Giáo án môn Vật lý 9 - Phần điện học

Phần 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. 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 ,thì 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. 7/. Công thưc điện trở: R =? ; 8/. Định luật ôm: I = U/R B. Bài tập I. Công thức điện trở 1.1Một 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) 1.2 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) 1.3. 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). 1.4 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. 1.5 Một dây nhôm có khối lượng m=10kg, R=10,5 W.Hãy tính độ dài và đường kính của dây. 1.6 Một bình điện phân đựng 400cm3 dung dịch Cu SO4 . 2 điện cực là 2 tấm đồng đặt đối diện nhau, cách nhau 4cm ,nhưng sát đáy bình.Độ rộng mỗi tấm là 2cm, độ dài của phần nhúng trong dung dịch là 6cm, khi đó điện trở của bình là 6,4 W. a. tính điện trở suất của dung dịch dẫn điện. b. Đổ thêm vào bình 100cm3 nước cất, thì mực d/d cao them 2cm. Tính điện trở của bình. c. Để điện trở của bình trở lại giá trị ban đầu,phải thay đổi khoảng cách giữa 2 tấm là bao nhiêu, theo hướng nào? Gợi ý cách giải 1.1 Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiêù dài, tỉ lệ nhịch với tiết điện của dây. Theo đề bài, chiều dài giảm 4 lần,làm điện trở giảm 4 lần mặtkhác tiết diện lại giảm 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. 1.4 Tính số vòng trong mỗi lớp: n=100/0,5=200 Tính độ dày phần quấn dây: (5-1): 2.10=20m 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 củadây: l= p dn=753,6m Tiết diện t/b của dây: S = Điện trở của dây: R = 1.6 a.diện tích miếng đồng ngập trong d/d:S1=a.h đđiện trở suất của dây ban đầu = R1S1/11 b. thể tích d/d ban đầu là v1=400cm3, thể tích d/d lúc sau là v2=500cm3 đtỉ số giữa nồng độ d/d lúc đầu và lúc sau: = 5/4 (nồng độ d/d càng cao khả năng dẩn điện càng tốt, suất điện trở càng bé) Tiết diện dây dẩn lúc sau: S2= a.( h+0,02)=...đđiểntở của bình R2= 2.l/S2=6 W c. lx=R1. S2/2=4,27m II.Ghép điện trở-tính điện trở-đo điện trở II.1.ghép điện trở 2.1. 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? 2.2. 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. (S 121/nc9) 2.3**. Có các điện trở cùng loại r=5 W. Cần ít nhất bao nhiêu cái , và phải mắc chúng như thế nào, để được một điện trở cá giá trị nguyên cho trước? Xét các trường hợp X=6, 7,8,9( W) 2.4. Phải lấy ít nhất bao nhiêu điện trở r= 1 W để mắc thành đoạn mạch có điện trở R=0,6 W. (S121/nc9) B D Hình1.8 A 2.5 Cho một mạch điện như hình vẽ 1.8 ;UBD khômg đổi bằng 220v, R1=170 W, R1 R Am pe kế chỉ 1A. R là một bộ gồm 70 chiếc điện trở nhỏ mắc nối tiếp, thuộc 3 loại khác nhau: 1,8 W, 2 W, 0,2 W.Hỏi mỗi loại có bao nhiêu chiếc? 