DIEN HOC VẬT LÝ THCS PHẠM BATHANH DS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (287.24 KB, 18 trang )
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
ĐIỆN HỌC
A- Lí thuyết
1. Công thức tính điện trở
l
(Ω)
S
R=
R(Ω), l(m), S(m2), ρ(Ω.m)
2. Định luật Ôm(đoạn mạch)
I=
U
=> U=R.I
R
I(A), U(V), R(Ω)
a, Áp dụng cho các đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp.
- Cường độ dòng điện: I=I1=I2=I3=…=In
- Điện trở: R=R1+R2+…+Rn
- Hiệu điện thế: U=U1+U2+…+Un
b, Áp dụng cho đoạn mạch có các điện trở mắc song song.
- Cường độ dòng điện: I=I1+I2+I3+…+In
1
1
1
1
- Điện trở: R R R ... R
1
2
n
- Hiệu điện thế: U=U1=U2=…=Un
* Chú ý:
R1 R2
- R1 song song R2 => R12= R R
1
2
- Khi R1 = R2 =…=Rn
=>
Rtd=
R1
n
(n: số nhánh)
- Rtd
Biến trở: Con chạy, tay quay
3. Công suất-Công của dòng điện
a, Công của dòng điện trên một đoạn mạch.
- Là phần điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
- Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác và ngược lại.
- Wtp=Wcó ích+Whao phí (W: năng lượng)
Atp=Acó ích + Ahao phí
A
ci
H= A 1
tp
A = U.I.t = I2.R.t =
U2
t P.t
R
1 KW.h = 1000W.3600s=3,6.106 J
b, Công suất của dòng điện
Gi¸o viªn
Thanh
1
Ph¹m B¸
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
Pđm
U 2 đm
A
U2
2
P= = U.I = I .R =
=> R=
; Iđm= U
Pđm
t
R
đm
1W= 1V.1A
1kW=1kV.1A
1MW=103kW=106W
II/ Bài tập:
Bài 1: Một mạch điện gồm 1 nguồn điện, 1 điện trở R, 1 biến trở và 1 Ampe kế mắc nối
tiếp với nhau. Hiệu điện thế của nguồn không đổi, Ampe kế có điện trở không đáng kể.
Biến trở ghi 100Ω- 2A.
a, Vẽ sơ đồ mạch điện, nêu ý nghĩa những con số ghi trên biến trở.
b, Biến trở này làm bằng ni có ρ=0,4.10-6 Ω.m và đường kính tiết diện 0,2 mm.
Tính chiều dài của dây làm biến trở.
c, Di chuyển con chạy biến trở người ta thấy Ampe kế chỉ trong khoảng 0,5A đến
1,5A. Tìm hiệu điện thế của nguồn điện và điện trở R.
Giải
a, Sơ đồ:
Số ghi trên biến trở:
100 Ω- Điện trở lớn nhất
2A- Imax được phép qua biến trở
b, Từ công thức:
R.S
l
d2
=> l= với S=
S
4
2
R. .d
=> l=
thay số l=7,8 (m)
4.S
R=
c, Gọi U là hiệu điện thế của nguồn, Rx là điện trở của biến trở.
I=
U
R Rx
Với U, R không đổi khi con chạy ở N: Rx=0
I=Imax=1,5A. Ta có Imax=
U
=1,5A
R
(1)
Khi con chạy ở N: Rx=R'=100 Ω
I=Imin=0,5A
Imin=
U
U
0,5
R R'
R 100
Từ (1) và (2) suy ra:
Gi¸o viªn
Thanh
(2)
U=75V, R=50 Ω
2
Ph¹m B¸
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
Bài 2: Người ta mắc biến trở AB làm bằng dây dẫn đồng chất tiết diện đều có R=100Ω
vào mạch như h.vẽ. U=4,5V. Đèn Đ thuộc loại 3V-1,5W
Khi dịch chuyển con chạy C đến vị trí cách đầu A một đoạn bằng 1/4 chiều dài
biến trở AB. Thì đèn Đ sáng bình thường
1. Xác định:
a, Điện trở R0
b, Công suất tỏa nhiệt trên biến trở AB
2. Giữ nguyên C. Nối 2 đầu của biến trở AB (H.vẽ)
a, Iđ, độ sáng đèn như thế nào
b, Muốn Đ sáng bình thường ta phải di chuyển con chạy C đến vị trí nào trên AB.
