Giáo án Vật lý 11 Cơ bản - Bài 11 - Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

Tuần 12 -Tiết 21 Ngày soạn: Bài 11 Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch I.Mục tiêu 1/ Kiến thức: - Nắm được cách thức để giải một bài toán về toàn mạch - Vận dụng các kiến thức về quan hệ giữa U,I,R trong trường hợp mắc song song và nối tiếp - Biết cách tính các đại lượng định mức trong các thiết bị điện : Uđ m ; I đ m và Pđ m 2/ Kỹ năng: - Biết cách phân tích mạch điện -Kĩ năng giải bài toán toàn mạch II.Chuẩn bị: 1/ Giáo viên: - Thước kẻ , bảng phụ vẽ trường hợp mắc các điện trở song song và nối tiếp - Các câu hỏi trắc nghiệm củng cố và hướng dẫn học sinh tìm hiểu bài 2/ Học sinh: - Đọc trước bài ở nhà - Xem lại cách mắc điện trở thành bộ - Giấy nháp để làm bài II. Tổ chức hoạt động dậy và học A.Hoạt động đầu giờ( Time:03 min) 1/ ổn định tổ chức lớp: Lớp Ngày dạy Sĩ số Học sinh nghỉ 11H 2/ Hoạt động vào bài: - ở lớp 9 chúng ta đã học khá kĩ đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp và song song.ở lớp 11 ta đã học cách ghép bộ nguồn điện và đoạn mạch gồm nguồn điện và mạch ngoài. Vậy quan hệ giữa U và I đối với toàn mạch sẽ được tính như thế nào khi có bộ nguồn và mạch ngoài có bộ điện trở. B.Bài mới ( Time :37 min) Time Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của học sinh 07’ 1.Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cũ (*1?) Viết biểu thức thể hiện mối quan hệ giữa Ub ; Ib ; và Rb hay Rtđ trong trường hợp ghép bộ điện trở? I= ( * 2?) Các công thức thường dùng với dạng btập định luật Ôm cho toàn mạch? - Trả lời câu 2: E (2) E - I.r (3) ; Ang = E .I.t (4) P ng = E.I (5); A = U.I.t (6); P = U.I (7) (*3?) Công thức ghép nguồn thành bộ? - Trả lời câu 3: *Bộ nguồn nối tiếp: *Bộ nguồn song song: *Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng: -Trả lời câu 1: +Đm nối tiếp: Ub = Ib = I1 = ..=In Rb = + Đm song song: Ub = Ui Ib = Time Hướng dẫn của Giáo viên Hoạt động của học sinh 05’ 2. Hoạt động 2: Những chú ý trong phương pháp giải *1: Toàn mạch có thể là một nguồn hoặc bộ nguồn ghép lại. *2: Mạch ngoài có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn tiêu thụ điện. (*4?) Có thể áp dụng luôn công thức định luật ôm cho toàn mạch được không? *3: áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tính I ở mạch chính,suất điện động, hiệu điện thế mạch ngoài, công và công suất của nguồn và điện năng, công suất tiêu thụ của đoạn mạch ... theo yêu cầu của bài. *4: Cần vận dụng linh hoạt các công thức đã học. -Trả lời câu 4: + Phải xác định rõ cách mắc nguồn rồi ápdụng công thức phù hợp để tính + Cần nhận định rõ cách mắc các điện trở từ đó tính I; Rb hay Rtđ + Tùy theo yêu cầu của bài toán mà ta áp dụng linh hoạt các công thức đã học . 