Giải tốn Vật Lý 11 GIẢI TỐN VỀ TỒN MẠCH A TĨM TẮT LÍ THUYẾT I Định luật Ơm cho tồn mạch Cường độ dịng điện chạy mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch I= I RN + r Hiệu điện mạch RN U N = − Ir II Ghép nguồn thành Bộ nguồn ghép nối tiếp 1 , r1 , r2 3 , r3 ,r Bộ nguồn giống ghép song song ,r n , rn B A Suất điện động nguồn b = 1 + + 3 + + n Điện trở nguồn rb = r1 + r2 + r3 + + rn ,r B A ,r Suất điện động nguồn b = Điện trở nguồn r rb = n B CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP Dạng 1: Bài toán liên quan đến điện tiêu thụ đoạn mạch Phương pháp giải: Để giải tốn tồn mạch ta thực theo bước sau: Bước 1: Xác định thành phần mạch phương diện điện Thơng thường mạch ngồi gồm chứa điện trở R , vơn kế, ampe kế, bóng đèn… o Với ampe kế lí tưởng RA , ta xem xét để nối hai đầu đoạn mạch chứa ampe kế lại với để mạch điện trở nên đơn giản o Với vôn kế lí tưởng RA = ta loại bỏ vơn kế khỏi đoạn mạch cần thiết o Với bóng đèn thường kèm với hai thông số hiệu điện định mức U d công suất tiêu thụ định mức Pd Khi sử dụng đèn với hiệu điện định mức đèn tiêu thụ cơng suất định mức Về U d2 phương diện điện, ta xem bóng đèn đóng vai trị điện trở Rd = Pd Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 Bước 2: Vẽ lại mạch điện, xác định tính chất mắc mạch để tính điện trở tương đương mạch RN ; cách mắc nguồn Bước 3: Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch để xác định cường độ dịng điện chạy mạch b I= RN + r → Về bản, xác định cường độ dịng điện mạch chính, ta giải xong vấn đề tốn tồn mạch Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong nguồn điện có = V điện trở r = Ω Các điện trở R1 = Ω , R2 = 10 Ω R3 = Ω Cơng suất tiêu thụ mạch ngồi A 1,5 W B 1,62 W C 15,4 W D 2,0 W Hướng dẫn: Chọn B Ta có: o RN = R1 + R2 + R3 = ( ) + (10 ) + ( 3) = 18 Ω o I= RN + r = ,r R1 R2 R3 ( ) = 0,3 A → P = I R = 0,3 18 = 1, 62 W ( ) ( ) N N (18) + ( ) Ví dụ 2: Cho đoạn mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong nguồn điện có = 12,5 V điện trở r = 0, Ω Bóng đèn D1 có ghi 12 V – W; đèn D2 có ghi V – 4,5 ,r W Điều chỉnh RB = Ω Kết luận sau đúng? A Cả hai đèn sáng yếu B Cả hai đèn sáng bình thường D1 C D1 sáng yếu, D2 sáng bình thường D D1 sáng bình thường, D2 sáng yếu Rb D2 Hướng dẫn: Chọn B Ta có: o ( 6) = Ω U (12 ) U2 Rd = d = = 24 Ω; Rd = d = Pd Pd ( 4,5) ( 6) o RN = 2 ( RB + Rd ) Rd1 = (8 + 8)( 24 ) = 9, Ω ( RB + Rd ) + Rd1 (8 + 8) + ( 24 ) Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch (12,5) = 1, 25 A o I= = RN + r ( 9, ) + ( 0, ) o U N = U d = IRN = (1, 25) ( 9, ) = 12 V, điện áp định mức D1 → D1 sáng bình thường (12 ) = V, điện áp định mức D → D sáng bình UN Rd = ( ) 2 Rb + Rd ( 8) + ( 8) thường → o Ud = Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 C BÀI TẬP RÈN LUYỆN TỰ LUẬN Câu 1: Hai điện trở R1 = , R2 = mắc vào nguồn Khi R1 , R2 nối tiếp, cường độ mạch I1 = 0,5 A Khi R1 , R2 song song, cường độ mạch I = 1,8 A Xác định suất điện động điện trở r nguồn Câu 2: Cho mạch điện hình Biết nguồn điện có suất điện động = 12 V có điện trở r = , điện trở R1 = 10 , R2 = R3 = a Tính tổng trở RN mạch ngồi b Tính cường độ dịng điện I chạy qua nguồn điện hiệu điện mạch U c Tính hiệu điện U1 hai đầu điện trở R1 d Tính hiệu suất H nguồn điện e Tính nhiệt lượng tỏa mạch thời gian 10 phút ,r R1 R2 R3 Câu 3: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động = 12 V có