Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Điện học

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 : 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 đ 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 ị I1R1=I2R2=....=InRn=IR - từ t/c 3 ị 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 đ 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. *Từ t/c 1 và công thức của định luật ôm I=U/R ị 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) ị Ui=U Ri/R... Từ t/s 3 đ nếu có n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì điện trở của đoạn mạch là R =nr. Cũng từ tính chất 3 đ điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp luôn lớn hơn mỗi điện trở thành phần. b/ Mạch cầu: R1 R2 R3 R4 R5 A B M N 1. Hỡnh dạng. - Mạch cầu được vẽ: Trong đú : Cỏc điện trở R1, R2, R3, R4 gọi là điện trở cạnh. R5 gọi là điện trở gỏnh 2. Phõn loại mạch cầu. Mạch cầu cõn bằng : I5 = 0 ; U5 = 0 - Mạch cầu Mạch cầu đủ ( tổng quỏt) Mach cầu khụng cõn bằng Mạch cầu khuyết + Loại mạch mạch cầu đủ ( tổng quỏt) không cân bằng  có đủ cả 5 điện trở, thì không thể giải được nếu ta chỉ áp dụng định luật Ôm. + 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. 3. Dấu hiệu để nhận biết cỏc loaị mạch cầu a/ Mạch cầu cõn bằng. - Khi đặt một hiệu điện thế UAB khỏc 0 thỡ ta nhận thấy I5 = 0. - Đặc điểm của mạch cầu cõn bằng. + Về điện trở. + Về dũng điện: I1 = I2 ; I3 = I4 Hoặc + Về hiệu điện thế : U1 = U3 ; U2 = U4 Hoặc * 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 R5 . Lúc đó có thể coi mạch điện không có điện trở R5 và bài toán được giải bình thường theo định luật ôm. b/ Mạch cầu khụng cõn bằng. - Khi đặt một hiệu điện thế UAB khỏc 0 thỡ ta nhận thấy I5 khỏc 0. - Khi mạch cầu khụng đủ 5 điện trở thỡ gọi là mạch cầu khuyết. 4.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/R => R = U/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? * 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 phương pháp chuyển mạch -Định lý Kennơli: 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): +Chuyển mạch sao thành mạch tam giỏc và ngược lại.( ú ) +Vẽ lại mạch điện tương đương, rồi ỏp dụng định luật ễm, tớnh điện trở toàn mạch, tớnh cỏc dũng qua cỏc điện trở. a/ Phương phỏp chuyển mạch: => ú. - Lồng hai mạch vào nhau, sau đú tớnh x,y, z theo R1, R2, R3. R1 R2 R3 A B C R1 R2 R3 x y z A B C y x z A B C Ta cú: RAB = (1) RBC = (2) RAC = (3) Cộng 3 phương trỡnh theo vế rồi chia cho 2 ta được. (4) Trừ (4) cho (1), (2), (3) ta được: Z = ; X = ; Y = (5) => Tổng quỏt: Tớch 2 điện trở kề X, Y, X = Tổng 3 điện trở b/ Phương phỏp chuyển mạch : ú => A B C Y X Z A B C R3 R2 X Y Z R1 R3 C R2 A B - Từ (5) ta chia cỏc đẳng thức theo vế. ; Khử R2, R3 trong (5) suy ra: ; ; =>Tổng quỏt: Tổng cỏc tớch luõn phiờn