Giải
1, Phần điện trở Rx của biến trở tham gia vào mạch
Rx 1
10
R x 2,5()
R 4
4
Đèn Đ sáng bình thường:
Pđm
I=Iđm= U
đm
1,5
0,5( A)
3
2
Rđ=
U đm 32
6( )
Pđm
1,5
Mặt khác:
U
U
I= R R R R0 I ( R x Rđ ) 0,5()
0
x
đ
b, Công suất tỏa nhiệt:
Px=I2Rx=0,52.2,5=0,625(W)
2. Ta có thể vẽ lại mạch như hình bên:
RAC=2,5(Ω) => RBC=7,5(Ω)
R AC .R BC
1,875()
AC R BC
U
=> I'đ= R' R R 0,537( A)
0
đ
R'x= R
I'đ>Iđm => Đ sáng hơn mức bình thường
b, Muốn sáng bình thường:
R'x=Rx=2,5(Ω) = R/4
=> Con chạy C ở chính giữa biến trở AB
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. UAB không đổi =
12V, R1=6 Ω. Biến trở Rx có giá trị lớn nhất là 18 Ω.
Con chạy C nằm ở vị trí sao cho MC=1/3 MN. Điện
trở Vôn kế rất lớn.
Gi¸o viªn
Thanh
3
Ph¹m B¸
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
a, Tính điện trở của mạch AB
b, Số chỉ của Vôn kế
c, Di chuyển C về phía M. Số chỉ Vôn kế thay đổi thế nào. Tìm số chỉ nhỏ nhất và
lớn nhất của Vôn kế khi C di chuyển trên biến trở.
Giải
1
3
a, Khi MC= .MN
1
3
1
3
R'x= .Rx= .18=6(Ω)
1
3
Vậy RAB=R1+ .Rx=12(Ω)
b, Số chỉ Vôn kế: U1=I.R1
U
U
12
1( A)
Với I = R 1 R R AB 12
1
x
3
Vậy U1=1.6=6(V)
Cách khác
1
3
R1= Rx =>
U 1 U 2
1
U1 U
U 1 U 2 U
2
U 1 R1
U 2 R2
c, Di chuyển C về phía M: Rx giảm => RAB giảm => I tăng
Mặt khác: U1=I.R1 mà R1 không đổi
Nên I tăng thì U1 tăng. Số chỉ Vôn kế tăng.
Khi C trùng M thì U1=UAB=12V
U
12
Khi C trùng N thì I=Imin= R R 6 18 0.5( A)
1
x
Số chỉ của Vôn kế: U1=I.R1=0,5.6=3(V)
Vậy: Umax=12V, Umin=3V
Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U không đổi,
đèn Đ1 sáng bình thường và công suất cả mạch 32W.
Nếu thay Đ1 bằng Đ2 có cùng công suất định mức như
Đ1
r
Đ1 thì Đ2 cũng sáng bình thường nhưng khi đó công suất
cả mạch bằng 8W.
a, Tính tỉ số I qua r trong 2 trường hợp.
b, Công suất định mức mỗi đèn.
c, Điện trở mỗi đèn theo r.
d, Nếu Đ1, Đ2 mắc song song rồi nối với r thì công suất mạch bằng bao nhiêu.
Gi¸o viªn
Thanh
4
Ph¹m B¸
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
Giải:
I1
U .I 1
P1
12
a, I U .I P 8 1,5
2
2
2
b, P=PĐ+Pr => P-PĐ=Pr
Cách 1: 12-PĐ=I21.r = (1,5.I2)2r (vì I1=1,5I2)
Cách 2: 8-PĐ=I22.r
Chia 2 vế:
12 PĐ
2,25 PĐ 4,8W
8 PĐ
c, Vì đèn và r mắc nối tiếp
Pr
r
PĐ R Đ
- Khi mắc Đ1:
Thay vào trên:
Pr = P-PĐ=12-4,8=7,2W
7, 2
r
2
R Đ1 r
4,8 R Đ1
3
d, Khi 2 đèn mắc song song.
RĐ
RĐ1 R Đ 2
6
r
R Đ1 R Đ 2 13
Rtm r R Đ r
13 2
U (1)
19r
U2
3 U2
.