2.6*Một cái hộp kín (gọi là hộp đen) chỉ chứa toàn điện trở, các điện trở này được nối với 3 chốt A,B,C nhô ra ngoài. Đo điện trở giữa từng cặp điểm một ta được:RAB=12 W, RBC=16,5 W RAC= 28,5 W. Hỏi hộp chứa tối thiểu mấy điện trở, tính các điện trở ấy và vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào 3 điểm A,B,C? đoạn mạchđiện hình tam giác,hình sao (quy về đoạn mạch song và nối tiếp) 2.7** Ba điện trở x,y,z làm thành 3 cạnh của một tam giác ABC hình vẽ. Điển trở của mạng đo theo ba cạnh AB, BC, CA lần lượt là a,b,c. Tính x,y,z . Xét các trường hợp 1/ a=5 W, b= 8 W, c= 9 W ĐS 1/ x=6, y= 12, z=18 2/ a=8 W, b= 18 W, c= 20 W. 2/ x=9, y=27, z=45 2.8** Một hộp đen ( tương tự như ở bài 1.6) Có RAB= 20 W, RBC==45 W, RAC=50 W.Xác định các điện trở và vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào 3 điểm A,B,C. mạch điện vô hạn tuần hoàn về một phía, về 2 phía. (xem cácbài 2.9*, 2.10*,2.11* NC9/ĐHQG) Mạch điện có tính chất đối xứng ( đối xứng trục).Xem các bài tập 2.7; 2.8 NC9/ ĐHQG Các bài tập khác (về quy tắc chuyển mạch ):xem các bài tập 2.2;2.3; 2.3; 2.4; 2.5NC9 /ĐHQG III - Mạch điện có am pe kế, vôn kế: 3.3.1 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? 3.3.2 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. 3.3.3.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 làI1=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? 3.3.4. ( 95NC9) Có 2 ampekế điện trở lầ lượt là R1 , R2 , một điện trở R=3 W, một nguồn điện không đổi U.Nếu mắc nối tiép 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? 3.3.5. Cho mạch điện như ình 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) 3.3.6*.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 ( 107/NC9/ XBGD) 3.3.7. (xem bài1- đề 9Trang 90 CC9) 3.3.8**. Có k điện trở giống hệt nhau có giá trị là r, mắc nối tiếp với nhau vào một mạnh điện có hiệu điện thế không đổi U. mắc một vôn kế song song với một trong các điện trở thì vôn kế chỉ U1. a.Chứng tỏ rằng khi mắc vôn kế song song với k-1 điện trở thì số chỉ của vôn kế là Uk-1 =(k-1)U1. b. Chứng tỏ rằng: số chỉ của vôn kế khi mắc song song với k-p điện trở gấp lần so với khi mắc song song với p điện trở .(vớik,p ẻ Z+; K > P ) 3.3.9. 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 điệnthế thực tế giữa 2 đầu R1 và R2 ? (NC9/XBGD) 3.3.10..Để đo cường độ dòng điện qua một điện trở R=250 W, người ta đo gián tiếp qua 2 vôn kế mắc nối tiếp( hình 3.3.10).Vôn kế V1 có R1 =5kW, và số chỉ là U1 =20V, vôn kế V2 có số chỉ U2 =80V.Hãy xác định cường độ dòng điện mạch chính. Cường độ mạch chính tìm được chịu sai số do ảnh hưởng của dụng cụ đo là bao nhiêu %? ( trích đề thi HSG tỉnh năm 2002-2003). Một số bài toán về đồ thị 3.4.1. Cho mạch điện như hình vẽ 3.4.1.a: ampe kế lí tưởng, U=12V. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chạy qua ampekế(Ia) vào giá trị của biến trở Rx có dạng như hình 3.4.1.b.Tìm R1 , R2 , R3 ? (đề thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyên lí ĐHTN) 3.4.2. Xem bài 142( NC9/ XBGD) IV.