điện trở r = 0,5 Các điện trở mạch R1 = 4,5 , R2 = , R3 = Xác định số ampe kế, cơng suất tỏa nhiệt mạch ngồi, hiệu suất nguồn điện ,r R3 A R1 B R2 K A a K mở b K đóng Câu 4: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động = V điện trở r = Các điện trở mạch R1 = R2 = R3 = , R4 = a Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở hiệu điện hai đầu điện trở b Tính hiệu điện hai điểm C D c Tính hiệu điện hai đầu nguồn điện hiệu suất nguồn điện ,r D R4 R1 R2 R3 C Câu 5: Cho mạch điện hình vẽ Biết = 12 V, r = , R1 = R2 = , R3 = , R4 = Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 a Tìm điện trở tương đương mạch ngồi b Tìm cường độ dịng điện mạch U AB c Tìm cường độ dịng điện nhánh U CD ,r R3 R4 D R1 R2 C Câu 6: Cho mạch điện hình vẽ Biết = 4,8 V, r = , R1 = R2 = R3 = , R4 = , RV lớn a Tìm số vơn kế b Thay vơn kế ampe kế có RA Tìm số ampe kế ,r R1 A R4 D B R3 R2 C V Câu 7: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động = V, điện trở r = 0,5 Các điện trở mạch R1 = R2 = , R3 = R5 = , R4 = Điện trở ampe kế không đáng kể a Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở b Tìm số ampe kế, tính cơng suất tỏa nhiệt mạch hiệu suất nguồn điện R1 R2 A ,r D R3 B A R5 R4 C Câu 8: Cho mạch điện hình vẽ Biết R1 = R2 = , R3 = , r = , RA = Ampe kế A1 0,6 A Tính suất điện động nguồn số ampe kế A2 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 A1 R2 M A B N R1 R3 A2 ,r Câu 9: Cho mạch điện hình vẽ Biết = 24 V, r = Ω, R1 = Ω, R2 = R3 = R4 = Ω, RA = , RA = Xác định số ampe kế A C A R2 R3 R1 B R4 ,r Câu 10: Cho mạch điện hình vẽ Biết R1 = R2 = R3 = 40 , R4 = 30 , r = 10 , RA = RA = Ampe kế 0,5 A a Tính suất điện động nguồn b Đổi chỗ nguồn ampe kế Tìm số ampe kế A ,r R4 A R2 B R3 ,r R3 R1 Câu 11: Có n acquy ( , r ) giống nối với điện trở mạch ngồi R Tìm điều kiện để cường độ dịng điện qua R n acquy nối tiếp song song Câu 12: Điện trở R = mắc vào nguồn gồm hai pin giống Khi hai pin nối tiếp, cường độ qua R I1 = 0, 75 A Khi hai pin song song cường độ qua R I = 0, A Tìm suất điện động điện trở r pin Câu 13: Có 18 pin giống nhau, pin có = 1,5 V, r = 0, mắc thành dãy song song, dãy pin nối tiếp Điện trở R = 2,1 mắc vào hai đầu pin a Tính suất điện động điện trở tương đương nguồn b Tính cường độ qua R Câu 14: Cho mạch điện hình vẽ, pin có = 1,5 V, r = , R = Tìm cường độ dịng điện qua mạch Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải tốn Vật Lý 11 R Câu 15: Có N = 80 nguồn giống nhau, nguồn có = 1,5 V, r = mắc thành x dãy song song, dãy y nguồn nối tiếp Mạch ngồi điện trở R Tìm x , y để cường độ qua R lớn Ứng với trường hợp: a R = Ω b R = Ω Câu 16: Xét mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động = V, điện trở r = 0,1 mắc với điện trở R = 99,9 Tìm hiệu điện hai cực nguồn điện Câu 17: Cho mạch điện nguồn điện có điện trở r = Các điện trở mạch R1 = , R2 = , R3 = mắc nối tiếp Dòng điện chạy mạch 1A a Tính suất điện động nguồn điện hiệu suất nguồn điện b Tính cơng suất tỏa nhiệt mạch nhiệt lượng tỏa mạch trọng thời gian t = 20 s Câu 18: Vôn kế mắc vào nguồn = 120 , r = 10 Ω, Vơn kế 119 V Tính điện trở vôn kế Câu 19: Nguồn điện ( , r ) , điện trở mạch R1 = cường độ dịng điện qua R1 I1 = A Khi điện trở mạch R2 = hiệu điện hai đầu nguồn U = 25 V Tìm , r Câu 20: Mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động = 200 V, điện trở r = 0,5 Ω hai điện trở R1 = 100 , R2 = 