X,Y,Z = Điện trở vuụng gúc 5. Cỏch giải loại mạch cầu. R1 R2 R3 R4 R5 A B M N 1. Mạch cầu cõn bằng. * Bài toỏn cơ bản. Cho mạch điện như HV. Với R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 6Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tớnh I qua cỏc điện trở? * Giải: Ta cú : => Mạch AB là mạch cầu cõn bằng. => I5 = 0. (Bỏ qua R5). Mạch điện tương đương: (R1 nt R2) // (R3 nt R4) - Cường độ dũng điện qua cỏc điện trở I1 = I2 = ; I3 = I4 = R1 R2 R3 R4 R5 A B M N 2. Mạch cầu khụng cõn bằng. a. Mach cầu đủ hay cũn gọi là mạch cầu tổng quỏt. * Bài toỏn cơ bản. Cho mạch điện như HV. Với R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 4Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tớnh I qua cỏc điện trở? * Giải: Cỏch 1. Phương phỏp điện thế nỳt. -Phương phỏp chung. + Chọn 2hiệu điện thế bất kỡ làm 2 ẩn. + Sau đú qui cỏc hiệu điện thế cũn lại theo 2 ẩn đó chọn. + Giải hệ phương trỡnh theo 2 ẩn đú VD ta chọn 2 ẩn là U1 và U3. -Ta cú: UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = U5 - Xột tại nỳt M,N ta cú I1 + I5 = I2 (1) I3 = I4 + I5 (2) -Từ (1) và (2) ta cú hệ phương trỡnh Giải ra ta được U1 , U3. Tớnh U2 = UAB – U1 , U4 = UAB – U3. Aựp dụng định luật ễm tớnh được cỏc dũng qua điện trở. Cỏch2. Đặt ẩn là dũng -Phương phỏp chung. + Chọn 1 dũng bất kỡ làm ẩn. + Sau đú qui cỏc dũng cũn lại theo ẩn đó chọn. + Giải phương trỡnh theo ẩn đú - VD ta chọn ẩn là dũng I1. Ta cú: UAB = U1 + U2 = I1R1 + I2R2 = I1 + 2I2 = 6 I2 = (1) - Từ nỳt M. I5 = I2 – I1 = 3 -0.5I1 - I1 = 3 – 1.5I1 I5 = 3 – 1.5I1 (2) - Mắt khỏc: U5 = UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = I3R3 – I1R1 = 3I3 – I1=5I5 => I3 = I3 = (3) - Từ nỳt N. I4 = I3 – I5 = - 3 – 1.5I1 = I4 = (4) -Mặt khỏc. UANB = UAN + UNB = U3 + U4 = I3R3 + I4R4 = 3I3 + 4I4 = 6 3. + 4. = 6 Giải ra ta được I1 1.1 A. Thế vào (1), (2), (3), (4) ta tớnh được cỏc I cũn lại. + Chỳ ý: Nếu dũng đi qua MN theo chiều ngược lại thỡ sẽ cú kết quả khỏc. Cỏch 3. Dựng phương phỏp chuyển mạch: * Theo cỏch chuyển tam giỏc thành sao A B M N R1 R3 x z y R1 R2 R3 R4 R5 A B M N - Mạch điện tương đương lỳc này là: [(R1nt X) // (R3 nt Y)] nt Y - Tớnh được điện trở toàn mạch - Tớnh được I qua R1, R3. - Tớnh được U1, U3 +Trở về sơ đồ gốc - Tớnh được U2, U4. - Tớnh được I2, I4 - Xột nỳt M hoặc N sẽ tớnh được I5 * Theo cỏch chuyển sao thành tam giỏc. A B X Y Z R3 R4 N R1 R2 R3 R4 R5 A B M N Ta cú mạch tương đương: Gồm {(Y// R3) nt (Z // R4)}// X. - Ta tớnh được điện trở tương đương của mạch AB. - Tớnh được IAB. - Tớnh được UAN = U3 , UNB = U4 - Tớnh được I3 , I4 - Trở về sơ đồ gốc tớnh được I1 = IAB – I3 ; I2 = IAB – I4 - Xột nỳt M hoặc N, ỏp dụng định lớ nỳt mạch tớnh được I5 3. Mạch cầu khuyết: Thường dựng để rốn luyện tớnh toỏn về dũng điện khụng đổi. A B N R3 