Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Trung học cơ sở Lớp 9 Các dạng bài tập bdhsg môn vật lý 9 (phần điện học)...

Tài liệu Các dạng bài tập bdhsg môn vật lý 9 (phần điện học)

.DOC
38
17433
150

Mô tả:

ĐIỆN HỌC A/. Tóm tắt kiến thức 1/. Muốn duy trì một dòng điện lâu dài trong một vật dẫn cần duy trì một điện trường trong vật dẫn đó. Muốn vậy chỉ cần nối 2 đầu vật dẫn với 2 cực của nguồn điện thành mạch kín. Càng gần cực dương của nguồn điện thế càng cao. Quy ứơc điện thế tại cực dương của nguồn điện , điện thế là lớn nhất , điện thế tại cực âm của nguồn điện bằng 0. Quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương, Theo quy ước đó ở bên ngoài nguồn điện dòng điện có chiều đi từ cực dương, qua vật dẫn đến cực âm của nguồn điện (chiều đi từ nơi có điện thế cao đến nơi có diện thế thấp). Độ chênh lệch về điện thế giữa 2 điểm gọi là hiệu điện thế giữa 2 điểm đó : V A-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) 2/. Mạch điện: a. Đoạn mạch điện mắc song song: *Đặc điểm: mạch điện bị phân nhánh, các nhánh có chung điểm đầu và điểm cuối. Các nhánh hoạt động độc lập. *Tíh chất: 1. Uchung 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 thành phần R=R1+R2+...+Rn -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. - từ t/3  điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần. b. Đoạn mạch điện mắc 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 2. U=U1+U2+....+Un. 3. R=R1+R2+,...Rn. 1 *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. C/ MẠCH CẦU: Mạch cầu có thể phân làm hai loại: * Mạch cầu cân bằng (Dùng trong phép đo lường điện). I5 = 0 ; U5 = 0 * Mạch cầu không cân bằng Trong đó mạch cầu không cân bằng được phân làm 2 loại: - Loại có một trong 5 điện trở bằng không (ví dụ một trong 5 điện trở đó bị nối tắt, hoặc thay vào đó là một ampe kế có điện trở ằng không ). Khi gặp loại bài tập này ta có thể chuyển mạch về dạng quen thuộc, rồi áp dụng định luật ôm để giải. - Loại mạch cần tổng quát không cân bằng có đủ cả 5 điện trở, thì không thể giải được nếu ta chỉ áp dụng định luật Ôm, loại bài tập này được giải bằng phương pháp đặc biệt (được trình bày ở mục 2.3) R1 R2 - Vậy điều kiện để cân bằng là gì? R5 Cho mạch cầu điện trở như (H - 1.1) R3 R4 1 - Nếu qua R5 có dòng I5 = 0 và U5 = 0 thì các điện trở nhánh lập A B thành tỷ lệ thức : (H : 1-1) R1 R2  = n = const R3 R4 2 - Ngược lại nếu có tỷ lệ thức trên thì I5 = 0 và U5 = 0, ta có mạch cầu cân bằng. Tóm lại: Cần ghi nhớ + Nếu mạch cầu điện trở có dòng I 5 = 0 và U5 = 0 thì bốn điện trở nhánh của mạch cầu lập thành tỷ lệ thức: 2 R1 R2   n (n là hằng số) R3 R4 (*) (Với bất kỳ giá trị nào của R5.). Khi đó nếu biết ba trong bốn điện trở nhánh ta sẽ xác định được điện trở còn lại. * Ngược lại: Nếu các điện trở nhánh của mạch cầu lập thành tỷ lệ thức tên, ta có mạch cầu cân bằng và do đó I5 = 0 và U5 = 0. + Khi mạch cầu cân bằng thì điện trở tương đương của mạch luôn