Hướng dẫn học sinh giải bài toán có mạch điện hỗn hợp phức tạp

A - PHẦN MỞ ĐẦU I – Lý do chọn đề tài : Thực trạng trình độ nhận thức của học sinh THCS chưa cao, đặc biệt là đối với học sinh vùng nông thôn, trung du phân phối thời gian cho học tập còn ít so với lượng kiến thức của SGK và thiếu thốn sách tham khảo nên việc nhận dạng và phân loại bài toán để xác định được cách giải của bài toán là hết sức khó khăn đối với phần lớn học sinh. Bên cạnh đó, do nhu cầu ham học, ham hiểu biết của số học sinh có ý chí quyết tâm, hứng thú với môn học hoặc do môn học vật lý 9 cần thiết đối với việc thi vào lớp 10 THPT và THPT chuyên phải tiếp tục học ban KHTN ở các lớp trên nên yêu cầu đặt ra cho người dạy là phải chọn lựa và phân loại bài tập để hướng dẫn cho học sinh là công việc vô cùng quan trọng đối với mỗi giáo viên dạy bồi dưỡng. Học không bao giờ hết bỡi vì kho kiến thức là vô hạn, các loại, các dạng bài tập nói chung, bài tập về mạch điện nói riêng là rất phong phú và đa dạng: - Mạch điện mắc nối tiếp, mắc song song. - Mạch điện hỗn hợp đơn giản. - Mạch điện hỗn hợp phức tạp. - Mạch cầu, mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch bậc thang... Trong quá trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh, nếu ta chỉ phân ra các phần cơ, nhiệt, điện, quang; mỗi phần làm một vài bài để học sinh quan sát, ghi chép và ghi nhớ máy móc theo kiểu tái hiện thì rất khó để có thể để ghi nhớ bền vững và áp dụng khi cần thiết. Việc bồi dưỡng học sinh có khả năng tiến bộ đòi hỏi giáo viên phải định hướng được và phân loại từng dạng bài tập cho học sinh, với mỗi dạng trước hết cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, những điểm cần lưu ý, cung cấp cách giải cụ thể, chọn lựa bài tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản đến phức tạp. Trong các dạng bài tập đó thì việc học sinh biết phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện phức tạp thì mới có thể bắt tay vào việc giải các bài tập khác. II – Nhiệm vụ của đề tài : Giúp học sinh có khả năng giải bài tập phần định luật Ôm, bồi dưỡng học sinh thi vào lớp 10 THPT, THPT chuyên, học sinh giỏi môn vật lí để dự thi học sinh giỏi các cấp... đạt kết quả cao, biến sơ đồ mạch điện hỗn hợp phức tạp thành sơ đồ mạch điện hỗn hợp đơn giản để học sinh tự tin hơn khi gặp loại bài toán mạch điện này. III – Nghiên cứu và thực hiện: Tích luỹ kinh nghiệm qua nhiều năm giảng dạy bộ môn vật lý, Tôi xin đề xuất một giải pháp để mọi học sinh có thể rèn luyện một cách tự tin, để khai thác mạch điện vẽ lại được sơ đồ tương đương nắm vững kiến thức đối với đối tượng học sinh khá, giỏi. Trong quá trình bồi dưỡng cho học sinh thuộc đối tượng này, học sinh thuộc đội tuyển dự thi học sinh giỏi, điều mà tôi nhận thấy hầu hết ở học sinh là đối với những sơ đồ mạch điện phức tạp, các em đều bị lúng túng, bế tắc không tìm ra hướng để phân tích cách mắc mạch điện. Song do điều kiện có hạn về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật chất.. nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ cho các dạng bài tập thực hành về các loại mạch điện mà ở đây tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nhỏ để giúp học sinh biến đổi từ sơ đồ mạch điện hỗn hợp phức tạp trở về sơ đồ mạch điện hỗn hợp rõ ràng, dễ nhận biết, để có thể thực hiện giải bài toán một cách đơn giản hơn. Khi học sinh đã biết cách vẽ lại sơ đồ mạch điện tương đương thì các