Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 9 - Phần Điện học

Kế hoạch chung: Phần Điện học 1. Tính điện trở tương đương của mạch: 2. Bài toán chia dòng – Tính cường độ dòng điện. 3. Bài toán chia thế : +Phép chia tỷ lệ thuận + Tính hiệu điện thế giữa hai điểm trên mạch điện. 4. Bài toán với biến trở: + Định vị trí con chạy trên biến trở. + Mạch có biến trở, toán biện luận 5. Vai trò của ampe kế trong sơ đồ: + Ampe kế có Ra = 0 + Ampe kế có Ra ≠ 0 6. Vai trò của vôn kế trong sơ đồ: + Vôn kế lý tưởng. + Vôn kế có RV xác định. 7. Các quy tắc chuyển mạch: a. Quy tắc chập các điểm có cùng điện thế. b. quy tắc tách nút. c. Quy tắc bỏ điện trở d. Quy tắc mạch tuần hoàn e. Quy tắc chuyển mạch 8. Mạch cầu: a. Maùch caàu caõn baống. b. Maùch caàu khoõng caõn baống. c. Maùch caàu khuyeỏt: d. Mạch cầu tổng quát 9. Công – Công suất – tác dụng nhiệt của dòng điện: a. Tính công, công suất mạch điện b. Tính công suất cực đại: c. Cách mắc các đèn ( toán định mức của bộ bóng đèn). d .Định luật Jun - len xơ ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Kế hoạch thể hiện trong chuyên đề A/. Tóm tắt kiến thức 1/. Dòng điện, nguồn điện: 2/. Mạch điện: a. Định luật ôm: b. Đoạn mạch điện mắc song song: c. Đoạn mạch điện mắc nối tiếp: d.Mạch cầu : 3/. Một số quy tắc chuyển mạch: a/. Chập các điểm cùng điện thế: b/. Bỏ điện trở: 4/. Vai trò của am pe kế trong sơ đồ: 5/. Vai trò của vôn kế trong sơ đồ: a/. Trường hợp vôn kế có điện trỏ rất lớn ( lý tư ởng): b/. Trường hợp vôn kế có điện trở hữu hạn: 6/.Định lý nút : B. Bài tập I - Chuyên đề 1: Công thức điện trở ii - Chuyên đề 2: ghép điện trở-tính điện trở iii - Chuyên đề 3: PHệễNG PHAÙP GIAÛI MAẽCH CAÀU I/ MAẽCH CAÀU. 1. Hỡnh daùng. 2. Phaõn loaùi maùch caàu. 3. Daỏu hieọu ủeồ nhaọn bieỏt caực loaũ maùch caàu a/ Maùch caàu caõn baống. b/ Maùch caàu khoõng caõn baống. II/ CAÙCH GIAÛI CAÙC LOAẽI MAẽCH CAÀU 1. Maùch caàu caõn baống. 2. Maùch caàu khoõng caõn baống. 3. Maùch caàu khuyeỏt: Iv - Chuyên đề 4: Mạch điện có am pe kế, vôn kế: v- Chuyên đề 5: Điện năng-Công suất của dòng điện: 1. Tính công suất cực đại: 2. Cách mắc các đèn ( toán định mức). 3 .Định luật Jun - len xơ Vi - Chuyên đề 6: Biến trở- Toán biện luận: C. Một số đề kiểm tra tham khảo: Phần cụ thể trong chuyên đề A/. Tóm tắt kiến thức 1/. Dòng điện, nguồn điện: - 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. Định luật ôm: I = U/R b. 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. *Tính chất: 1. U chung 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 1/R=1/R1+1/R2+...