12 W
Trường hợp chỉ mắc Đ1 nối tiếp với r thì: Ptm= r 2 r 5 r
3
2
U
12.5
20
=>
r
3
13
Thay vào (1) ta có Ptm= .20 13,7W
19
Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ.
Dây điện trở BC có chiều dài l=50cm, R1=12Ω, U=6V. Điện trở của điện kế g=82 Ω,
RA=0.
a, Điều chỉnh con chạy đến D cách B một khoảng 20cm thì Ig=0, IA=0,9A. Xác
định Rx, RBC.
b, Dây BC làm bằng chất có ρ=2.10-5. Tính S dây.
c, Di chuyển con chạy đến C thì có dòng điện đi qua G không? Tại sao? Tính IA
trong trường hợp này.
Giải:
Gi¸o viªn
Thanh
5
Ph¹m B¸
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
a, Khi Ig=0 => VM=VD
UBD=UBM
UDC=UMC
U BD R BD BD 20 2
U DC R DC DC 30 3
U BM R x
U MC
R1
U BD U BM
R
2
X
U DC U DC
R1 3
2
R X R1 8()
3
Tính RBC:
I BMC
U
6
0,3( A)
R X R1 8 12
I BC I I BMC 0,9 0,3 0,6( A)
U
6
10()
I BC 0,6
l
.l
6
2
2
b, RBC S S R 10 m 1mm
BC
R BC
c, Khi D trùng C: UMC khác 0. Ig khác 0.
Tính IA:
Trường hợp này: [(G//R1)nt RX]// RBC
g .R
1
RG,l= g R 6()
1
Rg,l,x=Rg, l + Rx=6+8=14(Ω)
RBMC .RBC
10.14
5,8()
10 14
BMC R BC
U
6
I'A= R' 5,8 1,03( A)
R'= R
Bài 6: Cho mạch như hình vẽ.
Nếu UAB=100V thì UCD=10V. Khi đó I2=1A. Ngược lại
nếu UCD=60V thì UAB=15V. Tính: R1, R2, R3.
Giải:
a, R1//(R2 nt R3)
U1=U2+U3 => U2=U1-U3=100-40=60V
I2=I3=1(A)
Gi¸o viªn
Thanh
6
Ph¹m B¸
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
R2
R3
Tích lũy nghiệp vụ môn
U 2 60
60()
I2
1
U 3 40
40()
I3
1
b, R3//(R1 nt R2)
U3=U1+U2 => U2=U3-U1=60-15=45(V)
U 1 R1
U
15
R1 1 .R2 .60 20()
U 2 R2
U2
45
A
B
Bài 7: Cho mạch điện nh hình vẽ. U AB = 6V, R 1 =R 0,4 ,
1
R 2 = 0,6 ; biến trở có điện trở toàn phần R MN = 8 .
v
Vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Xác định:
M
R
a/ Số chỉ của vôn kế khi con chạy C ở chính giữa2 MN.
C
b/ Vị trí con chạy C để công suất trên toàn biến trở là N
cực đại. Tính giá trị cực đại và số chỉ vôn kế khi đó.
Gii:
a/ Khi C ở giữa MN. R 1 nt R 2 nt( R CM R CN
RCM .RCN
+ Điện trở của mạch: R = R 1 + R 2 + R R = 3( )
CM
CN
+ Cờng độ dòng điện mạch chính: I =
U AB
= 2 (A)
R
+ Số chỉ vôn kế: U V = U AB - I.R 1 = 6 - 2.0,4 = 4,8(V)
b/ Khi C ở vị trí công suất trên toàn biến trở đạt cực đại
+ Đặt R CM = x . Ta có điện trở tơng đơng của toàn biến trở;
1
1
1
=
+
=y
Rb
x
8 x
1
1 y
=
y
y
6y
=
1 y
+ Điện trở toàn mạch: R = R 1 + R 2 + R b = 1 +
+ Cờng độ dòng điện mạch chính: I =
U AB
R
+ Công suất trên toàn biến trở: P b = I 2 .R b = [
36 y
6y 2 1
] .