R5 R4 R2 R2 R3 R4 R5 A B M N a. Khuyết 1 điện trở ( Cú 1 điện trở bằng khụng vd R1= 0) + Phương phỏp chung. - Chập cỏc điểm cú cựng điện thế, rồi vẽ lại mạch tương đương. Aựp dụng định luật ễm giải như cỏc bài toỏn thụng thường để tớnh I qua cỏc R. Trở về sơ đồ gốc xột nỳt mạch để tớnh I qua R khuyết. - Khuyết R1: Chập A với M ta cú mạch tương đương gồm: {(R3 // R5) nt R4 } // R2 - Khuyết R2: Chập M với B ta cú mạch tương đương gồm: {(R4 // R5) nt R3 } // R1 - Khuyết R3: Chập A với N ta cú mạch tương đương gồm: {(R1 // R5) nt R2 } // R4 - Khuyết R4: Chập N với B ta cú mạch tương đương gồm: {(R2 // R5) nt R1 } // R3 - Khuyết R5: Chập M với N ta cú mạch tương đương gồm: {(R4 // R3) // (R2 //R4) R2 R4 R5 A B M N b. Khuyết 2 điện trở. (cú 2 điện trở bằng 0) A B R2 R4 - Khuyết R1 và R3: chập AMN ta cú mạch tương đương gồm : R2 // R4 Vỡ I5 = 0 nờn ta tớnh được I2 = , I4 = , I1 = I2 , I3 = I4 - Khuyết R2 và R4 tương tự như trờn - Khuyết R1 và R5 : chập AM lỳc này R3 bị nối tắt (I3 = 0), ta cú mạch tương đương gồm : R2 // R4. Aựp dụng tớnh được I2, I4, trở về sơ đồ gốc tớnh được I1, I5 - Khuyết R2 và R5 ; R3 và R5 ; R4 và R5 tương tự như khuyết R1 và R5 c. Khuyết 3 điện trở. (cú 3 điện trở bằng 0) R2 R3 R2 R3 A B M N - Khuyết R1, R2, R3 ta chập AMN. Ta cú mạch tương đương gồm R2 // R4. Thỡ cỏch giải vẫn như khuyết 2 điện trở - Khuyết R1, R5, R4 ta chập A với M và N với B. Ta thấy R2, R3 bị nối tắt. 4. Xét ví dụ cụ thể: R1 R2 Cho mạch điện như hình vẽ: (H . 2.3a) .Biết R1 = R3 = R5 = 3 W A R5 B R2 = 2 W; R4 = 5 W R3 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 R2 Ta có: R5 R3 R4 Suy ra điện trở tương đương của đoạn mạch AB là : (H . 2.3b) RAB = 3 W + Cách 2: Chuyển mạch sao R1; R2; R5 thành mạch tam giác (H . 2.3c) Ta có: R3 (H. 2.3c) R4 Suy ra: B. Bài tập : Baứi 1: Cho ủoaùn maùch AB coự hieọu ủieọn theỏ U khoõng ủoồi goàm coự hai ủieọn trụỷ R1=20 vaứ R2 maộc noỏi teỏp.Ngửụứi ta ủo ủửụùc hieọu ủieọn theỏ treõn R1 laứ U1=40V.Baõy giụứ ngửụứi ta thay ủieọn trụỷ R1 bụỷi moọt ủieọn trụỷ R’1=10 vaứ ngửụứi ta ủo ủửụùc hieọu ủieọn theỏ treõn noự laứ U’1=25V.Haừy xaực ủũnh hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu ủoaùn maùch vaứ ủieọn trụỷ R2. GIAÛI Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua ủieọn trụỷ R1 laỉ:I1=U1/R1=40/20=2A. Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu ủoaùn maùch ab laứ:U=(R1+R2).I1=(20+R2).2 (1) Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua ủieọn trụỷ R’1 laứ:I’1=U1’/R’1=25/10=2,5A. Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu ủoaùn maùch ab laứ:U=(R’1+R2).I’1=(10+R2).2,5 (2) Tửứ (1) vaứ(2),ta coự pt:U=(20+R2).2 vaứ U=(10+R2).2,5 Giaỷi ra ta ủửụùc :U=100V vaứ R2=30. Baứi 2:Coự ba ủieọn trụỷ R1,R2 vaỉ R3 .Khi maộc chuựng noỏi tieỏp vụựi nhau,thỡ khi ủaởt vaứo hai ủaàu ủoaùn maùch moọt hieọu ủieọn theỏ U=110V doứng ủieọn trong maùch coự cửụứng ủoọ laứ I1=2A.Neỏu chổ maộc noỏi tieỏp R1vaỉ R2 thỡ cửụứng ủoọ doứng ủieọn trong maùch goàm R1vaỉ R2 laứ I2=5,5A.Coứn neỏu maộc noỏi tieỏp R1 vaứ R3 thỡ vụựi hieọu ủieọn theỏ U cửụứng ủoọ doứng ủieọn trong maùch goàm R1 vaứ R3 laứ I3=2,2A.Tớnh R1,R2 vaỉ R3. GIAÛI Khi maộc noỏi tieỏp caỷ 3 ủieọn trụỷ thỡ :R1 +R2 +R3 =U/I1=110/2=55. (1) Khi maộc noỏi tieỏp R1vaỉ R2 thỡ : R1 +R2 =U/I2=110/5,5=20. (2) Khi maộc noỏi tieỏp R1vaỉ R3 thỡ : R1 +R3=U/I3=110/2,2=50. (3) Tửỉ (1),(2) VAỉ (3) ta coự heọ pt : R1 +R2 +R3=55 R1 +R2=20 R1 +R3=50 Giaỷi ra,ta ủửụùc :R1=15,R2=5,R3=35. Baứi 3:Giửừa hai ủieồm MN cuỷa maùch ủieọn coự hieọu ủieọn theỏ luoõn luoõn khoõng ủoồi vaứ baống 12V,ngửụứi ta maộc noỏi tieỏp hai ủieọn trụỷ R1=10 vaứ R2=14. a)Tớnh ủieọn trụỷ tửụng ủửụng cuỷa ủoaùn maùch. b)Tớnh cửụứng ủoọ doứng ủieọn chớnh,cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua moói ủieọn trụỷ vaứ hieùu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu moói ủieọn trụỷ. c)Maộc theõm ủieọn trụỷ R3 noỏi tieỏp vụựi hai ủieọn trụỷ treõn.duứng voõn keỏ ủo ủửụùc hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu R3 laứ U3=4V.Tớnh ủieọn trụỷ R3. GIAÛI a)ẹieọn trụỷ tửụng ủửụng cuỷa ủoaùn maùch :R=R1+R2=24. b)Cửụứng ủoọ doỷng ủieọn maùch chớnh :I=U/R=12/24=0,5A. Vỡ R1 nt R2 I1=I2=I=0,5A. Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu moói ủieọn trụỷ :U1=I1R1=0,5.10=5V, U2=I2R2 =0,5.14=7V. c)Vỡ ủoaùn maùch noỏi tieỏp ,ta coự :UMN=UMP+UPN UMP =UMN-UPN=UNM-U3=12-4=8V. Cửụứng ủoọ doứng ủieọn trong maùch chớnh :I’=UMP/RMP=8/24=1/3A. Aựp duùng ủũnh luaọt oõm cho ủoaùn maùch PN :I’=U3/R3=12. V M P N R1 R2 R3 Baứi 4 : Cho hai ủieọn trụỷ,R1= 20 chũu ủửụùc cửụứng ủoọ doứng ủieọn toỏi ủa laứ 2A vaứ R2= 40 chũu ủửụùc cửụứng ủoọ doứng ủieọn toỏi ủa laứ 1,5A. a) Hoỷi neỏu maộc noỏi tieỏp hai ủieọn trụỷ naứy vaứo maùch thỡ phaỷi ủaởt vaứo hai ủaàu ủoaùn maùch moọt hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa laứ bao nhieõu ? b) Hoỷi neỏu maộc song song hai ủieọn trụỷ naứy vaứo maùch thỡ phaỷi ủaởt vaứo hai ủaàu ủoaùn maùch moọt hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa laứ bao nhieõu ? GIAÛI a)Vỡ R1 chũu ủửụùc doứng ủieọn toỏi ủa laứ 2A,R2 chũu ủửụùc doứng ủieọn troỏi ủa laứ 1,5A.Khi R1 maộc noỏi tieỏp vụựi R2 thỡ doứng ủieọn chaùy qua hai ủieọn trụỷ coự cuứng cửụứng ủoọ.Do ủoự ,muoỏn caỷ hai ủieọn trụỷ khoõng bũ hoỷng thỡ cửụứng ủoọ doứng ủieọn toỏi ủa trong maùch phaỷi laứ I=I2=1,5A. ẹieọn trụỷ tửụng ủửụng cuỷa ủoaùn maùch laứ:R12=R1+R2=20+40=60. Vaọy hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa ủaởt vaứo hai ủaàu ủoaùn maùch laứ:U=I.R12=1,5.60=90V b) Hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa giửừa