+1/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.( R1 Rtđ < R1<R2 ) c. 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/c 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. R1 R2 R3 R4 R5 A B M N (R1 Rtđ >R2>R1) d.Mạch cầu : Mạch cầu cân bằng có các tính chất sau: - Về điện trở: ( R5 là đường chéo của cầu) -Về dòng: I5=0 -Về HĐT : U5=0 suy ra I1 = I2 ; I3 = I4 ; ; ; U1 = U3 ; U2 = U4 Mạch cầu không cân bằng: I5 khác 0; U5khác 0 * Trường hợp mạch cầu có 1 số điện trở có giá trị bằng 0; để giải bài toán cần áp dụng các quy tắc biến đổi mạch điện tương đương ( ở phần dưới ) *Trường hợp cả 5 điện trở đều khác 0 sẽ xét sau. 3/. 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 đ Khi RAB=0;I 0 hoặc RAB 0,I=0 đVa=VbTức 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). 4/. 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) - 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 . 5/. 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: - 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... 6/.Định lý nút : Tổng các dòng điện đi vào một nút bằng tổng các dòng điện đi ra khỏi nút đó. B. Bài tập Chuyên đề 1: Công thức điện trở Bài 1: Một dây dẫn đồng tính có chiều dài l. Nếu gấp nó lại làm đôi, rồi gập lại làm bốn, thì điện trở của sợi dây chập 4 ấy bằng mấy phần điện trở sợi dây ban đầu. ( Đ/S:R1=1/16R) HD: Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiêù dài, tỉ lệ nghịch với tiết điện của dây. Theo đề bài, chiều dài giảm 4 lần,làm điện trở giảm 4 lần. Mặt khác tiết diện lại tăng 4 lần làm điện trở giảm thêm 4 lần nữa thành thử điện trở của sợi dây chập 4 giảm 16 lần so với dây ban đầu. Bài 2: Một đoạn dây chì có điện trở R. Dùng máy kéo sợi kéo cho đường kính của dây giảm đi 2 lần , thì điện trở của dây tăng lên bao nhiêu lần.(ĐS: 16 lần) HD: d' = d/2 ; Tiết diện giảm 4 lần, chiều dài tăng 4 lần => R tăng 16 lần. Bài 3: Điện trở suất của đồng là 1,7. 10-8 Wm, của nhôm là 2,8.10-8 Wm.Nếu thay một dây tải điện bằng đồng , tiết diện 2cm2 bằng dây nhôm, thì dây nhôm phải có tiết diện bao nhiêu? khối lượng đường dây giảm đi bao nhiêu lần. (D đồng=8900kg/m3, D nhôm= 2700kg/m3). HD: - Lập tỷ số Rđ / RN ( Cùng chiều dài, điện trở xuất đã biết, điện trở bằng nhau) => SN =3,294 cm2 - Khối lượng của dây giảm theo tỷ lệ: ( mN = k . md ; m = D.S.l) => = 1,9977 lần Bài 4: Một cuộn dây đồng đường kính 0,5 mm,quấn quanh một cái lõi hình trụ dài 10cm, đường kính của lõi là 1cm và đường kính của 2 đĩa ở 2 đầu lõi là 5cm. Biết rằng các vòng dây được quán đều và sát nhau. Hãy tính điện trở