Đề cương ôn thi vật lí 9

CHƯƠNG I. ĐIỆN HỌC I/. KIẾN THỨC CƠ BẢN. Định luật Ôm cho đoạn mạch riêng lẽ. (1) Trong đó: + I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đo bằng (A) + U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch đo bằng (V). + R là điện trở của đoạn mạch đo bằng (). 1k = 103 , 1M = 106 . Chí ý: Từ => (1/) dùng để xác định R khi biết U và I Hoặc U = I. R (1//) dùng để xác định U khi biết I và R. Đồ thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Khi biết đồ thị thì suy ra được I và U tại một điểm bất kì trên đồ thị. R1 R2 Rn I I1 I2 In U1 U2 Un U Định luật Ôm cho đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp. I = I1 = I2 = …..= In (2) U = U1 + U2 +….+ Un (3) R = R1 + R2 +….+ Rn (4) hay (5) Chú ý: + R > R1. R2, ..., Rn + Nếu R1 = R2 = ...= Rn thì U1 = U2 = ...= Un, R = nR1, U = nU1 Định luật Ôm cho đoạn mạch gồm n điện trở mắc song song. I = I + I2 +…+ In. (6) R1 R2 Rn U I I1 I2 In U = U1 = U2 = …..= Un (7) (8) hay (9) Chú ý: + R , R1, R2, ..., Rn + Nếu đoạn mạch chỉ có hai điện trở thì: (8’) + Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc song song thì: I1 = I2 =...= In, I = n I1. (8’’) + RA rất nhỏ, mắc nối tiếp trong mạch điện còn RV rất lớn, mắc // với mạch điện thì A và V không ảnh hưởng đến mạch điện. R1 R2 R3 I2 I3 I1 I1 C C A B I Đoạn mạch mắc hỗn hợp đơn giản. R1 nt (R2 //R3) I = I1 = I2 + I3 UAB = U1 + U2 = U1 + U3. R1 B R2 R3 I1 I2 I3 I (R1 nt R2) // R3 I = I1 + I3 = I2 + I3 U = U1 + U2 = U3 Điện trở của dây dẫn đồng chất chiều dài l, tiết diện S, điện trở suất (10) Chú ý: Dây dẫn thường có hình trụ, tiết diện là một hình tròn nên S tính bằng công thức: S = . Công suất điện. (11) Chú ý: + Các giá trị định mức: Uđm, Pđm, Iđm. Khi sử dụng nếu U = Uđm => P = Pđm và I = Iđm thì dụng cụ hoạt động bình thường Nếu U > Uđm => P > Pđm và I > Iđm thì dụng cụ hoạt động quá mức bình thường, có thể cháy Nếu U P < Pđm và I < Iđm thì dụng cụ hoạt động yếu hơn mức bình thường, có thể không hoạt động và bị cháy. + Công suất tiêu thụ trên cả đoạn mạch bằng tổng công suất tiêu thụ trên các đoạn mạch thành phần. Điện năng – Công của dòng điện. (12) Điện năng, công của dòng điện thường dùng đơn vị là Kw.h Chú ý: Một số đếm của công tơ điện tương ứng với điện năng tiêu thụ là 1 kw.h = 3,6. 106J Định luật Jun – Len xơ. Q = I2.R.t = =U.I.t = (J) (13) 1J = 0,24 cal Một số công thức khác có liên quan: Công thức tính nhiệt lượng mà vật thu vào khi tăng nhiệt độ từ t1 đến t2: Q = c. m . (t2 – t1) (14) Trong đó m là khối lượng của vật. c là nhiệt dung riêng của chất làm vật, t1 là nhiệt độ đầu, t2 là nhiệt độ cuối Công thức tính hiệu suất: = (15) Thông thường Qi là nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên, Qtp là nhiệt lượng do dòng điện tỏa ra. Đoạn mach có bóng đèn thì Pi là công suất của các bóng đèn, Ptp là công suất của cả mạch điện. Phương pháp chung để giải bài toán vận dụng định luật Ôm: Bước 1. Tìm hiểu và tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện. Bước 2. Phân tích mạch điện, tìm các công thức có liên quan đến các đại lượng cần tìm. Bước 3. Vận dụng các công thức liên quan để giải bài toán. Bước 4. Kiểm tra, biện luận kết quả (nếu có). II/. BÀI TẬP VẬN DỤNG. Bài 1. Ba đện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp với nhau vào hai đầu đoạn mạch có hiệu điện thế 44 V. Biết R1 = 2R2 = 3 R3=. Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch là 4A. Tính giá trị các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở. Giải: Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R1 R2 R3 I I1 I2 I3 U1 U2 U3 Mặt khác: U R = R1 + R2 + R3 = Suy ra: R2 = R1 / 2= 3 () R3 = R1 / 3 = 2() Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là: U1 = I1. R1 =I. R1 = 4.6 = 24 (V) Hiệu điện thế hai đầu điện trở R2 là: U2 = I2 . R2 = I . R2 = 4.3 = 12 (V). Hiệu điện thế hai đầu điện trở R3 là: U3 = I3.R3 = I.R3 = 4.2 = 8 (V) hoặc U3 = U – (U1 + U2) =44 – (24 + 12) = 8 (V) Bài 2. Từ hai loại điện trở R1 = 10 và R2 = 40 . Hãy chọn và mắc thành một đoạn mạch nối tiếp để điện trở tương đương của đoạn mạch là 90 . Giải: Gọi x và y là số điện trở 10 và 40 cần để mắc vào mạch điện ta có: 10 x + 40 y = 90 => x = 9 – 4y với x, y là số nguyên dương và x 9; y 2 nên ta có ba phương án để mắc các điện trở trên như sau: + y = 0 và x = 9 . (9 điện trở 10 mắc nối tiếp với nhau) + y = 1 và x = 5. (1 điện trở 40 với 5 điện trở 10 mắc nối tiếp) + y = 2 và x = 1. (2 điện trở 40 và 1 điện trở 10 mắc nối tiếp). (II) (I) I(A) U(V) Bài 3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi dây dẫn I và II như hình vẽ. Hãy cho biết thông tin nào dưới đây là đúng? là sai? Giải thích. Khi đặt vào hai đầu các dây dẫn một hiệu điện thế bằng nhau thì cường độ dòng điện qua dây dẫn (II) lớn hơn, Khi dòng điện qua hai dây dẫn bằng nhau thì hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn (I) nhỏ hơn. Điện trở của hai dây dẫn này bằng nhau. Giải. Nhìn vào đồ thị ta thấy: Khi U1 = U2 thì I2 > I1 vậy (a) đúng Khi I1 = I2 thì U1 > U2 vậy (b) sai U(V) (II) (I) I(A) U1= U2 I2 I1 I1=I2 (II) (I) I(A) U1 U2 U(V) . Khi I1 = I2 thì U1 > U2 => R1>R2 vậy (c) sai. Bài 4. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó R2 = 2R1; vôn kế chỉ 12V; ampekế chỉ 0,8A. Tính R1, R2 và điện trở tương đương của đoạn mạch. Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế khác có giá trị là 45V thì cường độ dòng điện qua các điện trở và qua ampekế là bao nhiêu? A V R1 R2 + U - I1 I2 I Giải: Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song. a. Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Ta có: R2 = 2R1 = 2.22,5 = 45() b. Cường độ dòng điện qua các điện trở và qua ampe kế là: I = I1 + I2 = 2 + 1 = 3 (A) Bài 5. Cho đoạn mạch gồm 3 điện trở R1 = 15(), R2 = R3 =30() mắc song song với nhau. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. Biết cường độ dòng điện qua điện trở R1 là 1A. Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua điện trở R2 và R3 và cường độ dòng điện qua mạch chính. Hướng dẫn: a. b. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch là: R1 R2 + U - I1 I2 I I3 R3 U = U1 = I1 R1 =1.15 = 15 (V) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R2, R3 và cường độ dòng điện qua mạch chính là: Vì R3 = R2 nên I3 = I2 = 0,5 (A) I = I1 + I2 + I3 = 3(A) Bài 6. Cho mạch điện gồm 3 điện trở R1 = R2 = R3 = r = 36() r r r Có mấy cách mắc ba điện trở này vào mạch? Vẽ sơ đồ các cách mắc đó. Tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch nói trên. Giải: Vì 3 điện trở giống nhau nên có 4 cách mắc khác nhau. Sơ đồ mắc như hình vẽ. Điện trở tương đương: r r r Cách 1. RC1 = r + r +r = 3r = 108() Cách 2. RC2 = Cách 3. RC3 = r r r r r r Cách 4. RC4 = r + Bài 7. Cho mạch điện như hình vẽ. Biết r1= 5, R2 = 15 , R3 = 12 , Rx có thể thay đổi được. UAB= 48V. Khi Rx = 18. Xác định cường độ dòng điện chạy qua Rx và hiệu điện thế hai đầu điện trở R3. Xác định giá trị điện trở Rx để cho cường độ dòng điện chạy qua Rx nhỏ hơn hai lần cường độ dòng điện chạy qua R1. Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính khi đó và điện trở tương đương của toàn mạch. I1 R1 I2 R2 I3 R3 Ix Rx I A B Giải. a. Cường độ dòng điện chạy qua Rx là: Ix = I3 = Hiệu điện thế hai đầu điện trở R3 là: U3 = I3 .R3 = 1,6. 12 = 19,2(V). Muốn cường độ dòng điện chạy qua điện trở Rx nhỏ hơn hai lần cường độ dòng điện chạy qua R1 thì R3 + Rx = 2(R1 + R2) => Rx = 2(R1 + R2) – R3 = 28() Cường độ dòng điện chaỵ qua điện trở R1 là: Cường độ dòng điện chaỵ qua điện trở Rx là: Cường độ dòng điện chaỵ qua mạch chính là: I = I1 +Ix = 2,4 + 1,2 = 3,6 (A) Điện trở tương đương của đoạn mạch là: RAB= Bài 8. Cho hai bóng đèn loại (24V – 0,8A) và (24V – 1,2A) Các kí hiệu trên cho biết điều gì? Mắc nối tiếp hai bóng đèn trên vào hiệu điện thế 48V. Tính cường độ dòng điện chạy qua hai đèn và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi đèn. Để hai đèn sáng bình thường thì phải mắc chúng như thế nào và sử dụng hiệu điện thế là bao nhiêu? Giải. Con số 24V cho biết hiệu điện thế định mức của bóng đèn. Khi sử dụng nếu hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn lớn hơn 24V thì đèn có thể bị cháy, nếu hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn nhỏ hơn 24V thì đèn sáng yếu hơống với khi nó sáng bình thường. Con số 0,8A và 1,2A cho biết giá trị cường độ dòng điện định mức của bóng đèn. Khi sử dụng bóng đèn đúng giá trị hiệu điện thế định mức thì cường độ dòng điện chạy qua đèn đúng bằng giá trị cường độ dòng điện định mức. Điện trở của mỗi bóng đèn tính từ công thức: Khi mắc nối tiếp: R = R1 + R2 = 30 + 20 = 50(). Cường độ dòng điện qua mỗi đèn: I = I1 = I2 = Ta thấy I1 > Idm1 nên bóng đèn 1 sáng quá mức bình thường nên có thể bị cháy. I2 R2 D R3 I4 R4 I R1 I1 A C B I2 < Idm2 nên bóng đèn 2 sáng yếu hơn so với bình thường. Bài 9. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó R1 = 15(), R2 = 3(), R3 = 7(), R4 = 10(), UAB = 35V Tính điện trở tương đương của toàn mạch. Tính cường độ dòng điện qua các điện trở. Tính các hiệu điện thế UAC và UAD. Giải: R23 = R2 + R3 = 10() RAB = R1 + R234 = 15 + 5 = 20() Cường độ dòng điện qua các điện trở: I1 = I = UAC = I1 R1 = 1,75.15 = 26,25(V) UCB = UAB – UAC = 35 – 26,25 = 8,75(V) I2 = I3 = I1 – I4 = 1,75 – 0,875 = 0,875(A) UAC= I1 R1 = 1,75.15 = 26,25(V) UAD = UAC + UCD = UAC + I2R2 = 26,25 + 0,875.3 = 28,875(V) Bài 10. A M N B Trên hình vẽ là một đoạn dây dẫn đồng chất tiết diện đều, hai điểm M và N chia dây dẫn thành ba đoạn theo tỷ lệ sau: AM = Đặt vào hai dầu dây dẫn một hiệu điện thế UAB = 45V. Tính hiệu điện thế UMN. So sánh hiệu điện thế UAN và UMB. Giải: Gọi điện trở của các đoạn AB, MN, AN, MB lần lượt là RAB, RMN, RAN, RMB. Ta có thể coi dây dẫn AB gồm các điện trở RAM, RMN, RNB mắc nối tiếp với nhau. Vì đoạn mạch mắc nối tiếp thì hiệu điện thế tỷ lệ với điện trở mà điện trở lại tỷ lệ thuận với chiều dài nên hiệu điện thế sẽ tỷ lệ thuận với chiều dài. Ta có: MN =AB - (AM +NB) = AB – Tương tự ta có: Tỷ số: Bài 11. C + - M N Rđ Cho mạch điện như hình vẽ. MN là biến trở con chạy C. Lúc đầu đẩy con chạy C về sát N để biến trở có điện trở lớn nhất. Khi dịch chuyển con chạy C về phía M thì độ sáng bóng đèn thay đổi thế nào? Bóng đèn ghi (12V – 6W). Điện trở toàn phần của biến trở là R = 52() và con chạy C nằm chính giữa MN. Hiệu điện thế do nguồn cung cấp là 25V. Bóng đèn sáng bình thường không? Tại sao? Giải: Khi dịch chuyển con chạy C về phía M thì điện trở của biến trở giảm làm cho điện trở