em sẽ có sự định hướng và hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng toán, của bài toán về mạch điện. III – Phương pháp tiến hành : 1/- Bài toán: Vẽ sơ đồ mạch điện tương đương(hình bên) để tính RAB khi: R2 C B A R1 K1 đóng, K2 hở. K1 hở, K2 đóng. K2 K1 R3 R7 R66 R7 R3 K1, K2 đều đóng. E D R4 R5 2/- Lập kế hoạch giải: D E C A R4 R3 R7 R2 R1 K1 đóng, chập A và D. Bỏ nhánh CE vì K2 hở, bỏ R5, R6 ra, mạch còn lại hai nhánh song song. Nhánh 1 gồm (R1//R7 nt R2). Nhánh 2 gồm hai điện trở (R3 nt R4). Ta có sơ đồ mạch điện tương đương như sau: Bỏ đoạn AD vì K1 hở, K2 đóng ta chập C với E, mạch gồm 2 cụm nối tiếp nhau. Cụm 1: Gồm hai nhánh // . Một nhánh là R1, nhánh còn lại (R6, R5 nt R4//R7). R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 A D C E B Cụm 2: R2//R3. Chập A và D, C và E, mạch còn lại 3 điểm điện thế (A và D), (C và E), B. D A C E B R7 R1 R4 R2 R3 3/- Thực hiện kế hoạch giải: (bỏ qua vì chưa có trị số) B - THỰC TRẠNG HIỆN TẠI VÀ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC I – Thực trạng hiện tại : Hàng năm, tôi được phân công bồi dưỡng đội học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 THCS để dự thi cấp huyện, rất ít có học sinh chưa trang bị phần kiến thức này mà thực hiện trôi chảy bài toán. Khi bắt đầu trang bị lý thuyết, đối tượng học sinh khá giỏi cảm thấy thích thú vì có những kiến thức khá thú vị. Lúc bước vào làm bài tập áp dụng đơn giản, học sinh để nhận ra sơ đồ tương đương nhanh chóng. Khi tăng đến 7,8 điện trở mắc hỗn hợp phức tạp thì nhiều học sinh trong số này ngồi hàng giờ vẫn không thể nào vẽ đúng sơ đồ mạch điện tương đương, bây giờ lại thấy nản chí. Sau vài buổi tốn nhiều giấy mực các em đã nhận ra và vẽ nhanh hơn, chính xác hơn. II – Nội dung giải pháp mới : 1. Ôn lại một số kiến thức cơ bản. a) Mạch điện Một mạch điện có thể gồm nhiều đoạn mạch điện. Mỗi đoạn mạch điện ở giữa hai điểm của đoạn mạch điện có thể gồm một hay nhiều bộ phận, các bộ phận có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song với nhau. b) Định luật Ôm: U = I.R và R1 R2 A C B c) Định luật ôm đối với các loại đoạn mạch Đoạn mạch nối tiếp: * Tính chất: Hai điện trở R1 và R2 có một điểm chung là C. I = I1 = I2. (1a) U = U1 + U2. (2a) R = R1 + R2. (3a) . (4a) *Chú ý: U1 = I1.R1 = I.R1 = .R1 = U.. (5a) U2 = I2.R2 = I.R2 = .R2 = U. . Chia U thành U1 và U2 tỉ lệ thuận với R1 và R2. . - Nếu R2 = 0 thì theo (5a) ta thấy : U2 = 0 và U1 = U. B R1 R2 I2 I1 I A Do đó trên sơ đồ (H.1). Hai điểm C và B: UCB = I.R2 = 0. Khi đó điểm C coi như trùng với điểm B (hay điểm C và B có cùng điện thế). - Nếu R2 = (rất lớn) U1 = 0 và U2 = U. Đoạn mạch mắc song song: * Tính chất: Hai điện trở R1 và R2 có hai điểm chung là A và B. U = U1 = U2 . (1b) I = I1 + I2. (2b) . (3b) . (4b) *Chú ý: (5b) Chia I thành I1 và I2 tỉ lệ nghịch với R1 và R2 : - Nếu R2 = 0 thì theo (5b) ta có: I1 = 0 và I2 = I. Do đó trên sơ đồ (H.2). Hai điểm A và B có : UAB = 0. Khi đó hai điểm A và B có thể coi là trùng nhau (hay hai điểm A và B có cùng điện thế). - Nếu R2 = (rất lớn) thì ta có : I2 = 0 và I1 = I. (Khi R2 có điện trở rất lớn so với R1 thì khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn là rất lớn. Do đó ta có thể coi dòng điện không qua R2.) d) Một số kỹ năng cơ bản: - Trong một mạch điện, các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế) có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau. Khi