của dây. HD: - Tính số vòng trong mỗi lớp: n=100/0,5=200 vòng Tính độ dày phần quấn dây: ((5-1)/ 2).10=20 cm Số lớp p=20: 0,5=40( lớp) Tổng số vòng dây: N=n.p=8000 vòng Đường kính t/b của mỗi vòng: d=(5+1):2=3cm - Chiều dài mỗi vòng là pd, của n vòng dây là p.d.n Chiều dài củadây: l= p dn=753,6m Tiết diện t/b của dây: S = Điện trở của dây: R = => R = 65,3 W Chuyên đề 2: ghép điện trở-tính điện trở Bài 1: Có 3 điện trở giống hệt nhau, hỏi có thể tạo được bao nhiêu giá trị điện trở khác nhau. - Nếu 3 điện trở có giá trị khác nhau R1, R2, R3 thì tạo được bao nhiêu? HD: - Với 1 điện trở, ta được một giá trị: R1 = R - Với hai điện trở ta được hai giá trị với 2 cách mắc: ghép nối tiếp, ghép song song. R2 = Rn.t = 2R ; R3 = Rss = R/2 - Với 3 điện trở ta được 4 giá trị: + Ghép 3 điện trở song song: R4 =R/3 + Ghép 3 điện trở nối tiếp : R5 = 3R + Hai điện trở song song, rồi nối tiếp với cái thứ 3: R6 = 3R/2 + Hai điện trở ghép nối tiếp, ròi song song với cái thứ 3: R7 = 2R/3 * Vậy với ba điện trở giống nhau, thì ta tạo được bẩy giá trị điện trở sắp xếp từ nhỏ đến lớn như sau: R/3 ; R/2 ; 2R/3 ; R ; 3R/2 ; 2R ; 3R * Nếu 3 điện trở R1 , R2, R3 khác nhau, thì ta tạo được 2 + 3.5 = 17 giá trị điện trở khác nhau ( trừ 2 cách ghép: 3 cái cùng song song, 3 cái cùng nối tiếp, năm cách còn lại đều ghép được ba giá trị khác nhau) Bài 2. Có hai loại điện trở: R1=20 W, R2=30 W. Hỏi cần phải có bao nhiêu điện trở mỗi loại để khi mắc chúng: a. Nối tiếp thì được đoạn mạch có điện trở R=200 W? b. Song song thì được đoạn mạch có điện trở R= 5 W. HD: a. Khi mắc nối tiếp, gọi x là số điện trở R1 = 20W; y là số điện trở R2 = 30W Ta có: 20x + 30y = 200 => x + 3y/2 = 10 Đặt y/2 = t => x = 10 - 3t ĐK: x,y là số nguyên dương, x≥ 0 => t t = 0,1,2,3 -Lập bảng ta được: t 0 1 2 3 x 10 7 4 1 y 0 2 4 6 b. Khi mắc song song: 1/R = 1/RI + 1/RII với RI = R1/x RII = R2/ y => 1/R = x/R1 + y/R2 1/5 = x/20 + y/30 30x + 20y = 120 => x + 2y/3 = 4 đặt y/3 = t => x = 4 - 2t ; x≥ 0 => t = 0,1,2 . - Ta có bảng sau: t 0 1 2 x 4 2 0 y 0 3 6 Bài 3: Phải lấy ít nhất bao nhiêu điện trở r= 1 W để mắc thành đoạn mạch có điện trở R=0,6 W. HD: - Vì R R1 = 3/2W. - Ta thấy R1 >r nên R1 phải là điện trở tương đương của một điện trở r mắc song song với R2 .Ta có: R1 = r + R2 => R2 = 1/2W - Vì R2 R1 = 1W. - Ta thấy R3 = 1W = R Vậy mạch điện có dạng : { r // [ r nt ( r // r )]} Bài 4: Một dây dẫn có điện trở 200 ôm. a, Phải cắt dây thành 2 đoạn có điện trở là R1 và R2 như thế nào để khi mắc chúng song song ta được điện trở tương đương là lớn nhất. b, Phải cắt dây dẫn