Điện năng-Công suất của dòng điện: Tính công suất cực đại: 4.1 Người ta lấy điện từ nguồn MN có hiệu điện thế U ra ngoài ở 2 chốt A,B qua một điện trở r đặt trong hộp như hình vẽ 1.1.Mạch ngoài là một điện trở R thay đổi được, mắc vào A và B. a. Xác định giá trị của R để mạch ngoài có công suất cực đại. Tính giá trị cực đại đó? b. Chứng tỏ rằng, khi công suất mạch ngoài nhỏ hơn công suất cực đại(Pcđ) thì điện trở R có thể ứng với 2 giá trị là R1 và R2 và R1.R2 =r2 . Phương pháp: Thiết lập phương trình tính công suất của mạch ngoài theo r và R : đ ịP max đ R=r. ị giá trị của Pmax. Từ (1) suy ra PR2 -(U2-2rP)2 +r2P=0 đ tính r=4r2Pcđ( Pcđ--P) đ tìm điều kiện củarđể phương trình bậc 2 có2 nghiệm phân biệt đ kết luận. Các bài tập khác: Bài 82, 84(S121 / NC8). Cách mắc các đèn ( toán định mức). 4.2 (bài77/121):Cho mạch Như hình vẽ bên:UMN=24v, r=1,5 W a.Hỏi giữa 2 điểm AB có thể mắc tối đa bao nhiêu bóng đèn loại 6V-6w để chúng sáng bình thường. b.Nếu có 12 bóng đèn loại 6V-6w thì phải mắc thế nào để chúng sáng bình thường? Phương pháp giải a..Tính công suất cực đại của mạch ngoài đ số bóng tối đa... b.- (Xét cách mắc đối xứng M dãy, mỗi dãy có n điện trở mắc nối tiếpđ có 3 phương pháp) -Lập phương trình về dòng:I=U/(r+R) Theo 2 ẩn số m và n,Trong đó m+n=12... -đặt phương trình công suất:P=PAB+PBN Theo 2 biến số m và n trong đó m+n=12... -Đặt phương trình thế: U=UMB+Ir theo 2 biến số m,n trong đó m+n=12.. A E r B 4.3:Cho một nguồn điện có suất điện động E không đổi , r=1,5 W. Có bao nhiêu cách mắc các đèn 6V-6W vào 2 điểm A và B để chúng sáng bình thường? Cách mắc nào có lợi hơn? tại sao? Phương pháp: a.cách mắc số bóng đèn. Cách2: Từ phương trình thế:E=UAB+I r Theo biến m và n, và phương trình m.n=N( N là số bóng được mắc, m là số dãy, n là số bóng trong mỗi dãy) đ phương trình: m=16-n ( *), biện luận *đn<4 đ n= {......}; m={..}. b. Cách nào lợi hơn?đ xét hiệu suất Trong đóPi=Pđmn, Ptp=Pi+I2r hay Ptp=PI +(mIđ)2r. So sánh hiệu suất của mạch điện trong các cách đ kết luận... 4.4.( bài 4.23 nc9):Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó UMN=10V,r =2 W, HĐT định mức của các bóng là Uđ=3V, Công suất định mức của các bóng có thể tùy chọn từ 1,5 đ 3W. Tím số bóng,loại bóng, cách ghếp các bóng để chúng sáng bình thường? Phương pháp giải: Xét cách mắc N bóng đèn thành m dãy, mỗi dãy có n bóng mắc nói tiếp *Đặt phương trình thế:UMN=UMA+UAB đ12=UAM+nUđ đ khoảng xác định của n={1,2,3} (1) * Đặt phương trình công suất: PAB=NPđ đNPđ=15n-4,5n2 đ khoảng xác định của N: đ tìm số dãy m: m=N/n (3) đTìm Pđ= (4) đ lập bảng giá trị của N,m Pđ Trong các trường hợp n=1; n=2, n=3.đ đáp số... 4.5:Có 5 bóng đèn cùng hiệu điện thế định mức 110v,công suất của chúng lần lượt là 10,15,40, 60, 75 oát.Phải ghép chúng như thế nào để khi mắc vào mạch điện 220v thì chúng đềi sáng bình thường? Phương pháp giải:Điều kiện để các đèn sáng bình thường làUđ=110V. đ phải mắc các đèn thành 2 cụm sao cho công suất tiêu thụ của chúng bắng nhau. từ giả thiết đ10+15+75=40+60 đ cách mắc các đèn... 4.6: Có 2 loại đèn cùng hiệu điện thế định mức 6V, nhưng có công suất là 3w,và 5 w. hỏi a. phải mắc chúng như thế nào vào hiệu điện thế 12V để chúng sáng bình thường? b. Các đèn đang sáng bình thường, nếu 1 đèn bị hỏng thì độ sáng của các đèn còn lại tăng hay giảm như thế nào? ( xem bài 120 nc9) Phương pháp giải: a.Không thể mắc nối tiếp 2 loại đèn với nhau( vì sao?) đ có thể mắc m