được xác định và không phụ thuộc vào giá trị của điện trở R 5 . Đồng thời các đại lượng hiệu điện thế và không phụ thuộc vào điện trở R5 . Lúc đó có thể coi mạch điện không có điện trở R5 và bài toán được giải bình thường theo định luật ôm. + Biểu thức (*) chính là điều kiện để mạch cầu cân bằng. PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐIỆN TRỞ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MẠCH CẦU: - Tính điện trở tương đương của một mạch điện là một việc làm cơ bản và rất quan trọng, cho dù đầu bài có yêu cầu hay không yêu cầu, thì trong quá trình giải các bài tập điện ta vẫn thường phải tiến hành công việc này. Với các mạch điện thông thường, thì đều có thể tính điện trở tương đương bằng một trong hai cách sau. + Nếu biết trước các giá trị điện trở trong mạch và phân tích được sơ đồ mạch điện (thành các đoạn mắc nối tiếp, các đoạn mắc song song) thì áp dụng công thức tính điện trở của các đoạn mắc nối tiếp hay các đoạn mắc song song. + Nếu chưa biết hết các giá trị của điện trở trong mạch, nhưng biết được Hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua đoạn mạch đó, thì có thể tính điện trở tương đương của mạch bằng công thức định luật Ôm. (I  U U  R  ) R I - Tuy nhiên với các mạch điện phức tạp như mạch cầu, thì việc phân tích đoạn mạch này về dạng các đoạn mạch mới nối tiếp và song song là không thể được. Điều đó cũng có nghĩa là không thể tính điện trở tương đương của mạch cầu bằng cách áp dụng, các công thức tính điện trở của đoạn mạch mắc nối tiếp hay đoạn mạch mắc song song. Vậy ta phải tính điện trở tương đương của mạch cầu bằng cách nào? 3 * Với mạch cầu cân bằng thì ta bỏ qua điện trở R5 để tính điện trở tương đương của mạch cầu. * Với loại mạch cầu có một trong 5 điện trở bằng 0, ta luôn đưa được về dạng mạch điện có các đoạn mắc nối tiếp, mắc song song để giải. * Loại mạch cầu tổng quát không cân bằng thì điện trở tương đương được tính bằng các phương pháp sau: a - Phương pháp chuyển mạch: Thực chất là chuyển mạch cầu tổng quát về mạch điện tương đương (điện trở tương đương của mạch không thay đổi). Mà với mạch điện mới này ta có thể áp dụng các công thức tính điện trở của đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song để tính điện trở tương đương. - Muốn sử dụng phương pháp này trước hết ta phải nắm được công thức chuyển mạch (chuyển từ mạch sao thành mạch tam giác và ngược lại từ mạch tam giác thành mạch sao) Công thức chuyển mạch - Định lý Kennơli. + Cho hai sơ đồ mạch điện, mỗi mạch điện được tạo thành từ ba điện trở (H21-a mạch tam giác ()) A’ (H.21b - Mạch sao (Y) R’3 A R1 R2 R’2 B C R ’1 B’ (H - 2.1a) C’ (H- 2.1b) Với các giá trị thích hợp của điện trở có thể thay thế mạch này bằng mạch kia, khi đó hai mạch tương đương nhau. Công thức tính điện trở của mạch này theo mạch kia khi chúng tương đương nhau như sau: * Biến đổi từ mạch tam giác R1, R2, R3 thành mạch sao R’1, R’2, R’3 R '1  R2 .R3 R1  R2  R3 (1) 4 R '2  R1.R3 R1  R2  R3 (2) R '3  R1.R2 R1  R2  R3 (3) (ở đây R’1, R’2, R’3 lần lượt ở vị trí đối diện với R1,R2, R3) * Biến đổi từ mạch sao R’1, R’2, R’3 thành mạch tam giác R1, R2, R3 R1  R1.R2  R2.R3  R1.R3 R '1 (4) R2  R1.R2  R2.R3  R1.R3 R' 2 (5) R3  R1.R2  R2.R3  R1.R3 R'3 (6) *Xét ví dụ cụ thể: R1 R2 Cho mạch điện như hình vẽ: (H . 