= 1 2y y2 =
1 y
y
36
1
y 2
y
Theo bất đẳng thức cô si :
Giáo viên
Thanh
1
36
+ y 2 => P b
= 9 (W)
y
22
7
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
1
=> P b cực đại khi: y = y => y = 1
1
1
+
= 1 => x 2 - 8x + 8 = 0 => x 1 = 4 - 2 2 ( ) và x 2 = 4 +
x
8 x
2 2 ( )
Vậy: Con chạy ở vị trí sao cho R CM = 4 - 2 2 ( ) hoặc R CM = 4 + 2 2 (
) thì công suất trên toàn biến trở cực đại.
6y
6
+ Khi P mã = 9 w. Số chỉ vôn kế: U V = U AB - I.R 1 = U AB - 1 y R 1 = 6 - =
2
=>
3(V)
Bổ sung phần IV: điện học
Bài 8:
Cho mạch điện nh hình vẽ:
A
Biết UAB = 16 V, RA 0, RV rất lớn. B
Khi Rx = 9 thì vôn kế chỉ 10V
và công suất tiêu thụ của đoạn A
mạch AB là 32W.
a) Tính các điện trở R1 và
R2.
b) Khi điện trở của biến trở
Rx giảm thì hiệu thế giữa hai
đầu biến trở tăng hay giảm? Giải
thích.
- Mạch điện gồm ( R2 nt Rx) // R1
a, Ux = U1- U2 = 16 - 10 = 6V => IX=
R1
V
R2
RX
Ux 6 2
(A) = I2
Rx 9 3
U 2 10
15()
R2 = I 2 2
3
P 32
2 4
P = U.I => I =
= 2 (A) => I1= I - I2 = 2 - (A)
U 16
3 3
U 16
12()
R1 = I1 4
3
b, Khi Rx giảm --> R2x giảm --> I2x tăng --> U2 = (I2R2) tăng.
Do đó Ux = (U - U2) giảm.
Vậy khi Rx giảm thì Ux giảm.
Bài 9:
Giáo viên
Thanh
8
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Cho mạch điện nh hình vẽ:
B
Hiệu điện thế giữa hai điểm B, D
D không đổi khi mở và đóng
khoá K, vôn kế lần lợt chỉ hai giá
trị U1 và U2. Biết rằng
R2 = 4R1 và vôn kế có điện trở rất
lớn.
Tính hiệu điện thế giữa
hai đầu B, D theo U1 và U2.
R0
R2
V
R1
K
- Khi K mở ta có R0 nt R2.
Do đó UBD =
U1
R2U1
( R0 R2 ) R0
(1)
R0
U BD U1
- Khi K đóng ta có: R0 nt (R2// R1).
U 2 R2
R2U 2
( ) . Vì R2= 4R1 nên R0 =
(2)
R2 5
5(U BD U 2 )
R2U1
R2U 2
Từ (1) và (2) suy ra:
U BD U1 5(U BD U 2 )
U BD
U
4U1U 2
1 5 BD 5 => UBD =
=>
U1
U2
5U1 U 2
Do đó UBD= U2+
Bài 10:
Cho mạch điện nh hình vẽ:
Biết R = 4 , bóng đèn Đ: 6V 3W, R2
là một biến trở. Hiệu điện thế U MN =
10 V
M
a. Xác định R2 để đèn sáng bình N
thờng.
b. Xác định R2 để công suất tiêu
thụ trên R2 là cực đại. Tìm giá trị
đó.
c. Xác định R2 để công suất tiêu
thụ trên đoạn mạch mắc song song
là cực đại.
Tìm giá trị đó.
Đ
R
R
2
1. Sơ đồ mạch R nt (Rđ // R2).
Từ CT: P =
u2
u2
62
Rđ =
=
= 12( )
R
P
3
Iđ =
P
3
=
= 0,5 (A)
u
6
a. Để đèn sáng bình thờng uđ = 6v, Iđ = 0,5(A).
Giáo viên
Thanh
9
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Vì Rđ // R2 RAB =
12.R2
;
12 R2
uAB = uđ = 6v. uMA = uMN uAN = 10 6
= 4v
Vì R nt (Rđ // R2)
RMA
u MA
4
2
=
=
=
3RMA = 2RAN.
R AN
u AN
6
3
2.12.R2
= 3.4 2.R2 = 12 + R2 R2 = 12
12 R2
Vậy để đèn sáng bình thờng R2 = 12
12.R2
12 R2
48 16 R2
b.