hai ủaàu R1 laứ : U1 = I1.R1 = 2.20 = 40V. Hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa giửừa hai ủaàu R2 laứ : U2= I2.R2 = 1,5.40 = 60V. Vaọy hieọu ủieọn theỏ toỏi ủa ủửụùc pheựp ủaởt vaứo hai ủaàu ủoaùn maùch khi hai ủieọn trụỷ maộc song song laứ :U = U1 = 40V. Baứi 5 : Maộc hai ủieọn trụỷ R1,R2 vaứo hai ủieồm A,B coự hieọu ủieọn theỏ 90V.Neỏu maộc R1 vaứ R2 noỏi tieỏp thỡ doứng ủieọn cuỷa maùch laứ 1A.Neỏu maộc R1 vaứ R2 song song thỡ doứng ủieọn cuỷa maùch chớnh laứ 4,5A.Tớnh R1 vaứ R2 . GIAÛI Khi maộc noỏi tieỏp ta coự : Rnt = R1+R2 = U/I =90/1 = 90. Khi maộc song,ta coự :Rss = = U/I’= 90/4,5 = 20. Vaọy ta coự heọ sau : R1+R2 = 90 (1) vaứ R1.R2 = 1800 (2) .Giaỷi ra, ta ủửụùc : R1= 30,R2= 60. Hoaởc R1= 60 , R2 = 30. Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = R3 = R4 = 4W R1 C R2 R2 = 2W U = 6V R3 a) Khi nối giữa A và D một vôn kế thì ã A . B vôn kế chỉ bao nhiêu. Biết RV rất lớn. D R4 b) Khi nối giữa A và D 1 ampe kế thì ampe kế chỉ bao nhiêu? Biết RA rất nhỏ /U / Tính điện trở tương đương của mạch + - trong từng trường hợp. 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(W) R34 . R2 8.2 R1 C R2 V RCB = = = 1,6 (W) ã R34 + R2 8 + 2 Rtđ = RCB + R1 = 1,6 + 4 = 5,6 (W) R3 U 6 R4 I = I1 = = = 1,07 (A) A ã ã B 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 ị A º D mạch gồm [(R1// R3)nt R2] // R4 Ta có: R1.R3 4.4 R1 C I2 R2 R13 = = = 2(W) R1 + R3 4 + 4 I1 R) = R13 + R2 = 2 + 2 = 4(W) R3 U 6 A º D I2 = = = 1,5 A I3 I4 R4 R) 4 B V13 = I2. R13 = 1,5. 2 = 3V U13 3 / U / I1 = = = 0,75 A + - R1 4 U 6 I4 = = = 1,5 A R4 4 ị I = I2 + I4 = 1,5 + 1,5 = 3A Số chỉ của ampe kế là: Ia = I - I1 = 3 - 0,75 = 2,25 (A) U 6 Rtđ = = = 2 (W) I 3 Baứi 6 : Maộc hai ủieọn trụỷ R1,R2 vaứo hai ủieồm A,B coự hieọu ủieọn theỏ 90V.Neỏu maộc R1 vaứ R2 noỏi tieỏp thỡ doứng ủieọn cuỷa maùch laứ 1A.Neỏu maộc R1 vaứ R2 song song thỡ doứng ủieọn cuỷa maùch chớnh laứ 4,5A.Tớnh R1 vaứ R2 . GIAÛI Khi maộc noỏi tieỏp ta coự : Rnt = R1+R2 = U/I =90/1 = 90. Khi maộc song,ta coự :Rss = = U/I’= 90/4,5 = 20. Vaọy ta coự heọ sau : R1+R2 = 90 (1) vaứ R1.R2 = 1800 (2) .Giaỷi ra, ta ủửụùc : R1= 30,R2= 60. Hoaởc R1= 60 , R2 = 30. Baứi 7 : Moọt daõy daón coự ủieọn trụỷ 180. Hoỷi phaỷi caột daõy daón noựi treõn thaứnh maỏy ủoaùn baống nhau ủeồ khi maộc caực ủoaùn ủoự song song vụựi nhau , ta ủửụùc ủieọn trụỷ tửụng ủửụng cuỷa toaứn maùch laứ 5.(cho raống daõy daón noựi treõn coự tieỏt dieọn ủeàu). GIAÛI Giaỷ sửỷ daõy daón noựi treõn ủửụùc caột thaứnh n ủoaùn . ẹieọn trụỷ cuỷa moói ủoaùn daõy : R = 180/n Vỡ n ủoaùn daõy treõn ủửụùc maộc song song nhau , neõn ta coự : (1) maứ Rtủ = 5 (1) n = 6 Vaọy daõy noựi treõn ủửụùc caột ra thaứnh 6 ủoaùn baống nhau. Baứi 8 : Cho ủoaùn maùch nhử sụ ủoà hỡnh veừ . Bieỏt R1 = 10,R2 = 15,R3 = 25,R4 = R5 = 20. Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua R3 laứ I3 = 0,3A.Tớnh : a.ẹieọn trụỷ ủoaùn AB b.Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua caực ủieọn trụỷ vaứ qua maùch chớnh . c.Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu caực ủieọn trụỷ vaứ caực ủoaùn maùch AB, AD vaứ DE. R2 D R3 C A + R1 B- R5 R4 E GIAÛI a. ẹieọn trụỷ ủoaùn AB : RAB = R1 + R2345 = 10 + 20 = 30. b. Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua caực ủieọn trụỷ vaứ qua maùch chớnh : I23 = I2 = I3 = 0,3A (vỡ R2 nt R3), I45 = I4 = I5 = I23 = 0,3A (vỡ R23 = R45), IAB = I1 = I23 + I45 = 0,3 + 0,3 = 0,6A. c. Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủaàu caực ủieọn trụỷ vaứ caực ủoaùn maùch AB, AD vaứ 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. Baứi 9 :Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = 6W, U = 15V. R0 R1 Bóng đèn có điện trở R2 = 12W 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 a/ R1,2= Khi đền sáng bình thường Uđ = U12 đạt giá trị định mức, ta có U12 = 6(A) Ta có: IM = Ib = Từ đó RTM= Mà R0 = RTM – R12 = 10 – 4 = 6 c/ Khi dịch chuyển con chạy về phìa phải thì R0 tăng RTM tăng. UM không đổi nên Ic = giảm. Mà Uđ =U12 = IC.R12 giảm. Vậy đèn sáng yếu hơn bình thường. Bài 10 Cho mạch điện như hỡnh vẽ. Biết UAB = 18V khụng đổi cho cả bài toỏn, búng đốn Đ1 ( 3V - 3W ) Búng đốn Đ2 ( 6V - 12W ) . Rb là giỏ trị của biến trở Và con chạy đang ở vị trớ C để 2 đốn sỏng bỡnh thường : UAB Đốn Đ1 và đốn Đ2 ở vị trớ nào trong mạch ? r Tớnh giỏ trị toàn phần của biến trở và vị trớ (1) (2) con chạy C ? Khi dịch chuyển con chạy về phớa N thỡ độ sỏng của hai đốn thay đổi thế nào ? M Rb C N Giải 1) Cú I1đm = P1 / U1 = 1A và I2đm = P2 / U2 = 2A. Vỡ I2đm > I1đm nờn đốn Đ1 ở mạch rẽ ( vị trớ 1) cũn đốn Đ2 ở mạch chớnh ( vị trớ 2 ) . 2) Đặt I Đ1 = I1 và I Đ2 = I2 = I và cường độ dũng điện qua phần biến trở MC là Ib + Vỡ hai đốn sỏng bỡnh thường nờn I1 = 1A ; I = 2A ị Ib = 1A . Do Ib = I1 = 1A nờn RMC = R1 = = 3W + Điện trở tương đương của mạch ngoài là : Rtđ = r + + CĐDĐ trong mạch chớnh : I = ị Rb = 5,5W . Vậy C ở vị trớ sao cho RMC = 3W hoặc RCN = 2,5W .3) Khi dịch chuyển con chạy C về phớa N thỡ điện trở tương đương của mạch ngoài giảm ị I ( chớnh ) tăng ị Đốn Đ2 sỏng mạnh lờn. Khi RCM tăng thỡ UMC cũng tăng ( do I1 cố định và I tăng nờn Ib tăng ) ị Đốn Đ1 cũng sỏng mạnh lờn. Bài 11 Một hộp kớn chứa nguồn điện khụng đổi cú hiệu điện thế U và một điện trở thay đổi r ( Hvẽ ). r A U B Khi sử dụng hộp kớn trờn để thắp sỏng đồng thời hai búng đốn Đ1 và Đ2 giống nhau và một búng đốn Đ3, người ta nhận thấy rằng, để cả 3 búng đốn sỏng bỡnh thường thỡ cú thể tỡm được hai cỏch mắc : + Cỏch mắc 1 : ( Đ1 // Đ2 ) nt Đ3 vào hai điểm A và B. + Cỏch mắc 2 : ( Đ1 nt Đ2 ) // Đ3 vào hai điểm A và B. Cho