2.3a) .Biết R1 = R3 = R5 = 3  A R2 = 2 ; R4 = 5  R5 R3 B R4 Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB (H. 2.3a) Lời giải a- Tính RAB = ? * Chuyển mạch. + Cách 1: Chuyển mạch tam giác R1; R3 ; R5 thành mạch sao R’1 ; R’3 ; R’5 (H. 2.3b) R1 R .R 3.3 ' 1. 3 Ta có: R5  R  R  R  3  3  3 1() 1 2 3 R2 R3' 5 R3'  R1.R5 1() R1  R3  R5 R5' R1'  R3 .R5 1() R1  R3  R5 R3 R1' R5 R4 Suy ra điện trở tương đương của đoạn mạch AB là : RAB (H . 2.3b) ( R3'  R2 )( R1'  R4 ) (1  2)(1  5) R  ' 1  ' ( R1  R2 )  ( R1  R4 ) (1  2)  (1  5) ' 5 RAB = 3  + Cách 2: Chuyển mạch sao R1; R2; R5 thành mạch tam giác R1' ; R2' ; R3' R5' (H . 2.3c) Ta có: R1'   R1R2  R2 .R5  R1. R5 R1 R2' R1' 3.2  2.3  3.3 7 3 R2'  R5'  R1.R  R2 .R5 R1.R5 R2 R1.R  R2 .R5 R1.R5 R5 R3 10,5() (H. 2.3c) R4  7 ( ) Suy ra: R2' .R3 R1' .R4  ) R2'  R3 R1'  R4  3() R2' .R3 R1' .R4 ' R5  '  R2  R3 R1'  R4 R5' ( R AB B. BÀI TẬP : Bài 1: Cho đoạn mạch AB có hiệu điện thế U không đổi gồm có hai điện trở R1=20  và R2 mắc nối tếp.Người ta đo được hiệu điện thế trên R1 là U1=40V.Bây giờ người ta thay điện trở R1 bởi một điện trở R’1=10  và người ta đo được hiệu điện thế trên nó là U’1=25V.Hãy xác định hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và điện trở R2. GIẢI Cường độ dòng điện qua điện trở R1 laØ:I1=U1/R1=40/20=2A. 6 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch ab là:U=(R1+R2).I1=(20+R2).2 (1) Cường độ dòng điện qua điện trở R’1 là:I’1=U1’/R’1=25/10=2,5A. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch ab là:U=(R’1+R2).I’1=(10+R2).2,5 (2) Từ (1) và(2),ta có pt:U=(20+R2).2 và U=(10+R2).2,5 Giải ra ta được :U=100V và R2=30  . Bài 2:Có ba điện trở R1,R2 vaØ R3 .Khi mắc chúng nối tiếp với nhau,thì khi đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U=110V dòng điện trong mạch có cường độ là I1=2A.Nếu chỉ mắc nối tiếp R1vaØ R2 thì cường độ dòng điện trong mạch gồm R1vaØ R2 là I2=5,5A.Còn nếu mắc nối tiếp R1 và R3 thì với hiệu điện thế U cường độ dòng điện trong mạch gồm R1 và R3 là I3=2,2A.Tính R1,R2 vaØ R3. GIẢI Khi mắc nối tiếp cả 3 điện trở thì :R1 +R2 +R3 =U/I1=110/2=55  . (1) Khi mắc nối tiếp R1vaØ R2 thì : R1 +R2 =U/I2=110/5,5=20  . (2) Khi mắc nối tiếp R1vaØ R3 thì : R1 +R3=U/I3=110/2,2=50  . (3) TưØ (1),(2) VÀ (3) ta có hệ pt : R1 +R2 +R3=55 R1 +R2=20 R1 +R3=50 Giải ra,ta được :R1=15  ,R2=5  ,R3=35  . Bài 3:Giữa hai điểm MN của mạch điện có hiệu điện thế luôn luôn không đổi và bằng 12V,người ta mắc nối tiếp hai điện trở R1=10  và R2=14  . a)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b)Tính cường độ dòng điện chính,cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiẹu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. c)Mắc thêm điện trở R3 nối tiếp với hai điện trở trên.dùng vôn kế đo được hiệu điện thế giữa hai đầu R3 là U3=4V.Tính điện trở R3. GIẢI a)Điện trở tương đương của đoạn mạch :R=R1+R2=24  . b)Cường độ dỏng điện mạch chính :I=U/R=12/24=0,5A. Vì R1 nt R2  I1=I2=I=0,5A. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở :U1=I1R1=0,5.10=5V, U2=I2R2 =0,5.14=7V. c)Vì đoạn mạch nối tiếp ,ta có :UMN=UMP+UPN  UMP =UMN-UPN=UNM-U3=12-4=8V. Cường độ dòng điện trong mạch chính :I’=UMP/RMP=8/24=1/3A. Aùp dụng định luật ôm cho đoạn mạch PN :I’=U3/R3=12  . 7 M P R1 N R2 R3 V Bài 4 : Cho hai điện trở,R1= 20  chịu được cường độ dòng điện tối đa là 2A và R2= 40  chịu được cường độ dòng điện tối đa là 1,5A. a) Hỏi nếu mắc nối tiếp hai điện trở này vào mạch thì phải đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu ? b) Hỏi nếu mắc song song hai điện trở này vào mạch thì phải đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu ? GIẢI a)Vì R1 chịu được dòng điện tối đa là 2A,R2 chịu được dòng điện trối đa là 1,5A.Khi R1 mắc nối tiếp với R2 thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ.Do đó ,muốn cả hai điện trở không bị hỏng thì cường độ dòng điện tối đa trong mạch phải là I=I2=1,5A. Điện trở tương đương của đoạn mạch là:R12=R1+R2=20+40=60  . Vậy hiệu điện thế tối đa đặt vào hai đầu đoạn mạch là:U=I.R12=1,5.60=90V b) Hiệu điện thế tối đa giữa hai đầu R1 là : U1 = I1.R1 = 2.20 = 40V. Hiệu điện thế tối đa giữa hai đầu R2 là : U2= I2.R2 = 1,5.40 = 60V. Vậy hiệu điện thế tối đa được phép đặt vào hai đầu đoạn mạch khi hai điện trở mắc song song là :U = U1 = 40V. Bài 5 : Mắc hai điện trở R1,R2 vào hai điểm A,B có hiệu điện thế 90V.Nếu mắc R1 và R2 nối tiếp thì dòng điện của mạch là 1A.Nếu mắc R1 và R2 song song thì dòng điện của mạch chính là 4,5A.Tính R1 và R2 . GIẢI Khi mắc nối tiếp ta có : Rnt = R1+R2 = U/I =90/1 = 90  . Khi mắc song,ta có :Rss = R1.R 2 = R1  R 2 U/I’= 90/4,5 = 20  . Vậy ta có hệ sau : R1+R2 = 90 (1) và R1.R2 = 1800 (2) .Giải ra, ta được : R1= 30  ,R2= 60  . Hoặc R1= 60  , R2 = 30  . Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = R3 = R4 = 4 R1 8 C R2 R2 = 2 U = 6V a) Khi nối giữa A và D một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu. Biết RV rất lớn. b) Khi nối giữa A và D 1 ampe kế thì ampe kế chỉ bao nhiêu? Biết RA rất nhỏ Tính điện trở tương đương của mạch trong từng trường hợp. R3 .B  A D R4 /U / + - Giải a) Do RV rất lớn nên có thể xem mạch gồm [(R3 nt R4)// R2] nt R1 Ta có: R34 = R3 + R4 = 4 + 4 = 8() R34 . R2 8.2 R1 C R2 RCB = = = 1,6 ()  R34 + R2 8+2 Rtđ = RCB + R1 = 1,6 + 4 = 5,6 () R3 U 6 R4 I = I1 = = = 1,07 (A) A V  Rtđ 5,6 D UCB = I. RCB = 1,07. 1,6 = 1,72 (V) Cường độ dòng điện qua R3 và R4 /U / UCB 1,72 + ) I = = = 0,215 (A) R34 8 Số chỉ của vôn kế: UAD = UAC + UCD = IR1 + I)R3 = 1,07. 