thành bao nhiêu đoạn như nhau để khi mắc chúng song song ta được điện trở tương đương là 2 ôm. c, Phải lấy ít nhất bao nhiêu điện trở có giá trị r = 1 ôm để mắc thành đoạn mạch điện có điện trở tương đương là R = 3/5 ôm? Vẽ sơ đồ cách mắc. HD: a. Để có Rtđ là lớn nhất : - Gọi điện trở mỗi đoạn là R1 và R2 thì : R = R1 + R2 và Rtđ = (R1.R2)/(R1+R2) => Rtđ = (R1(R - R1)/R = (RR1 - R12)/R Ta thấy: RR1 - R12 = R2/4 - (R/2 - R1)2 => Rtđ = [R2/4 - (R/2 - R1)2] / r - R không đổi, muốn Rtđ cực đại thì (R/2 - R1)2 = 0 => R1 =R/2 => Rtđ = R/4 = 50W => R1=R2 = 50W Vậy phải cắt R thành hai đoạn bằng nhau. b. để Rtđ = 1W phải cắt R thành mấy đoạn bằng nhau: Gọi n là số đoạn cần cắt. điện trở mối đoạn là: r = R/n - Điện trở tương đương khi mắc chúng song song là: Rtđ = r/n = R/n2 => n = = 10 Vậy phải cắt thành 10 đoạn bằng nhau. c. Số điện trở r = 1W và cách mắc: - Vì R R1 = 3/2W. - Ta thấy R1 >r nên R1 phải là điện trở tương đương của một điện trở r mắc song song với R2 .Ta có: R1 = r + R2 => R2 = 1/2W - Vì R2 R1 = 1W. - Ta thấy R3 = 1W = R Vậy mạch điện có dạng : { r // [ r nt ( r // r )]} Chuyên đề 3: PHệễNG PHAÙP GIAÛI MAẽCH CAÀU I/ MAẽCH CAÀU. - Maùch caàu laứ loaùi maùch ủửụùc duứng phoồ bieỏn trong caực pheựp ủo ủieọn nhử ( Voõn keỏ, am pe keỏ, oõm keỏ) R1 R2 R3 R4 R5 A B M N 1. Hỡnh daùng. - Maùch caàu ủửụùc veừ: Trong ủoự : Caực ủieọn trụỷ R1, R2, R3, R4 goùi laứ ủieọn trụỷ caùnh. R5 goùi laứ ủieọn trụỷ gaựnh 2. Phaõn loaùi maùch caàu. Maùch caàu caõn baống - Maùch caàu Maùch caàu ủuỷ ( toồng quaựt) Mach caàu khoõng caõn baống Maùch caàu khuyeỏt 3. Daỏu hieọu ủeồ nhaọn bieỏt caực loaũ maùch caàu a/ Maùch caàu caõn baống. - Khi ủaởt moọt hieọu ủieọn theỏ UAB khaực 0 thỡ ta nhaọn thaỏy I5 = 0. - ẹaởc ủieồm cuỷa maùch caàu caõn baống. + Veà ủieọn trụỷ. + Veà doứng ủieọn: I1 = I2 ; I3 = I4 Hoaởc + Veà hieọu ủieọn theỏ : U1 = U3 ; U2 = U4 Hoaởc b/ Maùch caàu khoõng caõn baống. - Khi ủaởt moọt hieọu ủieọn theỏ UAB khaực 0 thỡ ta nhaọn thaỏy I5 khaực 0. R1 R2 R3 R4 R5 A B M N - Khi maùch caàu khoõng ủuỷ 5 ủieọn trụỷ thỡ goùi laứ maùch caàu khuyeỏt. II/ CAÙCH GIAÛI CAÙC LOAẽI MAẽCH CAÀU 1. Maùch caàu caõn baống. * Baứi toaựn cụ baỷn. Cho maùch ủieọn nhử HV. Vụựi R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 6Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tớnh I qua caực ủieọn trụỷ? * Giaỷi: Ta coự : => Maùch AB laứ maùch caàu caõn baống. => I5 = 0. (Boỷ qua R5). Maùch ủieọn tửụng ủửụng: (R1 nt R2) // (R3 nt R4) - Cửụứng ủoọ doứng ủieọn qua caực ủieọn trụỷ I1 = I2 = ; I3 = I4 = R1 R2 R3 R4 R5 A B M