớn nhất? Giải thích tại B A sao? Đs: 68 600 đồng. 20 30 GỢI Ý: + Gọi I là cường độ dòng điện qua điện trở 100, khi đó cường độ dòng điện qua điện trở 20  va 30 là so với I như thế nào? + Dựa vào công thức Q = RI2t để tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở. Đs: Q3 > Q1 > Q2. ( Điện trở 30 tỏa ra nhiệt lượng lớn nhất, điện trở 20 tỏa ra nhiệt lượng nhỏ nhất). Câu 13. Một bếp điện gồm hai điện trở R1 và R2. Với cùng một hiệu điện thế và cùng một ấm nước, nếu dùng điện trở R 1 thì nước trong ấm sôi sau thời gian t 1 = 30 phút, nếu dùng điện trở R2 thì nước trong ấm sôi sau thời gian t2 = 20 phút. Coi điện trở thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ, nhiệt năng tỏa ra môi trường tỉ lệ với điện năng cung cấp cho bếp. Hỏi sau bao lâu nước trong ấm sẽ sôi nếu dùng cả hai điện trở trong hai trường hợp sau: a) Hai điện trở mắc nối tiếp. b) Hai điện trở mắc song song. ĐS : a) 50 phút.b) 12 phút. IV. MỘT SỐ BÀI TẬP NÂNG CAO: M UMN R1 D R2 Câu 1: Cho mạch điện MN như hình vẽ dưới đây, hiệu điện thế ở hai đầu mạch điện không đổi UMN = 7V; các điện trở R1 = 3 và R2 = 6 . AB là một dây dẫn điện có chiều dài 1,5m tiết diện không đổi N A A C B S = 0,1mm2, điện trở suất  = 4.10-7 m ; điện trở của ampe kế A và các dây nối không đáng kể : a/ Tính điện trở của dây dẫn AB ? b/ Dịch chuyển con chạy c sao cho AC = 1/2 BC. Tính cường độ dòng điện qua ampe kế ? c/ Xác định vị trí con chạy C để Ia = 1/3A ? Hướng dẫn giải: l a. Đổi 0,1mm2 = 1. 10-7 m2. Áp dụng công thức tính điện trở R   . ; thay số và tính  RAB = 6 S 1 BC b. Khi AC   RAC = .RAB  RAC = 2 và có RCB = RAB - RAC = 4 2 3 Trường THCS Bính Thuận 17 Giáo viên: Lương Văn Minh R1 R 3  2  Xét mạch cầu MN ta có nên mạch cầu là cân bằng. Vậy IA = 0 R AC RCB 2 c. Đặt RAC = x ( ĐK : 0  x  6 ) ta có RCB = ( 6 - x ) 3.x 6.(6  x)  * Điện trở mạch ngoài gồm ( R1 // RAC ) nối tiếp ( R2 // RCB ) là R  =? 3  x 6  (6  x ) U * Cường độ dòng điện trong mạch chính : I   ? R 3. x .I = ? * Áp dụng công thức tính HĐT của mạch // có : UAD = RAD . I = 3 x 6.(6  x) .I = ? Và UDB = RDB . I = 12  x * Ta có cường độ dòng điện qua R1 ; R2 lần lượt là : I1 = U AD =? R1 và I2 = U DB =? R2 + Nếu cực dương của ampe kế gắn vào D thì : I1 = Ia + I2  Ia = I1 - I2 = ? (1) Thay Ia = 1/3A vào (1)  Phương trình bậc 2 theo x, giải PT này được x = 3 ( loại giá trị -18) + Nếu cực dương của ampe kế gắn vào C thì : Ia = I2 - I1 = ? (2) Thay Ia = 1/3A vào (2)  Phương trình bậc 2 khác theo x, giải PT này được x = 1,2  ( loại 25,8 vì > 6 ) * Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số AC R AC  = ?  AC = 0,3m CB RCB r U Câu 2: Cho mạch điện sau Cho U = 6V , r = 1 = R1 ; R2 = R3 = 3 biết số chỉ trên A khi K đóng bằng 9/5 số chỉ R1 R3 R2 K R4 của A khi K mở. Tính : a/ Điện trở R4 ? b/ Khi K đóng, tính IK ? Hướng dẫn giải: * Khi K mở, cách mắc là ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 )  Điện trở tương đương của mạch ngoài là U 4(3  R4 ) R r   Cường độ dòng điện trong mạch chính : I = 1  4(3  R4 ) . Hiệu điện thế 7  R4 7  R4 giữa hai điểm A và B là UAB = Thay số ta được I = ( R1  R3 )( R2  R4 ) ( R1  R3 ).I U AB .I  I4 =   R1  R2  R3  R4 R2  R4 R1  R2  R3  R4 4U 19  5 R4 * Khi K đóng, cách mắc là (R1 // R2 ) nt ( R3 // R4 )  Điện trở tương đương của mạch ngoài là 18 Trường THCS Bính Thuận A Giáo viên: Lương Văn Minh U 9  15R4 R ' r   Cường độ dòng điện trong mạch chính lúc này là : I’ = 1  9  15 R4 . Hiệu 12  4 R4 12  4 R4 điện thế giữa hai điểm A và B là UAB = Thay số ta được I’ = R3 .R4 R .I ' U .I '  I’4 = AB  3  R3  R4 R4 R3  R4 12U 21  19 R4 * Theo đề bài thì I’4 = 9 .I 4 ; từ đó tính được R4 = 1 5 b/ Trong khi K đóng, thay R4 vào ta tính được I’4 = 1,8A và I’ = 2,4A  UAC = RAC . I’ = 1,8V  I’2 = U AC 0,6 A . Ta có R2 I’2 + IK = I’4  IK = 1,2A Câu 3: Một hộp kín chứa một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 150V và một điện trở r = 2. Người ta mắc vào hai điểm lấy điện A và B của hộp một bóng đèn A U B Đ X r Rb Đ có công suất định mức P = 180W nối tiếp với một biến trở có điện trở Rb ( Hvẽ ) 1. Để đèn Đ sáng bình thường thì phải điều chỉnh Rb = 18. Tính hiệu điện thế định mức của đèn Đ ? 2. Mắc song song với đèn Đ một bóng đèn nữa giống hệt nó. Hỏi để cả hai đèn sáng bình thường thì phải tăng hay giảm Rb ? Tính độ tăng ( giảm ) này ? 3. Với hộp điện kín trên, có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu bóng đèn như đèn Đ ? Hiệu suất sử dụng điện khi đó là bao nhiêu phần trăm ? Hướng dẫn giải: 1. Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính thì U.I = P + ( Rb + r ).I2 ; thay số ta được một phương trình bậc 2 theo I : 2I2 - 15I + 18 = 0 . Giải PT này ta được 2 giá trị của I là I1 = 1,5A và I2 = 6A. + Với I = I1 = 1,5A  Ud = P = 120V ; Id + Làm tương tự với I = I2 = 6A  Hiệu suất sử dụng điện trong trường hợp này là : H= p 180  20  nên quá thấp  loại bỏ nghiệm I2 = 6A U .I 150.6 Trường THCS Bính Thuận 19 Giáo viên: Lương Văn Minh 2. Khi mắc 2 đèn // thì I = 2.Id = 3A, 2 đèn sáng bình thường nên: Ud = U - ( r + Rb ).I  Rb ?  độ giảm của Rb ? ( ĐS : 10 ) 3. Ta nhận thấy U = 150V và Ud = 120V nên để các đèn sáng bình thường, ta không thể mắc nối tiếp từ 2 bóng đèn trở lên được mà phải mắc chúng song song. Giả sử ta mắc // được tối đa n đèn vào 2 điểm A & B  cường độ dòng điện trong mạch chính I = n . Id . Ta có U.I = ( r + Rb ).I2 + n . P  U. n . Id = ( r + Rb ).n2 .I2d + n . P  U.Id = ( r + Rb ).n.Id + P  Rb = U .I d  P n.I d 2  r 0  n  U .I d  P r .I d + Hiệu suất sử dụng điện khi đó bằng : H = 2 150.1,5  180  10  n max = 10 khi Rb = 0 2.(1,5) 2 Ud = U 80  Câu 4. Cho mạch điện như hình vẽ U = 60V, R1 = R3 = R4 = 2, R2 = 10 , R6 = 3,2. Khi đó dòng điện qua R5 là 2A và có chiều như hình vẽ. Tìm R5? Hướng dẫn giải: R1 I1 C I3 R3 I5 A R5 E Tại nút C. I3 +I5 = I1 => I3 = I1- 2 I6 R6 B I4 Tại nút D. I2 +I5 = I4 => I4 = I2+2 I2 UAE = U1 + U3= U2 + U4 => 2I1+2( I1- 2) = 10 I2 + 2( I2 + 2) R2 D R4 => 4I1 = 12I2 + 8 => I1 = 3I2 + 2 dòng điện qua R6 : I6 = I1 + I2 = 4I2 + 2 Ta có UAB = UAE + U6 => I2 = 2A => I1= 8A U5 = UCD = - UAC + UAD = - U1 + U2 = 4V Vậy điện trở R5 là 2 Ôm Câu 5: Một ấm đun nước bằng điện có 3 dây lò xo, mỗi cái có điện trở R=120  , được mắc song song với nhau. Ấm được mắc nối tiếp với điện trở r=50  và được mắc vào nguồn điện. Hỏi thời gian cần thiết để đun ấm đựng đầy nước đến khi sôi sẽ thay đổi như thế nào khi một trong ba lò xo bị đứt? Hướng dẫn giải: *Lúc 3 lò xo mắc song song: 20 Trường THCS Bính Thuận
- Xem thêm -