4 + 0,215.4 = 5,14 (V) b) Do RA rất nhỏ  A  D mạch gồm [(R1// R3)nt R2] // R4 Ta có: R1.R3 R13 = 4.4 = R1 = 2() 9 C I2 R2 B R1 + R3 4 + 4 I1 R = R13 + R2 = 2 + 2 = 4() R3 U 6 AD I2 = = = 1,5 A I3 I4 R4 ) R 4 V13 = I2. R13 = 1,5. 2 = 3V U13 3 /U / I1 = = = 0,75 A + R1 4 U 6 I4 = = = 1,5 A R4 4  I = I2 + I4 = 1,5 + 1,5 = 3A Số chỉ của ampe kế là: Ia = I - I1 = 3 - 0,75 = 2,25 (A) ) U Rtđ = 6 = I B = 2 () 3 Bài 6 : Mắc hai điện trở R1,R2 vào hai điểm A,B có hiệu điện thế 90V.Nếu mắc R1 và R2 nối tiếp thì dòng điện của mạch là 1A.Nếu mắc R1 và R2 song song thì dòng điện của mạch chính là 4,5A.Tính R1 và R2 . GIẢI Khi mắc nối tiếp ta có : Rnt = R1+R2 = U/I =90/1 = 90  . Khi mắc song,ta có :Rss = R1.R 2 R1  R 2 = U/I’= 90/4,5 = 20  . Vậy ta có hệ sau : R1+R2 = 90 (1) và R1.R2 = 1800 (2) .Giải ra, ta được : R1= 30  ,R2= 60  . Hoặc R1= 60  , R2 = 30  . Bài 7 : Một dây dẫn có điện trở 180  . Hỏi phải cắt dây dẫn nói trên thành mấy đoạn bằng nhau để khi mắc các đoạn đó song song với nhau , ta được điện trở tương đương của toàn mạch là 5  .(cho rằng dây dẫn nói trên có tiết diện đều). GIẢI Giả sử dây dẫn nói trên được cắt thành n đoạn . Điện trở của mỗi đoạn dây : R = 180/n 10 Vì n đoạn dây trên được mắc song song nhau , nên ta có : 1 1 1 1 n n2 180    ...    hayRtd  2 Rtd R1 R2 Rn 180 180 n n (1) mà Rtđ = 5  (1) 180 180  n2   36  Rtñ 5 n=6 Vậy dây nói trên được cắt ra thành 6 đoạn bằng nhau. Bài 8 : Cho đoạn mạch như sơ đồ hình vẽ . Biết R 1 = 10  ,R2 = 15  ,R3 = 25  ,R4 = R5 = 20  . Cường độ dòng điện qua R3 là I3 = 0,3A.Tính : a.Điện trở đoạn AB b.Cường độ dòng điện qua các điện trở và qua mạch chính . c.Hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở và các đoạn mạch AB, AD và DE. R2 D R3 R1 C A+ R5 R4 B- E GIẢI a. Điện trở đoạn AB : RAB = R1 + R2345 = 10 + 20 = 30  . b. Cường độ dòng điện qua các điện trở và qua mạch chính : I23 = I2 = I3 = 0,3A (vì R2 nt R3), I45 = I4 = I5 = I23 = 0,3A (vì R23 = R45), IAB = I1 = I23 + I45 = 0,3 + 0,3 = 0,6A. c. Hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở và các đoạn mạch AB, AD và DE : U1 = I1.R1 = 0,6.10=6V, U2 = I2.R2 = 0,3.15=4,5V , U3 = I3.R3 = 0,3.25=7,5V. U4 = U5 = I5.R5 = 0,3.20=6V. UAB = IAB.RAB = 0,6.30=18V. UAD = UAC + UCD = U1 + U2 = 6 + 4,5 = 10,5V,UDE=UDC+UCE= -U2 + U5 = -4,5+6=1,5V. Bài 9 :Cho mạch điện như hình vẽ: 11 R1 = 6, U = 15V. R0 R1 Bóng đèn có điện trở R2 = 12  R2 + và hiệu điện thế định mức là 6V.  U - a,Hỏi giá trị R0 của biến trở tham gia vào mạch điện phải bằng bao nhiêu để đèn sáng bình thường? b, Khi đèn sáng bình thường nếu dịch chuyển con chạy về phía phải thì độ sáng của đèn thay đổi ra sao? Giải R .R 6.12 1 2 a/ R1,2= R  R  6  12 4 1 2 Khi đền sáng bình thường Uđ = U12 đạt giá trị định mức, ta có U12 = 6(A) U 6 12 Ta có: IM = Ib = R  4 1,5 12 Từ đó RTM= U 15  10 I 1,5 Mà R0 = RTM – R12 = 10 – 4 = 6  c/ Khi dịch chuyển con chạy về phìa phải thì R 0 tăng  RTM tăng. UM không đổi nên Ic = U R giảm. Mà Uđ =U12 = IC.R12 giảm. Vậy đèn sáng yếu hơn bình thường. Bài 10 Cho mạch điện như hình vẽ. Biết UAB = 18V không đổi cho cả bài toán, bóng đèn Đ1 ( 3V 3W ) Bóng đèn Đ2 ( 6V - 12W ) . Rb là giá trị của biến trở Và con chạy đang ở vị trí C để 2 đèn sáng bình thường : UAB 1) Đèn Đ1 và đèn Đ2 ở vị trí nào trong mạch ? r 2) Tính giá trị toàn phần của biến trở và vị trí (2) (1) con chạy C ? 