bóngđèn loại 3w song song với nhau thành một cum và n bóng đèn 5 wsong song với nhau thành một cụm,rồi mắc 2 cụn đèn trên nối tiếp nhau sao cho hiệu điện thế ở 2 đầu các cụm đèn là 6V đ công suất tiêu thụ điện của các cụm đèn phải bằng nhau đ phương trình: 3m = 5n đ nghiệm củaphương trình.... (* phương án 2:Mắc2 loại đèn thành 2 cụm , mỗi cụm có cả 2 loại đèn... *phương án 3: mắc 2 loạiđèn thành m dãy, trong mỗi dãy có 2 đèn cùng loại mắc nối tiếp...) b. giả thiết một đèn trong cụm đèn 3Wbị cháy đ điện trở củatoàn mạch bây giờ ? đcường độ dòng điện mạch chính?đhiệu điện thế ở 2 đầu các cụm đèn bây giờ thế nào? đ kết luận về độ sáng của các đèn? (Chu ý: muốn biết các đèn sáng như thế nào cần phải so sánh hiệuđiện thế thực tế ở 2 đầu bóng đèn với hiệu điện thế định mức) 4.7: để thắp sáng bình thường cùnglúc 12 đèn 3V-3 và 6 đèn 6V- 6 ,người ta dùng một nguồn điện có suất điện động không đổi E=24V.dây dẫn nối từ nguồn đến nơitieu thụ có điện trở toàn phần r=1,5 W. a. số bóng đèn ấy phải mắc như thế nào? b. Tính công suất và hiệu suất của nguồn? ( xem bài 128 NC9). Phương pháp giải: a. Từ giả thiết ị cường độ dòng điện định mức của các đèn bằng nhau đ có thể mắc nối tiếp 2 bóng đèn khác loại đó với nhau , Có thể thay12 bóng đèn 3V-3W bằng 6 bóng đèn 6V-6W đ để tìm cách mắc các đèn theo dề bài ta tìm cách mắc 6+6=12bóng đèn 6V-6W(đã xét ở bài trước) đnghiệm m={12;4} dãy; n={ 1;3} bóng. đ từ kết quả cách mắc 12 đền 6V-6W, tìm các cách thay 1 đèn 6V-6Wbằng 2 đèn 3V-3Wta có đáp số của bài toán.( có 6 cách mắc...) b. Chú ý - công suất của nguồn(là công suất toàn phần): Ptp=EI hayE=mIđ.; công suất có ích là tổng công suất tiêu thụ điện của các đèn:Pi=mn.Pđ; H=Pi/Ptp . cách nào cho hiệu suất bé hơn thì cách mắc đó lợi hơn( kinh tế hơn). V.Định luật giun - len xơ Tóm tắt lý thuyết: Công thức của định luật: Q=I2Rt (j) hoặc Q= 0,24 I2Rt (cal) Các công thức suy ra: Q= Trong đoạn mạch: Q=Q1+Q2+....+Qn Trong đoạn mạch mắc song song: Q1R1=Q2R2=.....=QnRn Trong đoạn mạch mắc nối tiếp : H=Qi/Qtp Với một dây điện trở xác định: nhiệt lượng tỏa ra trên dây tỉ lệ thuận với thời gian dòng điện chạy qua Q1/t1=Q2/t2=......Qn/tn=P. Bài tâp: 5.1 Một ấm đun nước bằng điện loại(220V-1,1KW), có dung tích1,6lít. Có nhiệt độ ban đầu là t1=200C. a.Bỏ qua sự mất nhiệt và nhiệt dung của ấm. Hãy tính thời gian cần để đun sôi ấm nước? điện trở dây nung và giá tiền phải trả cho 1lít nước sôi ?. (xem bài 109NC9) b. Giả sử người dùng ấm bỏ quên sau 2 phút mới tắt bếp . hỏi lúc ấy còn lại bao nhiêu nước trong ấm?( C=4200j/kg.k; L=2,3.106j/kg) 5. 2.Một bếp điện hoạt động ở HĐT 220V, Sản ra công cơ học Pc=321W .Biết điện trở trong của động cơ là r=4 W.Tính công suất của động cơ.( xem 132NC9) Phương pháp:-Lập phương trình công suất tiêu thụ điện của động cơ:UI=I2r+Pc đ 4r2-220+321=0 (*). Giải(*)vaf loại nghiệm không phù hợp được T=1,5Ađ công suất tiêu thụ điện của động cơ:P=UI( cũng chính là công suất toàn phần) đ Hiệu suấtH=Pc /P ( chú ý rằng công suất nhịêt của động cơ là công sút hao phí). 