Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Tuần 1 - Tiết 1, 2: Điện trở – định luật Ôm

Ngày soạn 25/08/2012 Tuần 1 Tiết 1-2 CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TRỞ – ĐỊNH LUẬT ÔM I. Mục tiêu: + Nắm đựợc định luật Ôm , sự phụ thuộc điện trở vào chiều dài , tiết diện và vật liệu làm vật dẫn + Giải bài tập vận dụng định luật Ôm, bài tập tìm cách mắc các đồ dùng điện vào mạch điện sao cho chúng hoạt động bình thường II.Chuẩn bị: + Bài tập III. Nội dung: TÓM TẮT LÝ THUYẾT Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn là đường thẳng đi qua gốc tọa độ( U=0, I=0 ) 2) 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: 3) Công thức xác định điện trở: ; đơn vị đo điện trở là Ôm (W) 4) Điện trở tương đương (Rtđ) của một đọan mạch là điện trở có thể thay thế cho đọan mạch này , sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước 5) Đọan mạch nối tiếp : + Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm I = I1 = I2 = + Hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch bằng tổng các hiệu điện thế giữa hai đầu mỡi điện trở thành phần U = U1 + U2 + +Điện trở tương đương của đọan mạch có các điện trở mắc nối tiếp R=R1 + R2 + +Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó: + Các thiết bị điện có thể được mắc nối tiếp nhau khi chúng chịu được cùng một cường độ dòng điện không vượt quá một giá trị xác định . Giá trị đó gọi là cường độ dòng điện định mức. Khi dòng điện chạy qua các thiết bị điện đang hoạt động có cường độ đúng bằng già trị định mức thì ta nói chúng hoạt động bình thường 6) Đoạn mạch song song : + Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ I = I1+ I2 + + Hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch bằng hiệu điện thế giữ hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ U = U1 = U2 = + Điện trở tương đương của đọan mạch gồm hai điện trở mắc song song: + Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó + Nếu đọan mạch có n điện trở mắc song song, mỗi điện trở là r , øthì: 7) Điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài l của dây , tỉ lệ nghịch với tiết diện S của dây dẫn và phụ thuộc vào điện trở suất r của vật liệu làm dây dẫn Trong đó : r là điện trở suất tính bằng đơn vị Wm l là chiều dài dây dẫn tính bằng m S là tiết diện dây dẫn tính bằng m2 8) Biến trở là dụng cụ dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch . Ngày soạn 06/9/2012 Tuần 2 Tiết 3-4 BÀI TẬP VẼ VÀ SỬ DỤNG ĐỒ THỊ A. Vẽ đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của I vào U: Cho sẵn bảng số liệu biễu diễn sự phụ thuộc dó Bước 1: Dựa vào số liệu đã cho để xác định các điểm biễu diễn sự phụ thuộc của I vào U Bước 2: Vẽ một đường thẳng đi qua gốc tọa độ , đồng thời đi qua gần những điểm biễu diễn nhất . Cần chọn sao cho những điểm biễu diễn phân bố đều hai bên đường thẳng đó Bài tập1: Dựa vào bảng sau hãy vẽ đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của I vào U I(A) Lần đo HĐT (V) CĐDĐ (A) 1 0 0 2 1,5 0,12 3 3,0 0,25 4 4,5 0,35 5 6,0 0,48 0 U(V) B. Sử dụng đồ thị Dựa vào đồ thị đã cho để xác định các đại lượng I, U, R + Biết trị số của U, xác định trị số của I tương ứng và R: Trên trục hoành tại điểm có giá trị U đã biết ta kẻ đường thẳng song song với trục tung , cắt đồ thị tại điểm A . Từ A hạ đường vuông góc với trục tung, cắt trục hoành tại điểm I . Điểm đ1o cho biết trị số của I, U ta tính được trị số của R +Biết trị số của I, xác định trị số của U tương ứng và R : Trên trục tung, tại điểm có giá trị I đã biết ta kẻ đường thẳng song song với trục hoành , cắt đồ thị tại điểm B . Từ B hạ đường vuông góc với trục hoành cắt trục hoành tại điểm U. Điểm đó cho biết trị số của U cần tìm. Biết được trị số của I, U ta tính được trị số của R + Từ đồ thị xác định trị số R của dây dẫn : Lấy một điểm bất kì trên đồ thị, từ điểm đó hạ đường vuông góc với trục hoành ta có trị số của U. Hạ đường vuông góc với trục tung ta trị số I tương ứng, từ đó tính được R Bài tập2: Từ đồ thị, hãy xác định : I(A) a) Hiệu điện thế để cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là 0,35A b) Cường độ dòng điện khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn là 1,5V c) Có mấy cacùh xác định trị số của điện trở dây dẫn ? 0 U(V) Giải: a) Xác định điểm I = 0,35A trên trục tung , từ điểm đó kẻ đường song song với trục hoành , cắt đồ thị tại một điểm (A). TưØ A hạ đường vuông góc xuống trục hoành , cắt trục hoành tại điểm cho ta giá trị hiệu điện thế cần tìm U = 2,4V b) Xác định điểm U = 1,5V trên trục hoành , từ điểm đó kẻ đường song song với trục tung, cắt đồ thị tại một điểm B . Từ B hạ đường vuông góc xuống trục tung, cắt trục tung tại điểm cho ta giá trị cường độ dòng điện cần tìm I = 0,22A c) Có hai cách xác định điện trở của dây dẫn: + cách 1: từ những giá trị trên , áp dụng công thức +cách 2: Từ 1 điểm bất kì trên đồ thị , hạ đường vuông góc với trục tung ta có I , hạ đường vuông góc với trục hoành ta có giá trị U , từ đó tính R theo công thức Bài tập 3: Dựa vào đồ thị , tính: I(A) a) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở khi U=2V b) Hiệu điện thế đặt vào hai đầu điện trở để dòng điện chạy qua nó có cường độ I =0,3A c) Có mấy cách tính trị số của điện trở? U(V) Giải: a) Xác định vị trí U=2V trên trục hoành, Từ đó kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt đồ thị tại một điểm, từ điểm kẻ đường thẳng vuông góc với trục tung cắt trục tung tại một điểm ,cho ta biết giá trị của I b) Từ vị trí I=0,3A trên trục tung , kẻ đường song song với trục hoành , cắt đồ thị tại một điểm , từ điểm này hạ đường vuông góc với trục hoành tại điểm có giá trị U cần tìm c) có hai cách xác định giá trị của R: + Từ giá trị của I, U , tính R theo công thức + Từ một điểm bất kì trên đồ thị , kẻ các đường thẳng song song với trục tung và trục hoành , ta có giá trị của U, I từ đó tính R bằng công thức Ngày soạn 08/10/2012 Tuần 3 Tiết 5-6 BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT ÔM I. Loại bài tập vận dụng công thức đơn thuần: Bước 1: Tìm hiểu, tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có) Bước 2: Phân tích mạch điện , tìm các công thức có liên quan đến các đại lượng cần tìm Bước 3: Vận dụng công thức đã học để giải bài toán Bước 4: Kiểm tra biện luận kết quả Bài tập áp dụng: Cho R1= 5W ; R2= 10W ampe kế chỉ 0,5A ; dược mắc nối tiếp nhau thành mạch điện .Vôn kế đo hiệu điện thế của R2 a) Vẽ sơ đồ mạch điện b) Tìm số chỉ của vôn kế và hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch Giải: R1 R2 A a) Sơ đồ : A B V b) Tính hiệu điện thế: R1ntR2 Þ I1= I2 = I = 0,5A Từ hệ thức U2=IR2= 0,5A.10W = 5V. Vậy vôn kế chỉ 5V UAB = U1+ U2 = 2,5+5 = 7,5(V) II. Loại bài tập suy luận Bước 1: Đọc và tóm tắt đề bài Bước 2: Suy luận để tìm cách mắc các điện trở thành mạch điện thỏa mãn điều kiện đã cho Bước 3: Lập hệ phương trình để tính trị số của các điện trở Bước 4: Trả lời và biện luận kết quả Bài tập áp dụng: Bài 1 Hai điện trở R1 và R2 được mắc theo hai cách vào hiệu điện thế U=12V.. Trong cách