3) Khi dịch chuyển con chạy về phía N thì độ sáng của hai đèn thay đổi thế nào ? M Giải 1) Có I1đm = P1 / U1 = 1A và I2đm = P2 / U2 = 2A. 12 Rb C N Vì I2đm > I1đm nên đèn Đ1 ở mạch rẽ ( vị trí 1) còn đèn Đ2 ở mạch chính ( vị trí 2 ) . 2) Đặt I Đ1 = I1 và I Đ2 = I2 = I và cường độ dòng điện qua phần biến trở MC là Ib + Vì hai đèn sáng bình thường nên I1 = 1A ; I = 2A  Ib = 1A . Do Ib = I1 = 1A nên U1 RMC = R1 = I = 3 1 R .R 1 MC + Điện trở tương đương của mạch ngoài là : Rtđ = r + R  R  ( Rb  RMC )  R2 r  Rb  1,5 1 MC U AB + CĐDĐ trong mạch chính : I = R 2  Rb = 5,5 . td Vậy C ở vị trí sao cho RMC = 3 hoặc RCN = 2,5 .3) Khi dịch chuyển con chạy C về phía N thì điện trở tương đương của mạch ngoài giảm  I ( chính ) tăng  Đèn Đ2 sáng mạnh lên. Khi RCM tăng thì UMC cũng tăng ( do I1 cố định và I tăng nên Ib tăng )  Đèn Đ1 cũng sáng mạnh lên. Bài 11 Một hộp kín chứa nguồn điện không đổi có hiệu điện thế U và một điện trở thay đổi r ( Hvẽ ). r A U B Khi sử dụng hộp kín trên để thắp sáng đồng thời hai bóng đèn Đ1 và Đ2 giống nhau và một bóng đèn Đ3, người ta nhận thấy rằng, để cả 3 bóng đèn sáng bình thường thì có thể tìm được hai cách mắc : + Cách mắc 1 : ( Đ1 // Đ2 ) nt Đ3 vào hai điểm A và B. + Cách mắc 2 : ( Đ1 nt Đ2 ) // Đ3 vào hai điểm A và B. a) Cho U = 30V, tính hiệu điên thế định mức của mỗi đèn ? b) Với một trong hai cách mắc trên, công suất toàn phần của hộp là P = 60W. Hãy tính các giá trị định mức của mỗi bóng đèn và trị số của điện trở r ? c) Nên chọn cách mắc nào trong hai cách trên ? Vì sao ? Giải a) Vẽ sơ đồ mỗi cách mắc và dựa vào đó để thấy : 13 + Vì Đ1 và Đ2 giống nhau nên có I1 = I2 ; U1 = U2 + Theo cách mắc 1 ta có I3 = I1 + I2 = 2.I1 = 2.I2 ; theo cách mắc 2 thì U3 = U1 + U2 = 2U1 = 2U2 . + Ta có UAB = U1 + U3 . Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính thì : I = I3 U3 = U - rI  1,5U3 = U - rI3  rI3 = U - 1,5U3 (1) U1 + + Theo cách mắc 2 thì UAB = U3 = U - rI’ ( với I’ là cường độ dòng điện trong mạch chính ) và I’ = I1 + I3  U3 = U - r( I1 + I3 ) = U - 1,5.r.I3 (2) ( vì theo trên thì 2I1 = I3 ) + Thay (2) vào (1), ta có : U3 = U - 1,5( U - 1,5U3 )  U3 = 0,4U = 12V  U1 = U2 = U3/2 = 6V b) Ta hãy xét từng sơ đồ cách mắc : * Sơ đồ cách mắc 1 : Ta có P = U.I = U.I3  I3 = 2A, thay vào (1) ta có r = 6 ; U3.I3 = 24W ; P1 = P2 = U1.I1 = U1.I3 / 2 = 6W P3 = * Sơ đồ cách mắc 2 : Ta có P = U.I’ = U( I1 + I3 ) = U.1,5.I3  I3 = 4/3 A, (2)  r = U  1,5U 3 I3 = 9 Tương tự : P3 = U3I3 = 16W và P1 = P2 = U1. I3 / 2 = 4W. c) Để chọn sơ đồ cách mắc, ta hãy tính hiệu suất sử dụng địên trên mỗi sơ đồ : + Với cách mắc 1 : H 1  U1  U 3 .100  U = 60 ; Với cách mắc 2 : H 1  U3 . 