Vì Rđ // R2 R2đ =
Rtđ = 4 +
=
12 R2
12 R2
12 R2
u MN
10(12 R2 )
áp dụng định luật Ôm: I =
=
.
Rtd
48 16 R2
10(12 R2 )
120 R2
Vì R nt R2đ IR = I2đ = I =
u2đ = I.R2đ =
.
48 16 R2
48 16 R2
2
(120.R2 ) 2
120 2.R2
u2
u2
áp dụng công thức: P= P2 =
=
=
(48 16 R2 ) 2 .R2
(48 16 R2 ) 2
R2
R
120 2
Chia cả 2 vế cho R2 P2 = 48 2
R2
16 2 R2 2.48.16
48 2
16 2 R2 2.48.16 đạt giá trị nhỏ nhất
Để P2 max
R2
48 2
16 2.R2 đạt giá
R2
trị nhỏ nhất
áp dụng bất đẳng thức Côsi ta có:
48 2
48 2
2
.16 2 R2 = 2.48.16
+ 16 .R2 2.
R2
R2
P2 Max
120 2
=
4.48.16
=4,6875 (W).
48 2
48 2
Đạt đợc khi:
= 162.R2 R22 = 2 = 32 R2 = 3
R2
16
Vậy khi R2 = 3 thì công suất tiêu thụ trên R2 là đạt giá trị cực đại.
c. Gọi điện trở đoạn mạch song song là x RAB = x
Rtđ = x + 4 I =
10
4x
10 2
2
2
10
10
.
x
PAB = I2.RAB=
.x =
=
16
x 8
4 x 2
16 8 x x 2
x
16
Để PAB đạt giá trị lớn nhất x 8 đạt giá trị nhỏ nhất
x
Giáo viên
Thanh
10
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
áp dụng bất đẳng thức Côsi: x +
16
2. 16 = 2.4 = 8
x
100
10 2
=
= 6,25 (W)
16
16
16
Đạt đợc khi: x =
x2 = 16 x = 40,25 đ
x
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Mà R2 // Rđ
=
+
=
= =
R2 = 6 .
R2
Rd
R2
Rd
x
x
4 12
6
Vậy khi R2 = 6 thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song đạt cực
PAB Max =
đại.
Bài 11:
Mạch điện có sơ đồ nh hình
vẽ.
Trong đó R1 = 12 , R2 = R3 = 6 A
B
;
UAB =12 V ; RA 0 ; Rv rất lớn.
a. Tính số chỉ của ampekế,
vôn kế và công suất thiêu thụ
điện của đoạn mạch AB.
b. Đổi am pe kế, vôn kế cho
nhau thì am pe kế và vôn kế chỉ
giá trị bao nhiêu.
Tính công suất của đoạn mạch
điện khi đó.
a. R1 // R2 nt R3 R = R1,2 + R3 =
Cờng độ dòng toàn mạch I =
R1
R3
R
2
A
V
12.6
6 = 10
12 6
U
= 1,2 A
R
Tính U3 = I . R3 = 7,2 V vôn kế chỉ 7,2 V
U1,2 = I R1,2 = 1,2. 4 = 4,8 V I2 =
U2
= 0,8 A
R2
-> am pe kế chỉ IA= 0,8 A
Công suất của đoạn mạch AB: P = UI = 14, 4 w
U
2
b. .( R1nt R3) // R2 I1,3 = R = A
3
1, 3
+ U3 = I3 . R3 = 4 v vôn kế chỉ 4 V
+ IA = I 2 =
U
2 A
R2
-> I = I1,3 + I2 =
2
8
2 (A)
3
3
+ Công suất của đoạn mạch khi đó là: P = U . I = 12
Giáo viên
Thanh
11
8
= 32 (w)
3
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Bài 12:
Cho mạch điện MN nh hình vẽ dới 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 S =
0,1mm2, điện trở suất = 4.10-7 m ; điện trở của ampe kế A và các dây
nối không đáng kể :
M U
N
a/ Tính điện trở của dây
dẫn AB ?
R1
R2
b/ Dịch chuyển con chạy c sao cho AC =
D
1/2 BC.
Tính cờng độ dòng điện qua
ampe kế ?