N 2. Maùch caàu khoõng caõn baống. a. Mach caàu ủuỷ hay coứn goùi laứ maùch caàu toồng quaựt. * Baứi toaựn cụ baỷn. Cho maùch ủieọn nhử HV. Vụựi R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 4Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tớnh I qua caực ủieọn trụỷ? * Giaỷi: Caựch 1. Phửụng phaựp ủieọn theỏ nuựt. -Phửụng phaựp chung. + Choùn 2hieọu ủieọn theỏ baỏt kỡ laứm 2 aồn. + Sau ủoự qui caực hieọu ủieọn theỏ coứn laùi theo 2 aồn ủaừ choùn. + Giaỷi heọ phửụng trỡnh theo 2 aồn ủoự VD ta choùn 2 aồn laứ U1 vaứ U3. -Ta coự: UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = U5 - Xeựt taùi nuựt M,N ta coự I1 + I5 = I2 (1) I3 = I4 + I5 (2) -Tửứ (1) vaứ (2) ta coự heọ phửụng trỡnh Giaỷi ra ta ủửụùc U1 , U3. Tớnh U2 = UAB – U1 , U4 = UAB – U3. Aựp duùng ủũnh luaọt OÂm tớnh ủửụùc caực doứng qua ủieọn trụỷ. Caựch2. ẹaởt aồn laứ doứng -Phửụng phaựp chung. + Choùn 1 doứng baỏt kỡ laứm aồn. + Sau ủoự qui caực doứng coứn laùi theo aồn ủaừ choùn. + Giaỷi phửụng trỡnh theo aồn ủoự - VD ta choùn aồn laứ doứng I1. Ta coự: UAB = U1 + U2 = I1R1 + I2R2 = I1 + 2I2 = 6 I2 = (1) - Tửứ nuựt M. I5 = I2 – I1 = 3 -0.5I1 - I1 = 3 – 1.5I1 I5 = 3 – 1.5I1 (2) - Maột khaực: U5 = UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = I3R3 – I1R1 = 3I3 – I1=5I5 => I3 = I3 = (3) - Tửứ nuựt N. I4 = I3 – I5 = - 3 – 1.5I1 = I4 = (4) -Maởt khaực. UANB = UAN + UNB = U3 + U4 = I3R3 + I4R4 = 3I3 + 4I4 = 6 3. + 4. = 6 Giaỷi ra ta ủửụùc I1 1.1 A. Theỏ vaứo (1), (2), (3), (4) ta tớnh ủửụùc caực I coứn laùi. + Chuự yự: Neỏu doứng ủi qua MN theo chieàu ngửụùc laùi thỡ seừ coự keỏt quaỷ khaực. Caựch 3. Duứng phửụng phaựp chuyeồn maùch: -Phửụng phaựp chung: +Chuyeồn maùch sao thaứnh maùch tam giaực vaứ ngửụùc laùi.( ú ) +Veừ laùi maùch ủieọn tửụng ủửụng, roài duùng ủũnh luaọt Õm, tớnh ủieọn trụỷ toaứn maùch, tớnh caực doứng qua caực ủieọn trụỷ a/ Phửụng phaựp chuyeồn maùch : => ú. - Loàng hai maùch vaứo nhau, sau ủoự 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 coự: RAB = (1) RBC = (2) RAC = (3) R1 R2 R3 A B C Coọng 3 phửụng trỡnh theo veỏ roài chia cho 2 ta ủửụùc. (4) Trửứ (4) cho (1), (2), (3) ta ủửụùc: Z = ; X = ; Y = (5) => Toồng quaựt: Tớch 2 ủieọn trụỷ keà X, Y, X = Toồng 3 ủieọn trụỷ b/ Phửụng phaựp chuyeồn maùch : ú => A B C Y X Z A B C R3 R2 X Y Z R1 R3 C R2 A B - Tửứ (5) ta chia caực ủaỳng thửực theo veỏ. ; Khửỷ R2, R3 trong (5) suy ra: ; ; =>Toồng quaựt: Toồng caực tớch luaõn phieõn X,Y,Z = ẹieọn trụỷ vuoõng goực c/ Aựp duùng giaỷi baứi toaựn treõn. * Theo caựch chuyeồn tam giaực thaứnh sao A B M N R1 R3 