đó ta chập các điểm đó lại và vẽ lại mạch để tính toán. - Trong các bài toán, nếu không có ghi chú gì đặc biệt thì ta có thể coi: RA 0 và RV . - Khi giải bài toán với những sơ đồ mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách đưa về một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những điểm có điện thế bằng nhau được chập lại để làm rõ những bộ phận phức tạp của đoạn mạch được ghép lại để tạo thành đoạn mạch đơn giản dễ hiểu hơn. 2. Mạch điện hỗn hợp phức tạp. a) Nhận xét chung: - Mạch điện hỗn hợp phức tạp cũng là một loại mạch điện mắc hỗn hợp, song cách mắc khá phức tạp, không đơn giản chỉ nhìn vào mạch điện là nhận ra cách mắc các bộ phận trong mạch điện được ngay. Vì vậy, để thực hiện được kế hoạch giải, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn. Nhớ rằng, giữa các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ampe kế... có điện trở không đáng kể là những điểm có cùng điện thế, ta chập lại. Khi đó vẽ lại mạch điện, ta sẽ được mạch điện tương đương ở dạng rõ ràng hơn. - Phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện là bước khá quan trọng, nó giúp ta thực hiện yêu cầu của bài toán tránh được những sai sót. Cuối cùng, ta áp dụng các tính chất và hệ quả của định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch nối tiếp và song song. b) Các bài tập thí dụ cụ thể Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch điện được mắc như sơ đồ hình vẽ. R1 R2 A Ơ R3 R4 A B C D Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 8Ω; R4 = 4Ω. Khi đoạn mạch được mắc vào một nguồn điện, ampe kế chỉ 3A. a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện. b/ Tính dòng điện đi qua R1 và R2. Hướng dẫn học sinh. Với việc lần đầu tiên giải bài toán mạch điện hỗn hợp như thế này, học sinh lúng túng trong việc phân tích mạch điện. Vì vậy, sau khi đã được giáo viên cung cấp việc chập các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ta yêu cầu học sinh quan sát kĩ sơ đồ và nhận xét cách mắc. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Ta thấy các điểm A và D được nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể, nên chúng có cùng điện thế và ta chập lại thành một điểm. Như vậy thì giữa hai điểm A và B có một đoạn mạch mắc song song gồm 3 mạch rẽ. Mạch rẽ thứ nhất chứa R1, mạch rẽ thứ hai chứa R2, mạch rẽ thứ ba chứa R3 và R4. A Ơ R3 R4 R2 R1 A B Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải. - Sơ đồ được vẽ lại tương đương như sau: - Mạch điện được mắc: R1 // R2 // (R3 nt R4 ) Gọi I1, I2, I3,4 là các dòng điện đi qua các điện trở R1, R2, R3 và R4. a/ Hiệu điện thế giữa hai cự của nguồn điện cũng chính là hiệu điện thế giữa hai mạch rẽ chứa R3 và R4. Ta có: UAB = I34.R34 = I34(R3 + R4) = 3(8 + 4) = 36(V) b/ Cường độ dòng điện qua R1 và R2 lần lượt là : I 1 = I2 = ĐS: U = 36V; I1 = 6A; I2 = 12A. R2 R4 R3 R5 A R1 A B C D + – Bài tập 2: Cho mạch điện có sơ đồ cách mắc như hình vẽ. Biết: R1 = 6,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω; R4 = 10Ω; R5 = 30Ω. Ampe kế chỉ 2A. Tính: a/ Hiệu điện thế ở 2 cực của nguồn điện. b/ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. Hướng dẫn học sinh. Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch điện, rất khó để có thể phân tích được cách mắc các bộ phận trong mạch điện, ta yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét sơ đồ cách mắc. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Ta thấy hai điểm B và C được nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể. Do đó, ta chập hai điểm này lại với nhau. Khi đó đoạn mạch AC và đoạn mạch CD là hai đoạn mạch mắc nối tiếp, mỗi đoạn mạch đó lại có 2 điện trở được mắc song song. Như vậy, mạch điện gồm: Hai đoạn mạch mắc song song AC và CD măvs nối tiếp với nhau và nối tiếp với điện trở R1 mắc vào nguồn điện. Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải. Sơ đồ mạch điện được vẽ lại tương đương như sau: R2 R3 A R1 A C + R4 R5 D – B - Mạch điện được mắc như sau: R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)} a/ Điện trở tương đương của đoạn mạch AC là : Điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: Điện trở toàn mạch là: R = R1 + RAC + RCD = 6,5 + 4 + 7,5 = 18(Ω) Vậy hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là: U = I.R = 2.18 = 36(V) b/ Cường độ dòng điện qua R1 là I1: I1 = I = 2(A) Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là I2 và I3 : Ta có : (1) Mà : I2 + I3 = I = 2A (2) Kết hợp (1) và (2), ta có : I2 = (A) và I3 = (A) Cường độ dòng điện qua R4 và R5 là I4 và I5: Ta có : (3) Mà: I4 + I5 = I = 2A (4) Kết hợp (3) và (4), ta có : I4 = (A) và I5 = (A). ĐS: U = 36V; I1 = 2A; I2 = A; I3 = A; I4 = A; I5 = A. Bài tập 3: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r = 15Ω. Dây nối và ampe kế có điện trở không đáng kể. Khi mắc mạch điện vào nguồn điện thì ampe kế chỉ 2A. Tính: a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB. r r r r r D F H I + – A A K E G C B b/ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. B Hướng dẫn học sinh. Với sơ đồ mach điện như thế này, nếu học sinh chưa tiếp cận lần nào thì dễ gây cho học sinh sự chán nản và bỏ cuộc. Song với việc chập các điểm có cùng điện thế mà các em đã được tiếp cận thì lại gây cho các em sự tò mò muốn được thử sức. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Ta thấy giữa các điểm A, C, D, F, I được nối với nhau bằng dây dẫn và ampe kế có điện trở không đáng kể nên chúng có cùng điện thế. Do đó, ta chập các điểm này lại làm một và nối với dương nguồn. Tương tự như vậy, giữa các điểm E, G, H, K, B ta chập lại làm một và nói với âm nguồn. Như vậy hai đầu mỗi điện trở này, một đầu nối với cực dương, một đầu nối với cực âm của nguồn điện, nghĩa là mạch điện AB gồm 5 điện trở được mắc song song với nhau. Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải: Sơ đồ mạch điện được vẽ lại tương đương như sau: A r r r r r A B - Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5. a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB là: b/ Hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là: UAB = I.RAB = 2.3 = 6(V) ĐS: RAB = ; UAB = 6(V) Bài tập 4: R1 R2 R3 R4 R7 R6 R5 A C D E F G H I K B Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r = 49. Dây nối có điện trở không đáng kể. Tính điện trở tương đương của toàn mạch. Hướng dẫn học sinh. Với mạch điện phức tạp này, học sinh sau khi đã làm quen với phương pháp quan sát để nhận ra được giữa các điểm được nối với nhau bằng dây dẫn sẽ được chập lại để làm rõ cách mắc các bộ phận trong mạch điện. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Quan sát sơ đồ mạch điện, ta thấy giữa các điểm A, C, I, E, G. được nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể. Vì vậy, các điểm này có cùng điện thế, ta chập lại làm một và mắc về phía cực dương của nguồn điện, tương tự như vậy ta cũng có thể chập các điểm B, K, D, H, F lại làm một và mắc về phía cực âm của nguồn. R4 R3 R2 R6 R5 A B R1 R7 Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải. Sơ đồ mạch điện được vẽ lại tương đương như sau : - Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5 // R6 // R7. Điện trở tương đương của toàn mạch là: Bài tập 5: A A B B’ C’ D’ D A’ C Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r=12Ω. Điện trở dây nối không đáng kể. Ampe kế chỉ 2,4A. a/ Tính điện trở tương đương của toàn mạch. b/ Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện. Hướng dẫn học sinh. Đến đây, học sinh gặp phải một sơ đồ mạch điện phức tạp hơn, không chỉ đơn giản là chập các điểm được nối bằng dây dẫn mà học sinh cần phải xác định các yếu tố của định luật Ôm (I. U, R) và dòng điện đưa vào mạch như thế nào. Từ đó mới đánh giá được điện thế tại các điểm, khi đó những điểm nào có cùng điện thế ta chập lại làm một. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Ta nhận thấy: - Các điện trở được mắc vào các cạnh của hình lập phương. - Theo đề bài các điện trở này có cùng giá trị. - Dòng điện được đưa vào ở nút A, đi ra ở nút C’(hai đầu đường chéo của hình lập phương). Như vậy, các điểm B, D. A’ có cùng điện thế ta chập lại làm một. Tương tự như vậy, các điểm C, B’, D’ cũng có cùng điện thế ta chập lại làm một. Do đó mạch điện thực chất gồm 3 đoạn mạch mắc nối tiếp nhau. Trong đó đoạn mạch AB có 3 điện trở R1, R2, R3 mắc song song, đoạn mạch BC có 6 điện trở mắc song song, đoạn mạch CC’ có 3 điện trở mắc song song. Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải. A A C R9 R8 R6 R5 R4 R7 R2 R1 R3 R11 R10 R12 C’ B - Sơ đồ mạch điện được vẽ lại tương đương như sau: - Mạch điện được mắc: (R1//R2//R3) nt (R4//R5//R6//R7//R8//R9) nt (R10//R11//R12) a/ Điện trở tương đương của đoạn mach AB là : Điện trở tương đương của đoạn mạch BC là : Điện trở tương đương của đoạn mạch CC’ là : Vậy điện trở tương đương của toàn mạch AC’ là : V + – U R1 R2 R3 K RAC’ = RAB + RBC + RCC’ = . b/ Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện là : UAC’ = I.RAC’ = 2,4.10 = 24 (V) ĐS: RAC’ = 10Ω; UAC’ = 24V. Bài tập 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết R1 = 600Ω; R2 = 500Ω; R3 = 700Ω; U = 100V. Dây nối và khoá K có điện trở không đáng kể. a/ Giả sử vôn kế có điện trở RV = 2000Ω. Tìm số chỉ của vôn kế khi khoá K đóng, khóa K mở. b/ Giả sử vôn kế có điện trở rất lớn (RV = ). Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch khi khoá K đóng. c/ Nếu tháo bỏ điện trở R3 và thay vôn kế bằng một ampe kế có điện trở không đáng kể thì ampe kế chỉ bao nhiêu ? Hướng dẫn học sinh. Sau khi học sinh đã thực hiện tốt việc xét điện thế ở các điểm để chập lại và vẽ lại mạch thì giáo viên tiếp tục cho học sinh làm quen với dạng mạch điện có xét thêm vai trò, chức năng của vôn kế trong mạch khi vôn kế có điện trở giới hạn xác định và khi có điện trở vô cùng lớn. Bước 1: Lập kế hoạch giải. Với mạch điện này, giáo viên sẽ nhắc lại cho học sinh chức năng của vôn kế và ampe kế: - Nếu vôn kế có điện trở là một giá trị giới hạn nào đó thì vôn kế trong mạch lúc đó cho dòng điện chạy qua và xem nó như một điện trở trong mạch. - Nếu vôn kế có điện trở vô cùng lớn (tính cản trở dòng điện của vật dẫn lớn) thì dòng điên qua nó coi như không đáng kể (có thể tháo ra khi tính điện trở tương đương). + – U R1 R2 R3 K Rv - Ampe kế có điện trở không đáng kể, có thể chập lại những điểm có cùng điện thế để làm rõ cách mắc các bộ phận trong mạch điện. Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải: a/ Nếu vôn kế có điện trở xác định là RV = 2000 * Khi khoá K đóng, mạch điện được mắc: R1 nt {(RV nt R3) // R2) Ta có : = Điện trở tương đương của mạch là: Rtđ = R1 + R2V = 600 + 421,87 = 1021,87 (Ω) Cường độ dòng điện chạy trong mạch là: Vậy số chỉ của vôn kế là: UV = U2V = I.R2V = 0,097.400 = 38,8 (V). + – a U R1 V R3 * Khi khoá K mở, mạch điện được mắc: R1 nt RV nt R3. Điện trở tương đương của mạch là : Rtđ’ = R1 + R3 + RV = 600 + 700 +2000 = 3300 (Ω) Cường độ dòng điện chạy trong mạch là: Vậy số chỉ của vôn kế trong trường hợp này là: UV = I.RV = 0,03.2000 = 60 (V) + – U R1 R2 K b/ Nếu vôn kế có điện trở rất lớn (RV = ), coi như không có dòng điện chạy qua vôn kế và R3 (có thể tháo ra). Khi khoá K đóng, mạch điện lức này chỉ gồm có 2 điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp: R1 nt R2. Cường độ dòng điện chạy mạch là: c/ Khi bỏ điệ trở R3 và thay vôn kế bằng ampe kế (do ampe kế có điện trở không đáng kể nên mạch điện được mắc: Khi đó số chỉ của ampe kế là : + – U R1 A ĐS: a/ K đóng: UV = 38,8V; K mở: UV = 60V b/ I = 0,09A c/ IA = 0,166A 3/ Một số bài tập dành cho học sinh thử áp dụng. Bài 1: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB như hình vẽ, nếu: a/ K1, K2 mở. b/ K1 mở, K2 đóng. c/ K1 đóng, K2 mở. d/ K1, K2 đều đóng. Cho R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 6Ω; R4 =12Ω; điện trở các dây nối là không đáng kể. A M N K2 K1 B R4 R3 R2 R1 ĐS: a/ K1, K2 mở: RAB = 12Ω; b/ K1 mở, K2 đóng: RAB = 4Ω. c/ K1 đóng, K2 mở: RAB = 1,2Ω; d/ K1, K2 đều đóng: RAB = 1Ω. A 0 B C D H. a A B C D E F G H H. b Bài 2: Tính điện trở RAB, và RAG theo mạch điện được vẽ ở H.a và H.b. Biết mỗi đoạn đều có điện trở là R. + – U A D B C R1 R2 R3 R4 ĐS: RAB = ; RAG = Bài 3: Có mạch điện như hình vẽ: Biết R1 = R3 = R4 = 4Ω; R2 = 2Ω; U = 6V. a/ Khi nối giữa A và D một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu ? Biết vôn kế có điện trở rất lớn. b/ Khi nối giữa A và D một ampe kế thì ampe kế chỉ bao nhiêu ? Biết điện trở của ampe kế rất nhỏ. Tính điện trở tương đương của mạch trong trường hợp này. ĐS: UV = UAD = 5,14V; IA = 2,25A IV- Kết quả thu được: Trong quá trình dạy học sinh ở các lớp bồi dưỡng, trước khi hướng dẫn cho học sinh kinh nghiệm này, khi gặp bài tập về mạch điện hỗn hợp phức tạp thì học sinh thường lúng túng, chỉ có số ít là thực hiện được, còn lại là thực hiện được nhưng chưa đạt yêu cầu, thậm chí là có học sinh không có định hướng giải. Điều đó làm cho học sinh có tâm lí chán nản, ngại học vật lý. Kết quả cụ thể qua 5 năm gần đây: Kết quả Tổng số HS HS không làm được HS biết cách làm HS làm được SL % SL % SL % 40 18 45 7 42,5 5 12,5 * Với kết quả như vậy, tôi nhận thấy khi hướng dẫn học sinh làm bài tập về mạch điện phức tạp thì trước hết tôi phải dạy kinh nghiệm giải toán về mạch điện không tường minh, có như vậy thì học sinh mới có cơ sở để khai thác tiếp các dạng bài tập khác về mạch điện. Sau khi hướng dẫn cho học sinh kinh nghiệm này, phần lớn học sinh thực hiện bài toán là đạt yêu cầu, số ít là thực hiện chưa đạt yêu cầu, chỉ còn lại một vài học sinh không thực hiện được. Từ đó gây cho học sinh niềm đam mê, yêu thích bộ môn vật lý hơn. Kết quả cụ thể: Kết quả Số HS HS không làm