500 mắc nối tiếp Một vơn kế mắc song song với R2 , số 160 V Tính điện trở vơn kế Câu 21: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động = 12 V,và điện trở r = 0,1 Các điện trở mạch R1 = R2 = , R3 = , R4 = 4, a Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở hiệu điện hai đầu điện trở b Tính hiệu điện U CD Tính cơng suất tiêu thụ mạch hiệu suất nguồn điện ,r D R4 R1 R2 R3 C Câu 22: Có mạch điện hình vẽ Các điện trở mạch ngồi R1 = , R2 = 5,5 Điện trở ampe kế khóa K khơng đáng kể, điện trở vôn kế lớn Khi K mở vôn kế V Khi K đóng vơn kế 5,75 V, tính suất điện động , điện trở r nguồn số ampe kế Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 ,r K A V R1 R2 Câu 23: Mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động = 200 V; điện trở r = 0,5 hai điện trở R1 = 100 , R2 = 500 mắc nối tiếp Một vôn kế mắc song song R2 , vơn kế 160 V Tính điện trở vơn kế Câu 24: Ba điện trở R0 , mắc theo cách khác nối vào nguồn điện không đổi xác định – Khi ba điện trở mắc nối tiếp, cường độ dòng điện qua điện trở 0,2 A – Khi ba điện trở mắc song song, cường độ dòng điện qua điện trở 0,2 A a Tính cường độ dịng điện qua điện trở trường hợp lại c Cần điện trở R0 mắc để nối vào nguồn điện khơng đổi nói trên, cường độ dòng điện qua điện trở 0,1 A Câu 25: Cho mạch điện hình vẽ Biết = 30 V, r = , R1 = 12 , R2 = 36 , R3 = 18 , RA = a Tìm số ampe kế chiều dịng điện qua b Đổi chỗ nguồn ampe kế (cực dương nối với G ) Tìm số chiều dịng điện qua ampe kế A R2 R1 R3 F G D ,r Câu 26: Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động = 21 V, điện trở r = Các điện trở mạch R1 = , R2 = , R3 = R4 = , R5 = a Tính cường độ dịng điện chạy qua điện trở hiệu điện hai đầu điện trở Tính cơng suất tiêu thụ mạch ngồi b Tính hiệu điện hai điểm C D c Tính hiệu suất nguồn điện ,r R5 R3 D R1 R4 R2 C Câu 27: Cho mạch điện hình vẽ Biết nguồn điện có suất điện động = 170 V, điện trở r = , R1 = 195 , R2 = R3 = 200 , vơn kế 100 V Tìm điện trở vơn kế Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 ,r R1 R3 V R2 Câu 28: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn gồm dãy, dãy pin nối tiếp, pin có: = 1,5 V, r = 0, 25 , mạch ngoài, R1 = 12 , R2 = , R3 = , R4 = Biết cường độ dịng điện qua R1 0,24 A Tính: a Suất điện động điện trở nguồn tương đương b U AB cường độ dòng điện qua mạch c Giá trị điện trở R5 R1 R3 R2 R4 R5 Câu 29: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn có suất điện động = 12 V, điện trở r = , R2 = , R3 = , R1 = R4 , RV lớn a Vôn kế V Tính R1 , R4 b Thay vơn kế ampe kế có RA = Tìm số ampe kế R4 R1 R2 R3 V Câu 30: Có 16 nguồn giống nhau, nguồn = V, r = , mắc thành hai dãy song song, dãy x y nguồn nối tiếp Mạch ngồi R = 15 Tìm x , y để cường độ qua dãy Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 .. .Giải toán Vật Lý 11 Bước 2: Vẽ lại mạch điện, xác định tính chất mắc mạch để tính điện trở tương đương mạch RN ; cách mắc nguồn Bước 3: Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch để xác định... định cường độ dịng điện chạy mạch b I= RN + r → Về bản, xác định cường độ dịng điện mạch chính, ta giải xong vấn đề tốn tồn mạch Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện có sơ đồ hình vẽ... 10 Ω R3 = Ω Cơng suất tiêu thụ mạch ngồi A 1,5 W B 1,62 W C 15,4 W D 2,0 W Hướng dẫn: Chọn B Ta có: o RN = R1 + R2 + R3 = ( ) + (10 ) + ( 3) = 18 Ω o I= RN + r = ,r R1 R2 R3 ( ) = 0 ,3 A →