mắc thứ nhất người ta đo được cường độ dòng điện qua mạch là 0,3A; trong cách mắc thứ hai cường độ dòng điện qua mạch là 1,6A .Tính trị số của điện trở R1 ; R2 Giải : Khi R1 nt R2 : U= IRtđ = 0,3( R1+ R2) (1) Khi R1 // R2 : U= I'R'tđ = 1,6 (2) Vì U không đổi , ta có: 0,3( R1+ R2)=12Þ R1+ R2 = 40 1,6=12Þ Ta có hệ pt : R1+ R2 = 40 (1') R1R2 = 300 (2') Từ (1')Þ R1 = 40 – R2 thay vào (2') Þ (40 – R2)R2 = 300 Þ R22 – 40R2 -300 = 0 Þ ( R2 – 10)(R2 -30) = 0 Þ R2 = 10W Þ R1 = 30W hoặc R2 = 30W Þ R1 = 10W Bài 2 Cho hai điện trở R1= R2 = R = 3W được mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U= 6V a) Hỏi phải mắc hai điện trở này vào mạch như thế nào để điện trở tương đương của đọan mạch là 6W và 1,5W ? b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở Giải: a) Ta có Rtđ = 6W > R = 3W, phải mắc hai điện trở này nối tiếp nhau vào mạch điện .Khi đó vì hai điện trở bằng nhau nên Rtđ = 2.R = 2.3W = 6W ta thấy R'tđ = 1,5W < R = 3W , phải mắc hai điện trở này song song với nhau .Vì hai điện trở bằng nhau nên R'tđ = b) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở: + Khi R1ntR2 : I1 = I2 = I = + Khi R1//R2 : R'tđ = Mặt khác R1= R2 Þ Ngày soạn 08/03/2013 Tuần 4 Tiết 7-8 BÀI TẬP TÌM CÁCH MẮC CÁC ĐỒ DÙNG ĐIỆN SAO CHO CHÚNG HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG Các bước giải bài tập: + Bước 1: Tìm hiểu và tóm tắt đề bài + Bước 2: Tím hiểu ý nghĩa của các con số ghi trên đồ dùng điện + Bước 3:So sánh hiệu điện thế định mức của đồ dùng điện với hiệu điện thế của nguồn + Bước 4: Kết luận Bài tập áp dụng : Bài 1: Cho hai bóng đèn cùng loại chịu được hiệu điện thế định mức là 12V và cường độ dòng điện định mức là 1A. Các đèn này hoạt động thế nào khi mắc chúng vào nguồn có hiệu điện thế 12V theo hai cách: a) Mắc song song b) Mắc nối tiếp Giải: a) Khi Đ1//Đ2 thì U1 = U2 = UAB = 12V = Uđm , hai đèn hoạt động bình thường b) Khi Đ1 nt Đ2 thì I1= I2 = I ; U = U1 + U2 Cách 1: R1 = R2 = Rtđ = R1 + R2 = 2.12 = 24W Cường độ dòng điện qua mỗi đèn : I1 = I2 = I = I1 = I2 = 0,5A < Iđm vậy hai đèn sáng yếu hơn bình thường Cách 2: Đ1 giống Đ2 Þ U1 = U2 và R1 = R2 Đ1 nt Đ2 nên I1 = I2 ; U = U1 + U2 =I1R1 + I2R2 = 12V Þ U1 = U2 = 6V < Uđm : cả hai đèn sáng yếu hơn mức bình thường Bài 2:Cho hai bóng đèn cùng loại 6V-0,5A . Hỏi phải mắc chúng như thế nào vào các loại nguồn điện có hiệu điện thế 6V , 12V để chúng hoạt động bình thường ? Giải: Để các đèn hoạt động bình thường thì IĐ = Iđm hoặc UĐ = Uđm Vì hai đèn có cùng Uđm = 6V = U , nên ta có thể mắc hai đèn này song song với nhau vào nguồn điện 6V, chúng sẽ hoạt động bình thường Với nguồn điện có U = 12V thì hai đè được mắc nối tiếp , vì khi đó I1= I2 = I. Hai đèn giống nhau nên R1 = R2 Þ U1 = U2 Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn :=Uđm .Vậy hai đèn hoạt động bình thường Bài tập 3: Cho hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức 110V, cường độ dòng điện định mức lần lần lượt là 0,36A và 0,22 được mắc nối tiếp nhau vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn? b) Hai đèn có sáng bình thường không? Vì sao? Có nên mắc như vậy không? Giải: a)Điện trở mỗi đèn: R1= Vì hai đèn mắc nối tiếp nên I1 = I2 = I Aùp dụng định luật Ôm: Vậy cường độ dòng điện qua mỗi đèn là 0,27A b) I1đm=0,36A mà I1= 0,27A Þ đèn 1 sáng yếu hơn bình thường I2đm=0,22A mà I2= 0,27A Þ đèn 2 sáng hơn mức bình thường Không nên mắc như vậy vì đèn có cường độ dòng điện định mức thấp dễ bị cháy Ngày soạn 18/03/2013 Tuần 5 Tiết 9-10 BÀI TẬP VỀ SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO l , S, r Bài 1: Một cuộn dây dẫn bằng đồng có khối lượng 250g và có tiết diện dây là 1mm2 .Tính điện trở của cuộn dây này , biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-6Wm và khối lượng riêng của đồng là 8900kg/m3 Giải: Ta có : với V= S.l do đó Þ Aùp dụng công thức Bài 2: Một dây điện trở tiết diện tròn có đường kính 1mm, chiều dài 20m, có điện trở 5W .Hỏi một dây điện trở cùng làm bằng một chất có chiều dài 10m va 2đường kính tiết diện là 0,5mm thì có điện trở là bao nhiêu? Giải Tiết diện của hai dây lần lượt là: và Điện trở của mỗi dây là: và Vậy : Þ R2 = 2R1 = 2.5 = 10W Bài 3: Trên một biến trở có ghi 20W - 2,50A a) Tính hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt vào hai đầu cố định của biến trở b) Dây dẫn của biến trở được làm bằng nicrom có điện trở suất 1,1.10-6Wm, có chiều dài 50m . Tính tiết diện của dây dẫn dùng làm biến trở Giải: a) Hiệu điện thế được phép đặt vào hai đầu biến trở là: U = I.R = 20. 2,50 = 50V b) Từ công thức Þ Bài 4: Một cuộn dây dẫn gồm nhiều vòng , điện trở suất của chất làm dây là 1,6.10-8Wm, tiết diện là 0,1mm2 . Cuộn dây được mắc vào giữa hai điểm A,B có hiệu điện thế 12V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 1,2A. a) Tính điện trở của dây b) Tính chiều dài của dây dẫn làm cuộn dây c) Muốn cho dòng điện qua cuộn dây là 1A thì phải mắc thêm một điện trở như thế nào và bằng bao nhiêu? Biết rằng hiệu điện thế giữa hai điểm A, B luôn không đổi Giải a) Điện trở của dây Aùp dụng định luật Ôm , ta có b) Aùp dụng công thức tính điện trở Thay số : c) Từ định luật Ôm cho đoạn mạch Nếu U không đổi , muốn giảm I thì phải tăng R . Theo đề bài I giảm , muốn vậy phải mắc thêm một điện trở R' nối tiếp với dây R để điện trở của đọan mạch tăng lên Điện trở của đọan mạch : Bài 5 : Hai đọan dây điện trở ba92ng nikêlin và constantan có cùng tiết diện , cùng chiều dài mắc nối tiếp với nhau, rồi mắc vào hai cực một nguồn điện một chiều 9V Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đọan dây Giải: Gọi R1 là điện trở của dây nikêlin . Ta có : R2 là điện trở của dây constantan .Ta có : Do đó : Vì hai dây mắc nối tiếp nên : Mà U1+U2 = 9V Vậy : và U1 = 4V Ngày sọan 19/03/2013 Tuần 6 Tiết 11-12: ÔN TẬP - KIỂM TRA I. Lý thuyết + Hệthức định luật Ôm + Aùp dụng định luật Ôm cho các đọan mạch : nối tiếp , song song + Công thức tính điện trở theo l, S, r II. Bài tập: Bài 1: Cho hai điện trở R1= 2W , R2 = 6W , . Hãy tính : a) Điện trở của chúng khi mắc nối tiếp b) Điện trở của chúng khi mắc song song c) Nêu mắc mạch điện ở câu a và b lần lượt vào hiệu điện thế không đổi 12V thì dòng điện qua mỗi điện trở bằng bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Tính Rtđ theo công thức Rtđ = R1 + R2 b) Tính Rtđ theo công thức c) -Mắc nối tiếp : I1 = I2 = I = - Mắc song song : U1 = U2 = U Aùp dụng định luật Ôm: I1= ; I2= Bài 2: Cho hai điện trở R1= 20W , R2 = 30W mắc nối tiếp. A B Vôn kế có điện trở vô cùng lớn, dây nối có điện R1 R2 V trở không đáng kể . Khi mắc hai đầu A,B vào hiệu điện thế không đổi , vôn kế chỉ 10V.Hãy tính: a) Điện trở của đọan mạch AB b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu AB, hiệu điện thế giữa hai đầu R2 c) Biết hai điện trở nói trên là hai dây kim loại có cùng tiết diện là 0,1mm2 và đều có điện trở suất là 0,4.10-6Wm .Tìm chiều dài mỗi dây kim loại Hướng dẫn giải: a) RAB= R1 + R2 = 50W b) I1 = I2 =I = ; UAB = IRAB= 0,5. 50 = 25V; UR2 = IR2=0,5.30=15 c) Chiều dài mỗi dây :