U = 30V, tớnh hiệu điờn thế định mức của mỗi đốn ? Với một trong hai cỏch mắc trờn, cụng suất toàn phần của hộp là P = 60W. Hóy tớnh cỏc giỏ trị định mức của mỗi búng đốn và trị số của điện trở r ? Nờn chọn cỏch mắc nào trong hai cỏch trờn ? Vỡ sao ? Giải a) Vẽ sơ đồ mỗi cỏch mắc và dựa vào đú để thấy : + Vỡ Đ1 và Đ2 giống nhau nờn cú I1 = I2 ; U1 = U2 + Theo cỏch mắc 1 ta cú I3 = I1 + I2 = 2.I1 = 2.I2 ; theo cỏch mắc 2 thỡ U3 = U1 + U2 = 2U1 = 2U2 . + Ta cú UAB = U1 + U3 . Gọi I là cường độ dũng điện trong mạch chớnh thỡ : I = I3 U1 + U3 = U - rI Û 1,5U3 = U - rI3 ị rI3 = U - 1,5U3 (1) + Theo cỏch mắc 2 thỡ UAB = U3 = U - rI’ ( với I’ là cường độ dũng điện trong mạch chớnh ) và I’ = I1 + I3 ị U3 = U - r( I1 + I3 ) = U - 1,5.r.I3 (2) ( vỡ theo trờn thỡ 2I1 = I3 ) + Thay (2) vào (1), ta cú : U3 = U - 1,5( U - 1,5U3 ) ị U3 = 0,4U = 12V ị U1 = U2 = U3/2 = 6V b) Ta hóy xột từng sơ đồ cỏch mắc : * Sơ đồ cỏch mắc 1 : Ta cú P = U.I = U.I3 ị I3 = 2A, thay vào (1) ta cú r = 6W ; P3 = U3.I3 = 24W ; P1 = P2 = U1.I1 = U1.I3 / 2 = 6W * Sơ đồ cỏch mắc 2 : Ta cú P = U.I’ = U( I1 + I3 ) = U.1,5.I3 ị I3 = 4/3 A, (2) ị r = = 9W Tương tự : P3 = U3I3 = 16W và P1 = P2 = U1. I3 / 2 = 4W. c) Để chọn sơ đồ cỏch mắc, ta hóy tớnh hiệu suất sử dụng địờn trờn mỗi sơ đồ : + Với cỏch mắc 1 : % = 60% ; Với cỏch mắc 2 : .% = 40%. + Ta chọn sơ đồ cỏch mắc 1 vỡ cú hiệu suất sử dụng điện cao hơn. Bài 12: Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = R2 = R3 = 6 W ; R4 = 2 W UAB = 18 v Nối M và B bằng một vôn kế. Tìm số chỉ của vôn kế Nối M và B bằng 1 am pe kế điện trở không đáng kể. Tìm số chỉ của ampe kế, chiều dòng qua A. Giải a. Số chỉ của vôn kế. 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 W R123 = RAB = R123 + R4 = 6 W - Cường độ dòng điện qua mạch chính: Hiệu điện thế: UNB = U4 = I4 . R4 = IC . R4 = 6 v UAN = UAB - UNB = 12 v - Cường độ qua R2 ; R3 : - 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: Điện trở tương đương:R34 = 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? 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 = - 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 . - R13= = 2 - R123 = R2 + R13 = 4 - Điện trở toàn mạch là R = 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 B C A Đ1 R1 Bài 14 : Â Â Cho mạch điện như hình vẽ x K Đ2 Trong đó vôn kế có điện trở 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 R1 để hai đèn sáng bình thường. 2. Thay đèn 1 và đèn 2 lần lượt bằng các điện trở R2 và R3 sao cho R2 = 4R3. Khi mở và đóng khoá K vôn kế lần lượt chỉ hai giá trị U1, U2. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu A,B theo U1 và U2. Giải a) Ta có : Rđ1 Iđ1 Rđ2 Iđ2 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) => R1 2) Khi K mở ta có R1 nt R2 => UAB = I.R => R1 (