25’ 3. Hoạt động 3: Vận dụng làm các dạng bài toán cụ thể Bài tập 1: C ho biết: E;r E=6 V R1 R2 R3 Tính: a. RN =?W ; b. I=?A và U =?V ; c. U1 =? V * Hướng dẫn: -Bước 1: Phân tích đoạn mạch:gồm 1nguồn mắc với 3 điện trở nối tiếp -Bước 2: Vận dụng linh hoạt công thức tính RN (đối với mạch gồm 3 điện trở nối tiếp); tính I vàU theo định luật Ôm. Bài giải: -ADCT:RN =Rb =R1+R2 +R3 - Vận dụng: I= = E- r.I -Vì đoạn mạch nối tiếp nên dòng điện trong mạch chính cũng là dòng điện qua từng điện trở:I1=I2=I3=I - Thay số: a. RN = 18W b. I =; 0,3=5,4V c. 25’ 3. Hoạt động 3: Vận dụng làm các dạng bài toán cụ thể E;r Đ1 Rb Đ2 Bài tập 2: C ho biết: Đ1 (12V-6W); Đ2 ( 6V- 4,5 W) Biến trở Rb Nguồn có E=12,5 V và r = 0,4 W. Khi Rb = 8 W thì Đ1 và Đ2 sáng bình thường. Tính công suất của nguồn và hiệu suất của nguồn khi đó? *Hướng dẫn: - Bước 1: Phân tích mạch ngoài gồm: Đ1 //{Đ2 nt Rb},áp dụng công thức tính điện trở ở mạch song song và nối tiếp. - Bước 2: Vận dụng linh hoạt công thức tính RN; tính I vàU theo định luật Ôm (nhưng lưu ý để đèn sáng bình thường thì Umạch = Uđm của đèn);sau đó tính tiếp công suất và hiệu suất của nguồn. Chú ý: Pđm = Uđm.Iđm = U2 đm/Rđm nên Rđm = U2 đm/ Pđm Iđm= Pđm/ Uđm 3. Hoạt động 3: Vận dụng làm các dạng bài toán cụ thể a/ Để đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế qua mạch bằng hiệu điện thế U1 đm vì U1đm =URb-đ2 =U mạch = 12 V ta có:1/RN = 1/R1đm +1/Rbđ2 với Rbđ2=Rb+R2đm=8+ U2 đm/Pđm Rbđ2 = 8+36/4.5=16 W R1đm = U2 đm/Pđm =144/6 R1đm = 24 W Do đó: RN = 1/24 +1/16 1/RN =5/48 =0,1042 W Suy ra RN = 1/ 0.1042 =9,6W Vậy I = E/( RN + r) I = 12,5/(9,6 + 0,4) = 1,25 A Từ đó ta có dòng điện qua mỗi bóng đèn chính là dòng điện định mức I1=I1đ m = 0,5 A I1đ m =Pđm/ Uđm ;I2 =I2đ m = 0,75 A b/ Công suất của nguồn là: P ng = E.I và hiệu suất của nguồn : H = UN/ E Thay số ta có: P ng = E.I = 12,5.1,25 P ng =15,625 W Hiệu suất: H = I.RN/ E H = 1,25.9,6/12,5 = 96% 25’ 3. Hoạt động 3: Vận dụng làm các dạng bài toán cụ thể *Bộ nguồn nối tiếp: *Bộ nguồn song song: *Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng: Vận dụng làm bài tập 3: Cho bộ nguồn gồm 8 nguồn giống nhau ghép hỗn hợp gồm 2 hàng mỗi hàng 4 nguồn có E = 1,5 V và r= 1W.Đèn 6V- 6 W. a/ Tính cường độ I của dòng điện chạy qua bóng đèn và công suất của bóng đèn khi đó? b/ Tính công suất của bộ nguồn và công suất mỗi nguồn trong bộ và hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn? ADCT tính định luật Ôm cho toàn mạch: I= Trong đó RN là điện trở của bóng đèn tính theo công thức: Rđm = U2 đm/ Pđm RN = Rđm = 6 W; rb là điện trở trong của bộ nguồn tính theo công thức: rb=r.n/m =1.4/2=2 W Eb = n.E = 4.1,5 = 6 V a/ Vậy I = 6/ (6 + 2) = 0,75 A Công suất mỗi bóng đèn là P = Rđm. I2 = 6.0,752 P = 3,375 W b/Công suất của bộ nguồn là: P bng =Eb.I =6.0,75= 4,5W Công suất của mỗi nguồn là P ng = E.I= 1,5.0,75/2 P ng = 0,5625 W Và hiệu điện thế mỗi nguồn là: Ung= E – 1/2.I.r Ung = 1,5 – 0,75.1/2 Ung =1,125 V C.Củng cố, dặn dò:( Time: 05 min) Những chú ý trong phương pháp giải *1: Toàn mạch có thể là một nguồn hoặc bộ nguồn ghép lại. *2: Mạch ngoài có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn tiêu thụ điện. *3: áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tính I ở mạch chính,suất điện động, hiệu điện thế mạch ngoài, công và công suất của nguồn và điện năng, công suất tiêu thụ của đoạn mạch ... theo yêu cầu của bài. *4: Cần vận dụng linh hoạt các công thức đã học - Làm bài tập trong SGK và Sách Bài tập ; giờ sau là giờ Bài tập chuẩn bị kiểm tra một tiết Về nhà ôn tập chương I và II xem lại các dạng bài tập đã chữa.