x z y R1 R2 R3 R4 R5 A B M N - Maùch ủieọn tửụng ủửụng luực naứy laứ: [(R1nt X) // (R3 nt Y)] nt Y - Tớnh ủửụùc ủieọn trụỷ toaứn maùch - Tớnh ủửụùc I qua R1, R3. - Tớnh ủửụùc U1, U3 +Trụỷ veà sụ ủoà goỏc - Tớnh ủửụùc U2, U4. - Tớnh ủửụùc I2, I4 - Xeựt nuựt M hoaởc N seừ tớnh ủửụùc I5 * Theo caựch chuyeồn sao thaứnh tam giaực. A B X Y Z R3 R4 N R1 R2 R3 R4 R5 A B M N Ta coự maùch tửụng ủửụng: Goàm {(Y// R3) nt (Z // R4)}// X. - Ta tớnh ủửụùc ủieọn trụỷ tửụng ủửụng cuỷa maùch AB. - Tớnh ủửụùc IAB. - Tớnh ủửụùc UAN = U3 , UNB = U4 - Tớnh ủửụùc I3 , I4 - Trụỷ veà sụ ủoà goỏc tớnh ủửụùc I1 = IAB – I3 ; I2 = IAB – I4 - Xeựt nuựt M hoaởc N, aựp duùng ủũnh lớ nuựt maùch tớnh ủửụùc I5 3. Maùch caàu khuyeỏt: Thửụứng duứng ủeồ reứn luyeọn tớnh toaựn veà doứng ủieọn khoõng ủoồi. A B N R3 R5 R4 R2 R2 R3 R4 R5 A B M N a. Khuyeỏt 1 ủieọn trụỷ ( Coự 1 ủieọn trụỷ baống khoõng vd R1= 0) + Phửụng phaựp chung. - Chaọp caực ủieồm coự cuứng ủieọn theỏ, roài veừ laùi maùch tửụng ủửụng. Aựp duùng ủũnh luaọt OÂm giaỷi nhử caực baứi toaựn thoõng thửụứng ủeồ tớnh I qua caực R. Trụỷ veà sụ ủoà goỏc xeựt nuựt maùch ủeồ tớnh I qua R khuyeỏt. - Khuyeỏt R1: Chaọp A vụựi M ta coự maùch tửụng ủửụng goàm: {(R3 // R5) nt R4 } // R2 - Khuyeỏt R2: Chaọp M vụựi B ta coự maùch tửụng ủửụng goàm: {(R4 // R5) nt R3 } // R1 - Khuyeỏt R3: Chaọp A vụựi N ta coự maùch tửụng ủửụng goàm: {(R1 // R5) nt R2 } // R4 - Khuyeỏt R4: Chaọp N vụựi B ta coự maùch tửụng ủửụng goàm: {(R2 // R5) nt R1 } // R3 - Khuyeỏt R5: Chaọp M vụựi N ta coự maùch tửụng ủửụng goàm: {(R4 // R3) // (R2 //R4) R2 R4 R5 A B M N b. Khuyeỏt 2 ủieọn trụỷ. (coự 2 ủieọn trụỷ baống 0) A B R2 R4 - Khuyeỏt R1 vaứ R3: chaọp AMN ta coự maùch tửụng ủửụng goàm : R2 // R4 Vỡ I5 = 0 neõn ta tớnh ủửụùc I2 = , I4 = , I1 = I2 , I3 = I4 - Khuyeỏt R2 vaứ R4 tửụng tửù nhử treõn - Khuyeỏt R1 vaứ R5 : chaọp AM luực naứy R3 bũ noỏi taột (I3 = 0), ta coự maùch tửụng ủửụng goàm : R2 // R4. Aựp duùng tớnh ủửụùc I2, I4, trụỷ veà sụ ủoà goỏc tớnh ủửụùc I1, I5 - Khuyeỏt R2 vaứ R5 ; R3 vaứ R5 ; R4 vaứ R5 tửụng tửù nhử khuyeỏt R1 vaứ R5 c. Khuyeỏt 3 ủieọn trụỷ. (coự 3 ủieọn trụỷ baống 0) R2 R3 R2 R3 A B M N - Khuyeỏt R1, R2, R3 ta chaọp AMN. Ta coự maùch tửụng ủửụng goàm R2 // R4. Thỡ caựch giaỷi vaón nhử khuyeỏt 2 ủieọn trụỷ - Khuyeỏt R1, R5, R4 ta chaọp A vụựi M vaứ N vụựi B. Ta thaỏy R2, R3 bũ noỏi taột. Chuyên đề 4: Mạch điện có am pe kế, vôn kế: Bài 1: Cho mạch điện như hình 3.1, các điện trở Giống nhau, có giá trị là r ; điện trở của các am pe kế không đáng kể; UAB có giá trị U0 không đổi. Xác định số