A
c/ Xác định vị trí con chạy
C để Ia = 1/3A ?
MN
A
C
B
a/ Đổi 0,1mm2 = 1. 10-7 m2 . áp dụng R .
1
.RAB RAC = 2 và có RCB = RAB - RAC = 4
3
R1
R
3
2
Xét mạch cầu MN ta có
nên mạch cầu là cân bằng.
R AC RCB 2
b/ Khi AC
BC
2
l
; thay số và tính RAB = 6
S
RAC =
Vậy IA = 0
c/ Đặt RAC = x ( ĐK : 0 x 6 ) ta có RCB = ( 6 - x )
* Điện trở mạch ngoài gồm ( R1 // RAC ) nối tiếp ( R2 // RCB ) là
R
3.x
6.(6 x)
=?
3 x 6 (6 x )
* Cờng độ dòng điện trong mạch chính : I
U
?
R
* áp dụng công thức tính HĐT của mạch // có : UAD = RAD . I =
Và UDB = RDB . I =
3. x
.I = ?
3 x
6.(6 x)
.I = ?
12 x
* Ta có cờng độ dòng điện qua R1 ; R2 lần lợt là : I1 =
U AD
=?
R1
và I2 =
U DB
=?
R2
+ Nếu cực dơng của ampe kế gắn vào D thì : I1 = Ia + I2 Ia = I1 - I2
= ? (1)
Giáo viên
Thanh
12
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Thay Ia = 1/3A vào (1) Phơng trình bậc 2 theo x, giải PT này đợc x =
3 ( loại giá trị -18)
+ Nếu cực dơng của ampe kế gắn vào C thì : Ia = I2 - I1 = ? (2)
Thay Ia = 1/3A vào (2) Phơng trình bậc 2 khác theo x, giải PT này đợc
x = 1,2 ( loại 25,8 vì > 6 )
* Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số
AC R AC
=?
CB RCB
AC = 0,3m
Bài 13: Cho mạch điện nh hình vẽ:
U
U = 24V và không đổi.
R1 là dây dẫn bằng nhôm có
chiều dài là 10m và tiết diện
R1
2
là
0,1
mm ,
R2
là
một
biến
trở.
C
a, Tính điện trở của dây dẫn. Biết l = 2,8 x 10-8
b, Điều chỉnh để R2 = 9,2. Tính công suất tiêu thụ trên biến trở R2.
c, Hỏi biến trở có giá trị là bao nhiêu để công suất tiêu thụ trên biến trở là
lớn nhất?
10
l
= 2,8 .10-8.
= 2,8
0,1.10 6
s
b/ điện trở toàn mạch R = 2,8 + 9,2 = 12
U
24
Cờng độ dòng điện qua biến trởI =
=
= 2A
R
12
a/ Điện trở dây dẫn R1 =
Công suất tiêu thụ trên biến trở P = I2.R = 22.9,2 = 36,8(W)
c/ Có: P2 = I2.R2=
U2
P2 =
R1 R2
R2
2
U2
R2
( R1 R2 ) 2
U2
R1
R2
R
2
2
Nhận xết: Mẫu số gồm 2 số hạng. Tích của chúng không đổi và bằng R 1
Tổng Của chúng nhỏ nhất khi chúng bằng nhau.
R1
R2
R2 R1 R2 2,8
Nghĩa là khi điện trở của biến trở bằng R1= 2,8 thì c/suất tiêu thị
của b/trở là lớn nhất.
Bài 14: Cho mạch điện nh hình vẽ
Giáo viên
Thanh
13
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
B
D
RC
R2
K
V
R1
Hiệu điện thế giữa hai điểm B, D không đổi khi mở và đóng khoá K,
vôn kế lần lợt chỉ hai giá trị U1 và U2. Biết R2 = 4R1 và vôn kế có điện trở
rất lớn.
Tính hiệu điện thế giữa hai đầu B, D theo U 1 và U2.
HD:
Khi K mở ta có R0 nt R2. Do đó UBD =
(1)
U1
R2U1
(R 0 +R 2 ) R0
R0
U BD - U1
Khi K đóng, ta có: R0nt {R 2 // R 1} .
Do đó :
U BD =U 2 +
U2 R2
( ) . Vì R2 = 4R1 nên
R2 5
R 2U 2
5(U BD - U 2 )
R0 =
(2)
Từ (1) và (2)
R 2U 2
R 2U 1
=
U BD - U 1
5(U BD - U 2 )
U BD
U
- 1 =5 BD - 5
U1
U2
4U 1U 2
UBD =
5U 1 - U 2
Bài 15:
Một biến trở có giá trị điện trở toàn phần R =120 . Nối tiếp
với một điệ trở R1.
Nhờ biến trở có thể làm thay đổi cueờng độ dòng điện trong mạch từ
0,9A đến 4,5 A.
a) Tính giá trị của điện trở R1
b) Tính công suất toả nhiệt lớn nhất trên biến trở. Biết rằng mạch điện đợc
mắc vào mạch điện có hiệu điện thế U không đổi
R1
HD:
a) Cờng độ dòng điện lớn nhất khi con chạy C ở vị trí A,
và nhỏ nhất khi con chạy C ở vị trí B của biến trở
U
Ta có 4,5A =
R1
Giáo viên
Thanh
(1)
Và
U
0,9A = R1 120
14
(2)
M
+
B
A
C
N
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Từ (1) và (2) ta có: R1 = 30 ; U= 135V
b) Gọi Rx là phần điện trở từ A -> C trên biến trở
Công suất toả nhiểt trên Rx là: Px =Rx . I2 = Rx .
U2
( R1 R x ) 2
Px =
U2
R12
R x 2.R1
Rx
2
Để Px đạt giá trị cực đại ta phải có : R1 R 2.R đạt cực tiểu
x
1
Rx
R12
R12
R
Vì 2R1 không đổi nên cần
Rx là hằng số
x đạt cực tiểu nhng
Rx
Rx
R12
R2
R x 2. 1 .R x = 2 R1( bất đẳng thức Cô Si)
Nên ta có
Rx
Rx
R12
R2
R x đạt cực tiểu bằng 2. R1 hay 1 R x = 2. R1
Rx
Rx
R12 + Rx2 = 2.R1 .Rx (R1 -Rx)2 = 0 R1 = Rx = 30
135 2
PxMaX =
= 151,875W
120
Do đó
Bài 16: Cho mạch điện có sơ đồ nh hình 1.
Trong đó: UAB = 12V, R1 = 12. Biết ampekế (RA = 0) chỉ 1,5A.
Nếu thay ampekế bằng vôn kế (RV = ) thì vôn kế chỉR7,2 V.
A
C A
1
a) Tính các điện trở R2và R3.
b) So sánh công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB trong
2 trờng hợp. ( trờng hợp nh hình vẽ và trờng hợp
R3
R2
thay ampe kế bằng vôn kế).
D
HD:
U 12
8
I A 1,5
1
1
1
1
1
1 1 1 3 2 1
Mà
R2 = 24 .
R12 R1 R2
R2 R12 R1 8 12
24
24
a) Điện trở R3 bị Am pe kế nối tắt R12 =
Khi Thay A
I3 =
bằngV
U 12 4,8
= 0,6A
R12
8
b) Khi thay A
Giáo viên
Thanh
bằng
V
thì: U 12 = U = UV = 12 - 7,2 = 4,8V
Vậy R3 =
U 3 7,2
12
=
I3
0,6
thì R' = R 12 + R3 = 8 + 12 = 20
15
Phạm Bá
B
Hình
1
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Vì
Tích lũy nghiệp vụ môn
R ' 20
20
R ' R 2,5 R . Nên P = 2,5P'
R
8
8
Bài 17: Cho mạch điện nh hình vẽ 2, trong đó Đ1 và Đ4 là 2 bóng đèn loại
6V - 9W; Đ2 và Đ3 là 2 bóng đèn loại 6V - 4W. Hiệu điện thế giữa 2 điểmA,
B là U = 12V.
a) Tính công suất tiêu thụ của mỗi đèn và cho biết chúng sáng
nh thế nào, trong hai trờng hợp là : K mở và K đóng.
Đ
Đ
C 2
b) Khi đóng khóa K, dòng điện qua khóa K có độ 1
A
K
B
lớn bao nhiêuvà có chiều nh thế nào?