được HS biết cách làm HS làm được SL % SL % SL % 40 3 7,5 9 22,5 28 70 - Kết quả trong những năm bồi dưỡng học sinh giỏi gần đây, tôi luôn có học sinh đạt giải học sinh giỏi cấp huyện và học sinh được chọn vào đội tuyển dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh. C - KẾT LUẬN Như tôi đã trình bày ở phần đầu, đề tài chỉ nghiên cứu trong phạm vi mạch hỗn hợp phức tạp nhằm cung cấp cho học sinh phương pháp giải đối với mạch điện loại này. Để tạo học sinh có hứng thú và nảy sinh tình huống có vấn đề khi học tập thì giáo viên cứ cho học sinh giải các bài toán về mạch điện hỗn hợp phức tạp với 3 rồi 4 điện trở. Sau đó mới đưa ra loại mạch mạch điện hỗn hợp phức tạp ở dạng trung bình, khi đó học sinh sẽ bắt đầu gặp khó khăn khi thực hiện giải, lúc này giáo viên mới trang bị cho học sinh “Một số kỹ năng cơ bản” và cùng học học sinh tiến hành giải rồi mới nâng dần lên mạch hỗn hợp phức tạp ở mức độ khó hơn. Các bài tập trong phần nội dung giải pháp mới là muốn sau khi học sinh đã được làm quen với việc chập các điểm có cùng điện thế (2 đầu dây dẫn, khoá K, ampe kế... có điện trở không đáng kể), ta nên giới thiệu cho học sinh dạng toán về mạch điện có xét đến vai trò của vônkế trong sơ đồ khi mà vôn kế có những giá trị về điện trở khác nhau, hoặc là trên nhánh chứa vôn kế có mắc thêm các bộ phận tiêu thụ điện khác để việc tiếp thu của học sinh được liên tục khi chuyển từ dạng này sang dạng khác, sau khi hướng dẫn cho học sinh bài tập ở trên lớp, cần giao thêm các bài tập thuộc dạng đó ở nhà để học sinh áp dụng làm. Với cách xét điện thế tại các điểm để tìm ra những điểm có cùng điện thế để vẽ lại mạch điện tương đương đơn giản hơn, khi mà học sinh đã nắm vững một số kỹ năng cơ bản. Với phương pháp này sẽ giúp học sinh tránh được tâm lí lo sợ khi gặp mạch điện loại này, đồng thời học sinh sẽ giải chính xác và dễ hơn nhiều nếu để nguyên mạch điện ban đầu (nhiều mạch điện nếu để nguyên sơ đồ ban đầu sẽ không thể giải được). Để thực hiện tốt việc xét điện thế để vẽ lại mạch và phân tích mạch điện thì nhất thiết học sinh phải được giáo viên cung cấp “Một số kỹ năng cơ bản” và “Các qui tắc chuyển mạch”. Việc phân tích mạch điện là rất cần thiết để vẽ sơ đồ tương đương và lập kế hoạch giải rồi thực hiện kế hoạch để làm bài. Nhưng khi làm bài, học sinh chỉ nháp mà không cần trình bày phần này. Trong bài làm, học sinh chỉ cần trình bày phần thực hiện kế hoạch giải. Để kết quả được chính xác và độ sai số là thấp nhất thì các phép tính nên biến đổi ở biểu thức chữ, chỉ thay giá trị bằng số vào các đại lượng ở biểu thức cuối cùng, sau đó kiểm tra lại kết quả xem có phù hợp với điều kiện bài toán và thực tế không. Mong rằng, đề tài này sẽ góp phần giúp học sinh giải toán vật lí phần mạch điện hỗn hợp phức tạp được tốt hơn nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng dạy và học vật lý THCS. Trong quá trình nghiên cứu và biên soạn đề tài, chắc chắn là không thể tránh khỏi thiếu sót mà có thể tôi chưa phát hiện kịp thời. Để nội dung và hình thức đề tài thêm phong phú, tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của các vị trong Hội Đồng Khoa Học, của đồng nghiệp và các em học sinh thân yêu. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Phú Phong, ngày 10 tháng 02 năm 2010 Người viết Nguyễn Văn Ngữ Bài viết có lấy kiến thức trong sách “VẬT LÍ NÂNG CAO 9” của đồng tác giả: Nguyễn Cảnh Hòe và Lê Thanh Hoạch.