chỉ của các am pe kế khi a.Cả 2 khóa cùng đóng. Chốt (+) của am pe kế mắc vào đâu? b. khi cả 2 khóa cùng mở? HD a. khi cả hai khoá cùng đóng, mạch điện có dạng: [R1 nt( R2//R3//R4) - Số chỉ ampe kế A1 : IA1=I1 - I2 = I3 + I4 - Số chỉ ampe kế A2 : IA2= I2 + I3 b. Khi cả 2 khoá mở: (R1ntR2ntR3ntR4), số chỉ các ampe kế bằng 0. Bài 2: Cho mạch điện như hình 3.3.2 ; R1=R4= 1 W; R2=R3=3 W; R5= 0,5 W; UAB= 6 v. a. Xác định số chỉ của am pe kế? Biết Ra=0. b. Chốt (+) của am pe kế mắc vào đâu. HD: a. khi Ra = 0 - Chập C với D, mạch điện có dạng: [(R3//R4) nt(R1//R2) nt R5 ] - Tính được: RAB = 0,2W - Tính được Imạch chính = 3A - Vì C và D là hai điểm có cùng hiệu điện thế nên : UCF= UDF= IM . = 9/4V UCE= UDE = IM . = 9/4V => Cường độ dòng điện qua các mạch rẽ: I1 = ; I2= ; I3= ; I4= - Để tính cường độ dòng điện qua ampe kế ta xét nút C. Tại C có I1 > I3 nên dòng điện qua ampe kế phải là từ C đến D. => Ia = 1,5A b. Dấu cộng(+) của ampe kế phải nối với C. Bài 3: Một ampekế có Ra 0 được mắc nối tiếp với điện trở R0 =20 W, vào 2 điểm M,N có UMNkhông đổi thì số chỉ của nó là I1=0,6A. Mắc song song thêm vào ampekế một điện trở r=0,25 W, thì số chỉ của am pekế là I2=0,125A.Xác định Io khi bỏ ampekế đi? HD: - Khi (Ra nt R0): UMN = I1. (Ra + R0) = 0,6( 20+ Ra) (1) - Khi [(Ra//r)nt R0] : + Điện trở của mạch: R'MN = (Ra.r)/( Ra+r) + R0 = (20,25 Ra +5)/( Ra+0,25) + Hiệu điện thế hai đầu am pe kế là: I2. Ra = I. (Ra .r)/( Ra + r) với I là cường độ dòng điện qua mạch chính. nên: I = I2. (Ra+r)/r = 0,125. (Ra +0,25)/0,25 + Hiệu điện thế hai đầu mạch là: UMN = I.R'MN = [0,125. (Ra +0,25)/0,25]. [(20,25 Ra +5)/( Ra+0,25)] UMN = 0,125. [(20,25 Ra +5)/0,25] (2) - Từ (1) và (2) ta có: 0,125(20,25 Ra +5) = 0,25. 0,6( 20+ Ra) => Ra = 0,997 ằ 1W => UMN = 12,6V - Khi bỏ am pe kế đi thì I0 = UMN/R0 = 0,63A Bài 4: Có 2 ampekế điện trở lần lượt là R1 , R2 , một điện trở R=3 W, một nguồn điện không đổi U.Nếu mắc nối tiếp cả 2 ampekế và R vào nguồn thì số chỉ của mỗi ampekế là 4,05A.Nếu mắc 2 ampekế song song với nhau rồi mới mắc nối tiếp với R vào nguồn thì Ampekế thứ nhất chỉ 3A, Ampekế thứ 2 chỉ 2A. a.Tính R1 và R2 ? b.Nếu mắc trực tiếp R vào nguồn thì cường độ dòng điện qua R là bao nhiêu? HD: - Hiệu điện thế của đoạn mạch khi cả hai ampe kế mắc nối tiếp: U = I(R1 + R2 + R) = 4,05(R1 + R2 + 3) (1) - Hiệu điện thế của đoạn mạch khi cả hai ampe kế mắc song song: U = (I1 +I2) () =(3 + 2) () (2) + Mặt khác: R1.I1 = R2I2 => R1 = = (3) - Thay vào (1) ta được: U = 4,05(5 R2/3 + 3) (4) - Thay vào (2) ta được: U =5(2R2/5 +3) (5) - Từ (4) và (5) ta giải ra được R2 = 0,6 W , R1 = 0,4W b. Ta có : U = 4,05(5 R2/3 + 3) = 16,2V - Cường độ dòng điện qua R khi không mắc điện kế là: I = U/R = 5,4A Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ 3.3. 