tương đương của toàn mạch giảm (R = Rđ + Rb). Kết quả là cường độ dòng điện qua đèn tăng dần (I = U / R), đèn sáng dần lên. Đèn sáng bình thường khi Uđ = Uđm hoặc Iđ = Iđm. Vì C nằm chính giữa MN nên phần điện trở của biến trở có dòng điện chạy qua là Rb = R / 2 = 52 / 2 = 26(). Điện trở của bóng đèn tính từ công thức: Điện trở toàn mạch là: R = Rb + Rđ = 26 + 24 = 50() Cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là: Iđ = I = Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn là: Vì cường độ dòng điện chạy qua đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức nên bóng đèn sáng bình thường. Cách khác: Ib = I = U / R = 0,5(A) Ub = Ib. Rb = 0,5 . 25 = 13(V). Uđ = U – Ub = 25 – 13 = 12(V) = Uđm vậy đèn sáng bình thường. Bài 12. Cho mạch điện như hình vẽ. Bóng đèn ghi (9V – 4,5W) được mắc nối tiếp với một biến trở con chạy để sử dụng với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 12V. Để đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu? Bỏ qua điện trở dây nối. U C A B M N Rđ Nếu biến trở có điện trở lớn nhất là 20() thì khi đèn sáng bình thường dòng điện chạy qua bao nhiêu % tổng số vòng dây của biến trở. Giải: a. Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn là: Để đén sáng bình thường thì Iđ = Iđm = 0,5A Vì Rb nối tiếp với Rđ nên Ib = Iđ = Iđm = 0,5A Khi đèn sáng bình thường thì Ub = U – Uđ = U – Uđm = 12 – 9 = 3(V) Điện trở của biến trở khi bóng đèn sáng bình thường là: Rb = Ub / Ib = 3 / 0,5 = 6() Cách khác: Để đén sáng bình thường thìI = Iđ = Lúc đó điện trở toàn mạch là: R = U / I =UAB / Iđm = 12 / 0,5 = 24() Mà R = Rb + Rđ => Rb + Rđ = 24 => Rb = 24 – Rđ = 24 – 18 = 6() b. Vì R tỷ lệ thuận với l mà l tỷ lệ với số vòng dây nên R tỷ lê với số vòng dây có dòng điện chạy qua. 20() chiếm 100% số vòng dây của biến trở C Rb I R1 R2 U 6() chiếm số % vòng dây biến trở là x. Ta có: x = . Bài 13. Hai bóng đèn ghi (12V – 8W) và (12V – 6W). Cần mắc hai bóng này với một biến trở vào hiệu điện thế U = 18V để hai bóng đèn sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở biến trở khi đó. Biến trở được quấn bằng hợp kim nikelin có điện trở suất là 0,4. 10-6m, tiết diện tròn chiều dài 8m. Tính đường kính d của tiết diện dây dẫn này. Biết rằng hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt vào hai đầu biến trở là 48V và khi đó cường độ dòng điện qua biến trở là 2,4A. Giải: Vì hiệu điện thế định mức của hai đèn đều là 12V lớn hơn U / 2 = 9V Nên phải mắc hai bóng song song và nối tiếp với biến trở R (hình vẽ) Để các đèn sáng bình thường thì Uđ1 = Uđ2 = Uđm = 12V Cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn là: I1 = Iđm1 = I1 = Iđm2 = Cường độ dòng điện qua biến trở: Ib = I1 + I2 = 2/3 +1/2 = 7/6 (A) Hiệu điện thế hai đầu biến trở: Ub = U – Uđ1= 18 – 12 = 6(V) Điện trở của biến trở: . Điện trở lớn nhất của biến trở là: R = U / I = 48 / 24 = 20() Từ công thức : Vì dây dẫn có tiết diện hình tròn nên: S = . Bài 14. Đ2 I1 Đ1 Ib Rb I2 Hai bóng đèn ghi (9V – 13,5W) và (6V – 12W). Cần mắc hai bóng đèn này với một biến trở vào hiệu điện thế U = 15V để hai dèn sáng bình thường. Vẽ sơ đồ và nói rõ cách mắc nói trên. Tính điện trở của biến trở khi đó. Giải: Nhận xét: Ta thấy U = U1 + U2 . Mặt khác cường độ dòng điện định mức qua hai đèn không giống nhau: Iđm1 = Pđm1 / Uđm1 = 13,5 / 9 = 1,5(A); Iđm2 = Pđm2 /Uđm2 = 12 / 6 = 2(A). Ta thấy Iđm2 > Iđm1 Vậy để hai bóng sáng bình thường phải mắc như hình vẽ trong đó (Rb // Đ1) nt Đ2 UR = UĐ1 = 9V Cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Ib = I2 – I1 = Iđm2 – Iđm1 = 0,5(A). Điện trở của biến trở khi đó: Rb =Ub / Ib = 9 / 0,5 = 18(). Bài 15. Trên hai bóng đèn ghi (110V – 60W) và (110V – 75W) Biết rằng dây tóc hai bóng đèn này làm bằng vônfram và có tiết dịên bằng nhau. Hỏi dây tóc của bóng đèn nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần? Có thể mắc hai bóng đèn này nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế 220V được không? Tại sao? Giải: Từ công thức . Ta có: . Với Uđm1 = Uđm2 ta có: . Vì hai dây dẫn cùng tiết diện và làm từ cùng một vật liệu thì điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài dây dẫn, do đó l1 = 1,25 l2. Điện trở mỗi bóng là: Khi mắc hai bóng đèn trên nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế 220V thì diện trở tương đương của đoạn mạch là: R = R1+ R2 = 363() Cường độ dòng điện chạy qua các bóng đèn là I1 = I2 = I = U / R = 220 / 363 = 0,61(A) Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi bóng khi đó là: U1 = I. R1 = 0,61 . 201,67 = 123(V) U2 = I. R2 = 0,61 . 161,33 = 97(V). Nhận xét: U1 = 123V > 110V nên Đ1 sáng quá mức bình thường. U2 = 97V < 110V nên Đ2 sáng yếu hơn so với bình thường. Như vậy không mắc hai bóng này nối tiếpvào hiệu điện thế 220V vì mắc như vậy thì Đ1 bị cháy. Bài 16. Một động cơ làm việc ở hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua động cơ là 4,5A, Tính công của dòng điện sinh ra trong 3h. Hiệu suất của động cơ là 80%. Tính công mà động cơ thực hiện được trong thời gian trên. Giải: Công mà dòng điện sinh ra trong 3h là: A = U . I . t = 220. 4,5. 3. 3600 = 10692000(J). b. Công mà động cơ thực hiện được là công có ích. Công mà dòng điện sinh ra là công toàn phần. Ta có: . Bài 17. Một ấm điện ghi (220V – 1000W) được sử dụng ở hiệu điện thế 220V để đun sôi 1,8lít nước từ nhiệt độ 200C. Hiệu suất của ấm là 84%. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước trên, biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K. Tính nhiệt lượng mà bếp điện toả ra khi đó và thời gian đun sôi lượng nước trên. Tính tiền điện phải trả khi sử dụng ấm điện trên trong 1 tháng (30 ngày). Biết mỗi ngày đun 2 ấm và giá 1kwh là 700 đồng. Hướng dẫn: Khối lượng 2lít nước là m = 2kg Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước là: Q1 = m.c(t2 – t1) = 1,8.1200(100 – 20) = 604800(J) Nhiệt lượng Q mà bếp điện toả ra là nhiệt lượng toàn phần, nhiệt lượng Q1 cần để đun sôi nước là nhiệt lượng có ích. Ta có: Thời gian để đun sôi nước tính từ công thức: út. Thời gian sử dụng ấm để đun nước trong 1 tháng là: t1 = 30 . 2. t = 30. 2 .12 = 720 phút = 12h Công mà dòng điện sinh ra ở ấm điện trong 1 tháng là: A = P . t1 = 1.12 = 12(kw.h) Tiền điện phải trả khi dùng ấm điện trong một tháng là: T = 700. 12 = 8400 (đồng) Bài 18. Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 100() và cường độ dòng điện chạy qua bếp là 2,7A. Tính nhiệt lượng mà bếp toả ra trong 1phút. Dùng bếp điện trên để đun sôi 2l nước ở nhiệt độ ban đầu là 220C thì thời gian đun là 24 phút. Coi rằng nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là có ích. Tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K Giải: Nhiệt lượng mà bếp toả ra trong 1 phút = 60s là: Q = I2Rt = 2,72.100.60=43740(J) b. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước (tức 2kg nước) là: Qi = m.c(t2 – t1) = 2. 