5.3 Dùng một bếp điện loại (220V-1KW), Hoạt đọng ở HĐT U=150V, để đun sôi ấm nước . Bếp cóH=80%, Sự tỏa nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Thử ngắt điện, một phút sau nước hạ xuống 0,50C. ấm có khối lượng m1=100g, C1=600j/kg.k,nước có m2=500g, C2=4200j/kg.k,t1=200c.tính thới gian để đun nước sôi? (xem4.26*NC9) Bài tập ở nhà: 4.23; 4.24; 4. 25; 4. 27 (NC9) 145a(BTVLnc9) VI. Bién trở- Toán biện luận: 6.1. Một biến trở AB có điện trở toàn phần R1 được mắc vào đoạn mạch MN, lần lượt theo 4 sơ đồ( hình 6.1). Gọi R là điện trở của đoạn mạch CB (0 R R1 ). a.Tính điện trở của đoạn mạch MN trong mỗi sơ đồ. b.Với mỗi sơ đồ thì điện trở lớn nhất và nhỏ nhất là bao nhiêu? ứng với vị trí nào của C? c. Sơ đồ 6.1c có gì đáng chú ý hơn các sơ đồ khác? 6.2 Cho mạch điện như hình vẽ 6.2. R=50 W, R1 =12 W, R2 =10 W , hai vôn kế V1 , V2 có điện trở rất lớn, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể, UAB không đổi. a. Để số chỉ của 2 Am pe kế bằng nhau, phải đặt con chạy C ở vị trí nào? b. Để số chỉ của V1,V2 , không thay đổi khi K đóng cũng như khi k mở, thì phải đặt C ở vị trí nào? c. Biết U=22V, tính CĐDĐ đi qua khóa K Khi K đóng khi U1 = U2 và khi U1 =12V. ( xem 82 NC9/xbGD) 6.3Trong bộ bóng đen lắp ở hình 6.3. Các bóng đèn có cùng điện trở R. Biết công suất của bóng thứ tư là P1=1W . Tìm công suất của các bóng còn lại. (xem 4.1/NC9/ ĐHQG) 6.4. Cho mạch điện như hình vẽ 6.4 biến trở có điện trở toàn phần R0 =12 W, đèn loại (6V-3W), UMN=15V. Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường. ( xem: 4.10 /NC/ ĐHQG) 6.5.Trong mạch điện 6.4, kể từ vị trí của C mà đèn sáng bình thường, ta từ từ dich chuyển con chạy về phía A, thì độ sáng của đèn và cường độ dòng điện rẽ qua AC/ thay đổi như thế nào? (4.11NC9) 6.6. Trong mạch điện hình 6.6, UMN=12V, A và V lí tưởng, vôn kế V chỉ 8v, đèn loại (6V-3,6W)sáng bình thường a. tính: R1 , R2 , R. b. Giảm R2 , thì số chỉ của vôn kế, am pe kế và độ sáng của đèn thay đổi như thế nào?( xem 4.13NC/XBGD) 6.7. Cho mạch điện như hình vẽ 6.7 R=4 W, R1 là đèn loại (6V-3,6W), R2 là biến trở, UMN =10 V không đổi.. a. Xác định R2 để đèn sángbình thường. b. Xác định R2 để công suất tiêu thụ của R2 cực đại. c.Xác định R2 để công suất tiêu thụ của mạch mắc song song cực đại. ( Xem 4.14 nc9/XBGD) 6.8.Cho mạch điện như hình vẽ 6.8: U=16V, R0=4 W, R1 =12 W, Rx là một biến trở đủ lớn, Ampekế và dây nối có điện trở không đáng kể. A. tính R1 sao cho Px=9 W , và tính hiệu suất của mạch điện. Biết rằng tiêu hao năng lượng trên Rx, R1 là có ích, trên R0 là vô ích. b. Với giá trị nào của Rxthì công suất tiêu thụ trên nó cực đại. Tính công suất ấy? (Xem 149 NC9/ XBGD). 