5 Trong đó R/=4R, vôn kế có điện trở Rv, UMN không đổi. Khi k đóng và khi K mở , số chỉ của vôn kế có giá trị lần lượt là 8,4V và 4,2 V. Tính U và Rv theo R. ( 98/nc9/XBGD) HD:- Chập C với D - Điện trở đoạn mạch MC là RMC = - Số chỉ của vôn kế khi k đóng và khi k mở lần lượt là: U1 = (1) U2 = (2) - Giải (1) và (2) ta được RV = 6R và U = 11,2V Bài 6: .Một mạch điện gồm một ampekế có điện trở Ra, một điện trở R=10 W và một vôn kế co điện trở Rv=1000V,mắc nối tiếp.Đặt vào 2 đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U, thì số chỉ của vôn kế là 100V. nếu mắc vôn kế song song với R thì số chỉ của nó vẫn là 100V. Tính Ra và U HD: - Khi mắc vôn kế nối tiếp với điện trở R thì điện trở tương đương toàn phần của mạch là: Rt = Ra + R + RV + Số chỉ của vôn kế là: U1 = (1) - Khi mắc vôn kế song song với điện trở R thì điện trở tương đương của R và RV là: R1 = +Số chỉ của vôn kế là: U2 = hay (2) - Từ (1) và (2) ta có phương trình: => R.Ra+RVRa+RRV = RRa+R2+RRV => RVRa = R2 => Ra = 0,1W - Thay Ra vào (1) ta được U = 101,01V. Bài 7 Hai điện trở R1 , R2 được mắc nối tiếp với nhau vào 2 điểm A và B có hiệu điện thế UAB không đổi. Mắc một vôn kế song song với R1 , thì số chỉ của nó làU1 . mắc vôn kế song song với R2 thì số chỉ của nó là U2 . a. Chứng minh : U1 /U2 =R1 /R2 . b. Biết U=24V, U1 =12V, U2 = 8V. Tính các tỉ số Rv/R1 ;Rv/R2 ;điện trở Rv của vôn kế,và hiệu điện thế thực tế giữa 2 đầu R1 và R2 ? HD: - Gọi R1 là điện trở của vôn kế. khi vôn kế mắc song song với R1 thì điện trở đoạn mạch đó là: R1V = - Điện trở toàn mạch là: Rt = R1V +R2 = Ta có : (1) * Khi vôn kế mắc song song với R2, tương tự ta cúng có: (2) Chia vế với vế của hai phương trình 1 và hai ta được: (Đpcm) (3) b. Khi vôn kế mắc song song với R1 và chỉ 12 V thì hiệu điện thế hai đầu R2 cũng là 12V và điện trở hai đoạn mạch đó bằng nhau. ta có: = R2 do đó: - Mặt khác từ (3) với U1 = 12V, U2 = 8V, ta suy ra R1 = 1,5R2 và - Đặt k1 = , k2 = và thế vào phương trình trên ta được: k2 = => k2 = 1/3 và RV = 3R2 k1 = = 1/2 ; RV = 2R1 - Hiệu điện thế thực tức là hiệu điện thế khi không mắc vôn kế, giữa hai đầu R1 và R2 là: U01 = UAB. U02 = UAB. A3 A4 A2 A1 M N C D + _ Bài 8: Cho mạch điện như hỡnh vẽ: Cỏc ampe kế giống nhau và cú điện trở RA , ampekế A3 chỉ giỏ trị I3= 4(A), ampe kế A4 chỉ giỏ trị I4= 3(A)..Tỡm chỉ số của cỏc ampe kế cũn lại? Nếu bi