4200(100 – 22) = 655200(J) Nhiệt lượng toàn phần do dòng điện chạy qua bếp toả ra trong thời gian 24 phút là: Q = I2Rt = 2,72.4200.24.60 = 1049760(J) Hiệu suất của bếp là: CHƯƠNG II. ĐIỆN TỪ HỌC. KIẾN THỨC CƠ BẢN: Nam châm. Nam châm là những vật có đặc tính hút sắt. Nam châm nào cũng có hai cực. Khi để tự do, cực luôn chỉ hướng Bắc gọi là cực Bắc và cực luôn chỉ hướng Nam gọi là cực Nam. Khi đặt hai nam châm gần nhau các từ cực cùng tên đẩy nhau, các từ cực khác tên hút nhau. Tác dụng từ của dòng điện – Từ trường – Từ phổ - Đường sức từ. Nam châm hoặc dòng điện đều có khả năng tác dụng một lực từ lên kim nam châm đặt gần nó. Không gian xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện tồn tại một từ trường. Cách nhận biết từ trường. Người ta dùng kim nam châm (gọi là nam châm thử) để nhận biết từ trường: ở đâu có lực từ tác dụng lên kim nam châm thử thì ở đó có từ trường. Từ phổ là hình ảnh cụ thể về các đường sức từ. Có thể thu được từ phổ bằng cách rắc mạt sắt lên tấm nhựa đặt trong từ trường và gõ nhẹ. Các đường sức từ có chiều nhất định. ở bên ngoài thanh NC chúng là những đường cong đi vào ở cực Nam và đi ra ở cực Bắc của NC. Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua. Từ phổ bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua giống từ phổ ở bên ngoài thanh nam châm. Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ trong lòng ống dây. Sự nhiễm từ của sắt, thép. Nam châm điện. Sắt, thép, côban, niken và các vật liệu từ khác đặt trong từ trường đều bị nhiễm từ. Sau khi bị nhiễm từ sắt non không giữ được từ tính còn thép vẫn giữ được từ tính. Nam châm điện: Khi có dòng điện chạy qua ống dây có lõi sắt thì ống dây và lõi sắt trở thành một nam châm. Có thể làm tăng tác dụng từ của nam châm điện bằng cách tăng cường độ dòng điện chạy qua ống dây hoặc tăng số vòng dây của ống dây. Lực điện từ. Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường và không song song với đường sức từ thì chịu tác dụng của lực điện từ. Đặt bàn tay trái sao cho đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ. Động cơ điện một chiều. Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên tác dụng của từ trường lên khung dây có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường. Động cơ điện một chiều có hai bộ phận chính là nam châm để tạo ra từ trường và khung dây dẫn có dòng điện chạy qua. Khi động cơ điện hoạt động, điện năng chuyển hoá thành cơ năng. Hiện tượng cảm ứng điện từ - Điều kiện xuất hiện dàng điện cảm ứng. Có nhiều cách dùng nam châm để tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín. Dòng điện được tạo ra theo cách đó gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên. Dòng điện xoay chiều - Máy phát điện xoay chiều Chều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều: Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của NC hay cho NC quay trước cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều. Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn. Một trong hai bộ phận đó đứng yên gọi là Stato, bộ phận còn lại quay gọi là rôto. Các tác dụng của dòng điện xoay chiều - Đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều. Dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt, quang, từ , hóa học và sinh lí Lực từ đổi chiều khi dòng điện đổi chiều. Dùng ampe kế và vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC (hoặc ~) để đo giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều, khi mắc không cần phân biệt chốt +,-. Truyền tải điện năng đi xa – Máy biến thế. Khi truyền tải điện năng bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng toả nhiệt trên đường dây. Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện tỷ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. Đặt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì sẽ tạo ra trong cuộn dây thứ cấp một hiệu điện thế xoay chiều. Tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế tỷ lệ với số vòng dây của các cuộn dây tương ứng, ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. . + Khi U2 > U1 => máy tăng thế + khi U2 máy giảm thế II/. BÀI TẬP VẬN DỤNG. Các câu có thể ra thi: Câu 1. Nam châm là gì? Nam châm có mấy cực là những cực nào? Tương tác giữa các cực của nam châm như thế nào? Câu 2. Từ trường là gì? Nêu cách nhận biết từ trường? Vì sao ở gần mặt đất kim nam châm đều định theo một hướng xác định? Câu 3 Phát biểu quy tắc xác định chiều đường sức từ trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua. Câu 4. Hãy so sánh sự nhiễm từ của sắt và thép. Nêu cách chế tạo một nam châm điện và một nam châm vĩnh cửu. Câu 5. Phát biểu quy tắc xác định chiều lực điện từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua. Câu 6. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong trường hợp nào? Giải thích vì sao người ta nói máy phát điện và máy biến thế là các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ. Câu 7. Nêu các cách tạo ra dòng điện xoay chiều. Câu 8. Nêu các tác dụng của dòng điện xoay chiều? Mỗi tác dụng nêu một vài ứng dụng. Câu 9. Nêu nguyên nhân gây hao phí trên đường dây tải điện và phương án làm giảm hao phí trên đường dây. Câu 10. Nêu cấu tạo của máy biến thế. Trong trường hợp nào máy biến thế làm tăng hiệu điện thế? Trong trường hợp nào máy biến thế làm giảm hiệu điện thế? Bài 1. a. Khi nào thì một đoạn dây dẫn chịu tác dụng của lực điện từ ? b. Hãy xác định và biểu diễn chiều của lực điện từ (ở hình a) ; chiều của dòng điện (ở hình b); các cực của nam châm (ở hình c) Cho biết: Kí hiệu V chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng tờ giấy và có chiều từ phía trước ra phía sau. Kí hiệu 8 chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng tờ giấy và có chiều từ phía sau ra phía trước. F N V S S N 8 F Hình a Hình b Hình c Giải F N S S N N S F Hình a Hình b Hình c Bài 2. Hãy xác định lực điện từ tác dụng lên đoạn dây AB ở hình vẽ sau: A + - - + B Hướng dẫn: Xác định được chiều đường sức từ trong lòng ống dây Xác định được chiều lực điện từ theo quy tắc bàn tay trái: Từ sau ra trước tờ giấy. Hãy tìm chiều dòng điện trong các trường hợp sau: X F B A N S Bài 3. Tìm chiều của đường sức từ khi có dòng điện chạy qua dây AB và ống dây L, xác định cực của ống dây trên hình vẽ. + _ L S N Tìm chiều dòng điện khi biết chiều đường sức từ và các cực của ống dây trong hình sau: c. Xác định chiều lực điện từ trong các trường hợp sau: N S N S + N S S N I I I I Bài 4. Đặt một khung dây hình chữ nhật ABCD vào trong từ trường đều sao cho các đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây. Khung có thể quay xung quanh trục OO/ , chiều dòng điện chạy qua khung như hình vẽ.. Xác định chiều lực điện từ tác dụng vào các cạnh của khung dây. Khung sẽ chuyển động như thế nào dưới tác dụng của các lực này? HD: O D A B C O/ Các cạnh AD và BC song song với các đường sức từ nên không chịu tác dịng của lực từ. Các cạnh AB và CD chịu tác dụng của lực từ. áp dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy cạnh AB chịu tác dụng của lực từ F1 kéo AB ra khỏi mặt phẳng hình vẽ. Cạnh CD chịu tác dụng của lực từ F2 kéo vào mặt phẳng hình vẽ