HD:
Hình
Đ3
a) R1 = R4 = 62:9 = 4 ;
R2 = R3 = 62:4 = 9
D
Đ
2
*Khi K mở: R12 = R34= 4+9 = 13 I12 = I34
4
12
= A
13
12
.4 3,4W < 9W Đ1 và Đ4 tối hơn mức bình thờng
13
12
P2 = P3 = .9 7,6W > 4W Đ2 và Đ3 sáng hơn mức bình thờng
13
P1 = P4 =
* Khi K đóng:R13 = R24 U13 = U24 = 12:2 = 6 V = UĐM Đ1 I
I Đ2
1 C 2
Nên các đèn đều sáng bình thờng.
b) Khi K đóng: I1 = I4 = 6: 4=
Vì I1> I2 nên tại C, I1 = I2 + IK
3
A;
2
A6
2
A
9 3
Đ
3 2
53
IK = I1 -I2 = - = A
2 3
6
I2 = I3 =
B
IK
D
Đ4
Vậy dòng điện đi từ CD qua khóa K nh hình vẽ
Bài 18:
Mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ . trong đó R1 = 12
R2 = R3 = 6 ; UAB 12 v RA 0 ; Rv rất lớn.
A
R3
B
a. Tính số chỉ của ampekế, vôn kế và
công suất thiêu thụ điện của đoạn mạch AB.
b. Đổi am pe kế, vôn kế cho nhau .
Thì am pe kế và vôn kế chỉ giá trị bao nhiêu.
Tính công xuất của đoạn mạch điện khi đó.
R1
V
v
A
v
HD:
a. R1 // R2 nt R3 R = R1,2 + R3 =
Cờng độ dòng toàn mạch I =
Giáo viên
Thanh
12.6
6 = 10
12 6
U
= 1,2 A
R
16
Phạm Bá
Trờng THCS Thiết Kế
Vật Lý
Tích lũy nghiệp vụ môn
Tính U3 = I . R3 = 7,2 v vôn kế chỉ 7,2 v
v
I2 =
U1,2 = I R1,2 = 1,2 . 4 = 4,8
U2
= 0,8 A -> am pe kế chỉ IA = 0,8 A
R2
P = UI =
14, 4 w
b. ( R1nt R3) // R2
I1,3 =
+ U 3 = I3 . R 3 = 4 v
U
2
= A
R1,3
3
vôn kế chỉ 4 v
2
8
-> I = I1,3 + I2 = 2 (A)
3
3
U
2 A
R2
8
+ P = U . I = 12 = 32 (w)
3
+ IA = I 2 =
Bài 19: 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
của A khi K mở. Tính :
a/ Điện trở R4 ?
R2
K
b/ Khi K đóng, tính IK ?
HD : * Khi K mở, cách mắc là ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 )
Điện trở tơng đơng của mạch ngoài là
U
R1
R4
r
R3
A
U
4(3 R4 )
R r
Cờng độ dòng điện trong mạch chính : I = 1 4(3 R4 ) .
7 R4
7 R4
( R1 R3 )( R2 R4 )
.I
Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB =
R1 R2 R3 R4
4U
( R1 R3 ).I
U AB
( Thay số, I ) =
I4 =
19 5R4
R2 R4 R1 R2 R3 R4
* Khi K đóng, cách mắc là (R1 // R2 ) nt ( R3 // R4 )
Điện trở tơng đơng của mạch ngoài là
R ' r
9 15R4
Cờng độ dòng điện trong mạch chính lúc này là : I =
12 4 R4
U
R3 .R4
9 15R4 . Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB =
.I '
1
R3 R4
12 4 R4
12U
R .I '
U AB
3
( Thay số, I ) =
I4 =
21 19 R4
R4
R3 R4
9
* Theo đề bài thì I4 = .I 4 ; từ đó tính đợc R4 = 1
5
b/ Trong khi K đóng, thay R4 vào ta tính đợc I4 = 1,8A và I = 2,4A
Giáo viên
Thanh
17
Phạm Bá
Trêng THCS ThiÕt KÕ
VËt Lý
TÝch lòy nghiÖp vô m«n
UAC = RAC . I’ = 1,8V
I’2 =
U AC
0,6 A . Ta cã
R2
Gi¸o viªn
Thanh
I’2 + IK = I’4 IK = 1,2A
18
Ph¹m B¸