6.9** Cho mạch điện như hình 6.9 . Biến trở có điện trở toàn phần R0 , Đ1 loại 3V-3W , Đ2 loại 6V-6W a.Các đèn sáng bình thường.Tìm R0 ? b**.Từ vị trí dèn sáng bình thường( ở câu a), ta di chuyển con chạy C về phía B. Hỏi độ sáng của các đèn thay đổi thế nào? 6.10: Cho mạch điện như hình (6.10) UMN=36V không đổi, r= R2 =1,5 W, R0 =10 W, R1 = 6 W, Hiệu điện thế định mức của đèn đủ lớn(đẻ đèn không bị hỏng).Xác định vị trí của con chạy để : a. Công suất tiêu thụ của đèn Đ2 là nhỏ nhất.Tìm P2 ? b. Công suất của đoạn mạch MB là nhỏ nhất. 6.11**. Cho mạch điện h-6.11. Biến trở có điện trở toàn phần R0 =10 W, đèn đ loại (6V-3W),UMN = 15V không đổi, r=2 W. a.Tìm vị trí của con chạy C để đèn sáng bình thường. b. Nếu từ vị trí đèn sáng bình thường, ta đẩy con chạy C về phía A thì độ sáng của đèn thay đổi như thế nào? Các bài tập khác:Đề thi lam sơn (1998-1999); bài 3 đề thi lam sơn (2000-2001). -bài 4.18; 4.19( NC9/ ĐHQG). Tài liệu cần có: Sách 121 NC9 Sách bài tập nâng cao vậtlí 9 nha xuất bản giáo dục (XBGD) Sách vật lí nâng cao (ĐH quốc gia Hà nội- ĐH khoa học tự nhiên khối PT chuyên lí Bộ đề thị học sinh giỏi tỉnh; lam sơn, ĐH tự nhiên Hànội.... Làm lại hết các bài tập trong sách 121 NC9( tự tìm theo các chủ đề ở trên ) Gợi ý phương pháp giải Bài 6.4gọi giá trị của phần biến trở AC là x: điện trở của đèn Rđ =Uđ2:Pđ=12 W đ RMC=,RCN=R0-x=12-x. đèn sáng bình thường ị Uđ=6v đ UCN=9V Tính Iđ, tính I AC, Tính I CN( theo biến x)đ phương trình Iđ+IAC=ICN đ giải phương trình trên đ x Bài 6.5:Tính RMC=,RCN=R0-x=12-x. đRMN đCĐmạch chính đ UMC=f(x) (*)và IAC=f1(x)(**). Biện luận * và **. Điện học: 21.1. Một điện kế có điện trở g=18 W đo được dòng điện có cường độ lớn nhất là Im=1mA. a. muốn biến điện kế trên thành một Ampekế có 2 thang đo 50mA và 1A thì phải mắc cho nó một sơn bằng bao nhiêu? b. Muốn biến điện kế trên thành một vôn kế có 2 thang đo là 10V và 100V phải mắc cho nó một điện trở phụ bằng bao nhiêu. 21.2. Một điện kế có điện trở g=19,6 W thang chia của nó có 50 độ chia, mỗi độ chia ứng với 2mA. a. Cường độ dòng điện lớn nhất có thể cho qua điện kế là bao nhiêu? b.nếu mắc cho điện kế một sơn S1=0,4 W( Sơn được mắc song song với điện kế) thì cường độ dòng điện lớn nhất có thể đo được là bao nhiêu? c. Để cường độ dòng điện lớn nhất có thể đo được là 20A, thì phải mắc thêm một sơn S2 bằng bao nhiêu và mắc như thế nào? 21.3. Một Ampekế A , một vôn kế V1 và một điện trở R, được mắc theo sơ đồ 21.3 khi đó A chỉ 0,5A và V1 chỉ 13,5V. Người ta mắc thêm vôn kế V2 nối tiếp với V1( hình 21.3b), và điều chỉnh lại cường độ dòng điện trên mạch chính để cho A chỉ 0,45A. Khi đó số chỉ của V1, V2 lần lượt là 8,1V và 5,4V. hỏi : để mở rộng thang đo của V1, V2 lên 10 lần thì phải mắc chúng với điện trở phụ lần lượt là bao nhiêu? 21.4. Một vôn kế có hai điện trở phụ R1=300 W và R2=600 W được dùng để đo một hiệu điện thế U=12V. Nếu dùng điện trở phụ R1 thì kim vôn kế lệch 48 độ chia, dùng R2 thì kim vôn kế lệch 30 độ chia. a.nếu dùng cả hai R1, và R2 nối tiếp và thang đo có 100 độ chia thì hiệu điện thế lớn nhất có thể đo được là bao nhiêu? b. để với hiệu điện thế U nó trên, kim lệch 100 độ chia, người ta phải mắc thêm cho R1 một điện trở R. hỏi R bằng bao nhiêu và phải mắc như thế nào? lời giải bài 21.1: a. Thang đo 50mA cho biết cường độ dòng điện lớn nhất trong mạch chính đo theo thang đo này. tức là gấp 50 lần Im có thể cho qua điện kế. Đặt k=50 ( k được gọi là hệ số tăng độ nhạy, hoặc hệ số mở rộng thang đ