100  = U 40. + Ta chọn sơ đồ cách mắc 1 vì có hiệu suất sử dụng điện cao hơn. Bài 12: Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = R2 = R3 = 6  ; R4 = 2  UAB = 18 v a. Nối M và B bằng một vôn kế. Tìm số chỉ của vôn kế b. Nối M và B bằng 1 am pe kế điện trở không đáng kể. Tìm số chie của ampe kế, chiều dòng qua A. Giải a. Số chỉ của vôn kế. 14 Vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện không đi qua vôn kế. Sơ đồ mạch điện [(R2 nt R3) // R1] nt R4. - Số chỉ của ampe kế chỉ hiệu điện thế UMB. - Điện trở tương đương: R23 = R2 + R3 = 12  R1 R 23 R123 = R  R 4  1 23 RAB = R123 + R4 = 6  - Cường độ dòng điện qua mạch chính: IC  U AB 3 A R AB Hiệu điện thế: UNB = U4 = I4 . R4 = IC . R4 = 6 v UAN = UAB - UNB = 12 v - Cường độ qua R2 ; R3 : I 23  U AN 1 A R23 - Hiệu điện thế: UMN = U3 = I3 . R3 = 6 v - Số chỉ của vôn kế: uv = UMB = UMN + UNB = U3 + U4 = 12 v b. Số chỉ của ampe kế. Sơ đồ mạch: Bài 13: R3 R 4 Điện trở tương đương:R34 = R  R 1,5  3 4 Cho mạch điện ( hình vẽ ). Biết R1 = R3 = R4= 4  , R2= 2  , U = 6 V a. Nối A, D bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Tìm chỉ sốcủa vôn kế? 15 b. Nối A, D bằng một Ampe kế có điện trở không đáng kể. Tìm số chỉ của Ampe kế và điện trở tương đương của mạch. Giải a. Do vôn kế có điện trở rất lớn nên cường độ dòng điện qua nó xem như bằng không.Vậy ta có mạch điện: R1 nối tiếp R2 // ( R3 nt R4). suy ra R34 = R3 + R4 = 8  RCB = R R R  R  1,6  - Điện trở toàn mạch là R = R1 + RCB = 5,6  - Cường độ dòng qua điện trở R1 là : I1= U / R = 1,07 A suy ra UCB = RCB . I1 = 1,72 V - Do I3 =I4= UCB/ R34 = 0,215 A - Vôn kế chỉ UAD = UAC + U CD = I1 .R1 + I3 .R3 = 5,14 V. Vậy số chỉ của vôn kế là 5,14 V. b. Do điện trở của ampe kế không đáng kể nên ta có thể chập A, D lại. Lúc này mạch điện thành: ( R1// R3 ) nt R2 // R4 . R1 . R3 - R13= R  R = 2  1 3 - R123 = R2 + R13 = 4  R123 . R4 - Điện trở toàn mạch là R = R  R 2 123 4 Suy ra điện trở tương đương cua rmạch là 2  * Số chỉ của ampe kế chính là I3 +I4 - Dòng điện qua mạch chính có cường độ I = U / R = 3 A - I 4 = U / R4 = 1,5 A suy ra I2 =I – I4 = 1,5 A - U2 = I2 . R2 = 3 V suy ra U1 = U – U2 = 3V - I 3 = U3 / R3 = U1 / R3 = 0,75 A Vậy số chỉ của ampe kế là I3 + I4 = 2,25A Bài 14 : A R1 C Cho mạch điện như hình vẽ ¢ Đ1 B ¢ x Trong đó vôn kế có điện trở Đ2 16 K rất lớn. V X 1. Đèn 1 : 120V - 60W; Đèn 2 : 120V - 45W a) Tính điện trở và dòng điện định mức của mỗi bóng đèn. b) Mắc vào hai đầu A,B hiệu điện thế 240V. Tính điện trở R 1 để hai đèn sáng bình thường. 2. Thay đèn 1 và đèn 2 lần lượt bằng các điện trở R 2 và R3 sao cho R2 = 4R3. Khi mở và đóng khoá K vôn kế lần lượt chỉ hai giá trị U 1, U2. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu A,B theo U1 và U2. Giải 2 a) Ta có : U 1 120 2   240    Rđ1 P1 60 P 60 1 Iđ1 U 120 0,5   1 2 U Rđ2  2 320    P2 P 45 2 Iđ2 U 120 0,375   2 b) Để đèn sáng bình thường thì UBC = 120 (V) => UR1 = UAB - UBC = 240 - 120 = 120 (V) => Iđ1 = 0,5 (A); Iđ2 = 0,375 (A) => IR1 = I = Iđ1 + Iđ2 = 0,875 (A) U 120 R1 => R1  I  0,875 137   R1 2) Khi K mở ta có R1 nt R2 U U R 1 1 2 => UAB = I.R  R . R1 R2  U 1  R 1 1 => R1 U U 1 R2 AB  U 1 (1) Khi K đóng ta có : R1 nt (R2 // R3) UAB = UR1 + U23 = U2 + IR23 U  R .R  U R = U2  R2 . R 2 R3  U 2  R2 . 52 1  2 3  1 17 U 2 R2 AB  U 2  => R1  5U (2) U U 1 2 Từ (1) và (2) => U  U  5U  U  AB 1 AB 2 (UAB - U1) U2 = 5U1 (UAB - U2) 4U U 1 2 => UAB  5U  U 1 2 4U U 1 2 Vậy UAB  5U  U 1 2 Bài 15 Tính điện trở tương đương của các đoạn mạch a và b dưới đây, biết rằng mỗi điện trở đều có giá trị bằng r 1 3 2 2 4 4 1 Hình a 3 Hình b Giải Ta lưu ý rằng điện thế hai điểm 1,3 bằng nhau; 2,4 bằng nhau nên ta có thể chập chúng lại với nhau, ta có mạch sau: Hình a: Từ đề bài ta có hình bên Vậy 1,3 2,4 1,3 2,4 1 1 1 1 3     R r r r r => R = r 3 Hình b) Bài cho ta có sơ đồ sau: 18 Vậy 1 1 1 1 2 1  2 2r 2     R   r R r 2r r 2r 5 5 Bài 16: Cho mạch điện như hình dưới, có hai công tắc K1 và K2, biết các điện trở R1 = 12,5 ; R2 = 4, R3 = 6 . Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5(V) a) K1 đóng, K2 ngắt, tìm cường độ dòng điện qua các điện trở b) K1 ngắt, K2 đóng, cường độ dòng điện trong mạch lúc này là 1A. Tính R4 c) K1 và K2 cùng đóng. Tính điện trở tương đương của cả mạch và cường độ dòng điện của mạch chính. R1 R4 K2 K1 M N R3 Giải a) Khi K1 đóng, K2 ngắt, mạch điện có R1 và R2 mắc nối tiếp. Vậy dòng điện qua điện trở là : I U MN 48,5  2,94(A) R 1  R 2 12,5  4 b) Khi K1 ngắt, K2 đóng. Mạch điện gồm R1, R4 và R3 mắc nối tiếp với nhau -> Điện trở tương đương R1,4,3 = R1 + R4 + R3 = U MN 48,5  48,5 I 1 Vậy điện trở tương đương R1,4,3 = 48,5 => R4 = R143 – R1 – R3 = 48,5 – 12,5 – 6 = 30 c) Khi K1 và K2 cùng đóng mạch điện gồm R1nt {R2 //(R3 nt R4)} Ta có : R3,4 = R3 + R4 = 6 + 30 = 36 => R 2,3,4  R 2 .R 3,4 R 2  R 3,4  4.36 3,6Ω 4  36 Điện trở tương đương của mạch là : RMN = R1 + R234 = 12,5 + 3,6 = 16,1 Cường độ dòng điện trong mạch chính là : 19 I U MN 48,5  ~ 3A R MN 16,1 Bài 17 : Cho 4 điện trở R1 = 10  ; R2 = R5 = 10  ; R3 = R4 = 40  được mắc vào nguồn có hiệu điện thế U = 60 V và mắc như hình vẽ . Ampe kế có điện trở lí tưởng bằng 0 a) Tính số chỉ của ampe kế . b) Thay ampe kế bằng vôn kế thì số chỉ của vôn kế là bao nhiêu ? c) Thay đổi vôn kế bằng một điện trởR6. Biết cường độ dòng điện qua R6 là I6 = 0,4 A . Hãy tính giá trị điện trở của R6 BÀI GIẢI a ) Vì ampe kế lí tưởng nên RA = 0 . ta sẽ có . Sơ đồ là Rtd = R1 + R .R R2 .R4  3 5 26() R2  R4 R3  R5 Số chỉ của ampe kế là : I = U 60  ( A) Rtd 26 b ) Khi thay ampe kế bởi vôn kế ở hai điểm MN thì R23 = R2 + R3 = 60  R4 + R5 = 60  Thì điện trở tương đương của đoạn AB là : R23  30 2 * Điện trở toàn mạch là : Rm = R1 + RAB = 10 + 30 = 40  * Cường độ dòng điện trong mạch chính : U 60 I = R  R  40 1,5( A) 1 AB 20 R45 =
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan