Bài 10 Biến trở điện trở dùng trong kĩ thuật Bài 10 1 trang 27 SBT Vật Lí 9 Cần làm một biến trở có điện trở lớn nhất làm 30Ω bằng dây dẫn nikêlin có điện trở suất là 0,40 10 6Ω m và tiết diện 0,5mm2[.]
Bài 10 Biến trở - điện trở dùng kĩ thuật Bài 10.1 trang 27 SBT Vật Lí 9: Cần làm biến trở có điện trở lớn làm 30Ω dây dẫn nikêlin có điện trở suất 0,40.10-6Ω.m tiết diện 0,5mm2 Tính chiều dài dây dẫn Tóm tắt: R = 30Ω, S = 0,5mm2 = 0,5.10-6m2, ρ = 0,4.10-6 Ω.m; l = ? Lời giải: Ta có: R = S => Chiều dài dây dẫn là: R.S 30.0,5.10−6 = = = 37,5m 0,4.10−6 Bài 10.2 trang 27 SBT Vật Lí 9: Trên biến trở chạy có ghi 50Ω – 2,5A a) Hãy cho biết ý nghĩa hai số ghi b) Tính hiệu điện lớn phép đặt lên hai đầu cuộn dây biến trở c) Biến trở làm dây hợp kim nicrom có điện trở suất 1,10.10 -6 Ω.m có chiều dài 50m Tính tiết diện dây dẫn dùng để làm biến trở Tóm tắt: Biến trở: 50Ω – 2,5A; ρ = 1,1.10-6 Ω.m; l = 50m a) Ý nghĩa hai số trên? b) Umax = ? c) S = ? Lời giải: a) Ý nghĩa hai số ghi: +) 50Ω - điện trở lớn biến trở; +) 2,5A – cường độ dòng điện lớn mà biến trở chịu b) Hiệu điện lớn đặt lên hai đầu cuộn dây biến trở là: Umax = Imax × Rmax = 2,5 × 50 = 125V c) Tiết diện dây là: S = R = 1,1.10−6 50 = 1,1.10−6 m 50 Bài 10.3 trang 27 SBT Vật Lí 9: Cuộn dây biến trở chạy làm hợp kim nikêlin có điện trở suất 0,40 10-6Ω.m, có tiết diện 0,60mm2 gồm 500 vòng quấn thành lớp quanh lõi sứ trụ trịn đường kính 4cm a) Tính điện trở lớn biến trở b) Hiệu điện lớn phép đặt lên hai đầu cuộn dây biến trở 67V Hỏi biến trở chịu dịng điện có cường độ lớn bao nhiêu? Tóm tắt: ρ = 0,4.10-6 Ω.m; S = 0,6mm2 = 0,6.10-6m2; N = 500 vòng; dlõi = d = 4cm = 0,04m; Umax = 67V a) Rmax = ? b) Imax = ? Lời giải: a) Chiều dài dây quấn là: l = N.C = N.3,14.d = 500.3,14.0,04 = 62,8m (C chu vi vòng quấn = chu vi lõi sứ) => Điện trở lớn biến trở là: 62,8 R max = = 0,4.10−6 = 41,9 S 0,6.10−6 b) Biến trở chịu dịng điện có cường độ lớn là: Imax = U max 67 = = 1,6A R max 41,9 Bài 10.4 trang 27 SBT Vật Lí 9: Cho mạch điện có sơ đồ hình 10.1, hiệu điện hai điểm A B giữ khơng đổi đèn sáng bình thường biến trở có điện trở Câu phát biểu đúng? A Đèn sáng mạnh lên di chuyển chạy biến trở đầu M B Đèn sáng yếu chuyển chạy biến trở đầu M C Đèn sáng mạnh lên di chuyển chạy biến trở đầu N D Cả ba câu không Hình 10.1 Lời giải: Khi chạy chạy phía M làm cho chiều dài biến trở tham gia vào mạch điện giảm điện trở giảm theo Mặt khác, đèn ghép nối tiếp với biến trở nên điện trở tồn mạch giảm cường độ dịng điện tăng làm đèn sáng mạnh lên Như vậy, di chuyển chạy biến trở đầu M đèn sáng mạnh lên Chọn đáp án A Bài 10.5 trang 28 SBT Vật Lí 9: Một bóng đèn có hiệu điện định mức 2,5V cường độ dòng điện dịnh mức 0,4A mắc với biến trở chạy để sử dụng với nguồn điện có hiệu điện khơng đổi 12V a) Đèn biến trở phải mắc với để đèn sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện b) Để đèn sáng bình thường phải điều chỉnh biến trở có điện trở bao nhiêu? c) Nếu biến trở có điện trở lớn 40Ω đèn sáng bình thường dịng điện chạy qua phần trăm (%) tổng số vòng dây biến trở? Tóm tắt: UĐđm = 2,5V; IĐđm = 0,4A; U = 12V; Rbmax = 40Ω a) Sơ đồ mạch điện để đèn sáng bình thường b) Khi đèn sáng bình thường, Rb = ? c) Đèn sáng bình thường dịng điện chạy qua ? % vịng dây biến trở Lời giải: a Đèn sáng bình thường UĐ = UĐđm = 2,5V < U = 12V => Phải mắc nối tiếp bóng đèn biến trở với Sơ đồ mạch điện hình vẽ: b Đèn sáng bình thường I = IĐđm = 0,4A Điện trở đèn là: RĐ = UĐ : IĐ = 2,5 : 0,4 = 6,25Ω Điện trở toàn mạch là: Rtđ = U : I = 12 : 0,4 = 30Ω Khi biến trở có điện trở là: Rb = Rtđ – RĐ = 30 – 6,25 = 23,75Ω c Vì điện trở biến trở tỉ lệ với số vòng dây quấn biến trở nên đèn sáng bình thường phần trăm (%) vịng dây biến trở có dịng điện chạy qua là: 23,75 100% 59,4% 40 Bài 10.6 trang 28 SBT Vật Lí 9: Trong mạch điện có sơ đồ vẽ hình 10.2, nguồn điện có hiệu điện khơng đổi 12V a) Điều chỉnh chạy biến trở để vôn kế 6V ampe kế 0,5A Hỏi biến trở có điện trở bao nhiêu? b) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở để vơn kế 4,5V? Tóm tắt: UV = 6V; IA = 0,5A; U = 12V; a) Rb = ? b) Rb’ = ? để UV' = 4,5V Lời giải: a) Vôn kế đo hiệu điện hai đầu điện trở R => UV = UR = 6V Biến trở R ghép nối tiếp nên I = IA = Ib = IR = 0,5A Ub + UR = U Ub = U – UR = 12 – = 6V Điện trở biến trở là: Rb = Ub = = 12 Ib 0,5 b) Giá trị R là: R = UR = = 12 IR 0,5 Khi điều chỉnh biến trở đê vơn kế UV’ = 4,5V, cường độ dịng điện qua biến trở lúc là: I'b = I'R = U 'R U 'V 4,5 = = = 0,375A R R 12 Hiệu điện hai đầu biến trở lúc là: Ub’ = U – UR’ = 12 – 4,5 = 7,5V b) Giá trị R là: R 'b = U'b 7,5 = = 20 I'b 0,375 Bài 10.7 trang 28 SBT Vật Lí 9: Hiệu điện U mạch điện có sơ đồ hình 10.3 giữ khơng đổi Khi dịch chuyển chạy biến trở tiến dần đầu N số ampe kế thay đổi nào? A Giảm dần B Tăng dần lên C Không thay đổi D Lúc đầu giảm dần đi, sau tăng dần lên Hình 10.3 Lời giải: Chiều dịng điện từ cực (+) qua dây dẫn, thiết bị điện cực (-) nguồn điện Khi chạy tiến dần đầu N chiều dài biến trở tăng dần làm cho điện trở dây dẫn tăng dần, U khơng đổi số ampe kế tỉ lệ nghịch với điện trở nên số ampe kế giảm dần Chọn đáp án A Bài 10.8 trang 29 SBT Vật Lí 9: Biến trở khơng có kí hiệu sơ đồ đây? A B C D Lời giải: A – kí hiệu biến trở B – Khơng kí hiệu biến trở C – kí hiệu biến trở D – kí hiệu biến trở Chọn đáp án B Bài 10.9 trang 29 SBT Vật Lí 9: Câu phát biểu biến trở không đúng? A Biến trở điện trở thay đổi trị số B Biến trở dụng cụ dùng để thay đổi cường độ dịng điện C Biến trở dụng cụ dùng để thay đổi hiệu điện hai đầu dụng cụ điện D Biến trở dụng cụ dùng để đổi chiều dịng điện mạch Lời giải: A – B – C – D – không Chọn đáp án D Bài 10.10 trang 29 SBT Vật Lí 9: Trước mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh cường độ dịng điện cần điều chỉnh biến trở giá trị đây? A Có giá trị B Có giá trị nhỏ C Có giá trị lớn D Có giá trị lớn Lời giải: Trước mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh cường độ dòng điện cần điều chỉnh biến trở có giá trị lớn nhất, cường độ dòng điện qua mạch nhỏ Khi chỉnh biến trở, điện trở mạch giảm dần nên cường độ dòng điện mạch tăng dần => tránh hư hỏng thiết bị gắn mạch việc cường độ dòng điện tăng đột ngột Chọn đáp án D Bài 10.11 trang 29 SBT Vật Lí 9: Trên biến trở có ghi 30Ω – 2,5A Các số ghi có ý nghĩa đây? A Biến trở có điện trở nhỏ 30Ω chịu dịng điện có cường độ nhỏ 2,5A B Biến trở có điện trở nhỏ 30Ω chịu dòng điện có cường độ lớn 2,5A C Biến trở có điện trở lớn 30Ω chịu dịng điện có cường độ lớn 2,5A D Biến trở có điện trở lớn 30Ω chịu dịng điện có cường độ nhỏ 2,5A Lời giải: Trên biến trở có ghi 30Ω – 2,5A Các số ghi có ý nghĩa: + Biến trở có điện trở lớn 30Ω, + Biến trở chịu dịng điện có cường độ lớn 2,5A Chọn đáp án C Bài 10.12 trang 30 SBT Vật Lí 9: Một bóng đèn có hiệu điện định mức 3V sáng bình thường dịng điện qua đèn có cường độ 0,32A Mắc bóng đèn nối tiếp với biến trở mắc vào hiệu điện không đổi 12V Hỏi biến trở phải có giá trị lớn tối thiểu để đèn sáng bình thường? Tóm tắt: UĐ đm = 3V; IĐ đm = 0,32A; RĐ nối tiếp với Rb; U = 12V; Rb lớn = ? Lời giải: Vì bóng đèn nối tiếp với biến trở nên để đèn sáng bình thường cường độ dịng điện qua mạch phải bằng: I = IĐ đm = 0,32A UĐ = UĐ đm = 3V Điện trở tương đương toàn mạch: Rtđ = U : I = 12 : 0,32 = 37,5Ω Điện trở bóng đèn: RĐ = UĐ : IĐ = : 0,32 = 9,375Ω Điện trở lớn biến trở: Rb = Rtđ – RĐ = 37,5 – 9,375 = 28,125Ω Bài 10.13 trang 30 SBT Vật Lí 9: Người ta dùng dây nicrom có điện trở suất 1,1.10-6Ω.m có đường kính tiết diện d1 = 0,8mm để quấn biến trở có điện trở lớn 20Ω a) Tính độ dài l1 đoạn dây nicrom cần dùng để quấn bến trở nói b) Dây nicrom biến trở quấn thành lớp gồm vòng sát lõi sứ có đường kính d2 = 2,5cm Tính chiều dài tối thiểu l2 lõi sứ Tóm tắt: ρ = 1,1 10-6Ω.m; d1 = 0,8mm = 8.10-4m; Rb max = 20Ω a) l1 = ? b) d2 = 2,5cm = 2,5.10-2m; l2 = ? Lời giải: a) Áp dụng công thức: R bmax = S .d12 với S tiết diện tính cơng thức: S = Chiều dài dây nicrom cần dùng để quấn biến trở là: R bmax S R bmax d12 20.3,14.(8.10 = = = 4 4.1,1,10−6 ) −4 = 9,13m b) Chiều dài vòng dây quấn chu vi lõi sứ: C = π.d = 3,14 2,5.10-2 = 7,85.10-2 m ⇒ Số vòng dây quấn vào lõi sứ: N = C = 9,13 116,3 vịng 7,85.10−2 Vì dây nicrom biến trở quấn thành lớp gồm N vòng sát nên chiều dài tối thiểu lõi sứ là: = N.d1 = 116,3.8.10−4 = 0,093m = 9,3cm Bài 10.14 trang 30 SBT Vật Lí 9: Một biến trở Rb có giá trị lớn 30Ω mắc với hai điện trở R1 = 15Ω R2 = 10Ω thành hai đoạn mạch có sơ đồ hình 10.5, hiệu điện khơng đổi U = 4,5V Hỏi điều chỉnh biến trở cường độ dịng điện chạy qua biến trở R1 có giá trị lớn Imax nhỏ Imin bao nhiêu? Hình 10.5 Tóm tắt: Rb max = 30Ω; R1 = 15Ω; R2 = 10Ω; U = 4,5V Khi Rb thay đổi Imax = ?; Imin = ? Lời giải: Mạch điện gồm R1 nối tiếp với cụm (R2 // Rb) Điện trở tương đương cụm đoạn mạch (R2 // Rb) là: R 2b = R R b R2 + Rb Điện trở tương đương toàn mạch: Rtđ = R1 + R2b + Để Imax Rtđ phải nhỏ nên R2b nhỏ Mà R2b nhỏ Rb = R 2b = R R b 10.0 = =0 R + R b 10 + Rtđ = R1 + = 15Ω = Rmin Do cường độ dòng điện qua R1 có giá trị lớn nhất: Imax = U 4,5 = = 0,3A R 15 + Để Imin Rtđ phải lớn nên R2b nhỏ Mà R2b lớn Rb max = 30Ω R 2b = R R bmax 10.30 = = 7,5 R + R bmax 10 + 30 Rtđ = R1 + R2b = 15 + 7,5 = 22,5Ω = Rmax Do cường độ dịng điện qua R1 có giá trị nhỏ nhất: Imin = U 4,5 = = 0,2A R max 22,5 ...c) Tiết diện dây là: S = R = 1,1 .10? ??6 50 = 1,1 .10? ??6 m 50 Bài 10. 3 trang 27 SBT Vật Lí 9: Cuộn dây biến trở chạy làm hợp kim nikêlin có điện trở suất 0,40 10- 6Ω.m, có tiết diện 0,60mm2 gồm 500... max = = 0,4 .10? ??6 = 41 ,9? ?? S 0,6 .10? ??6 b) Biến trở chịu dịng điện có cường độ lớn là: Imax = U max 67 = = 1,6A R max 41 ,9 Bài 10. 4 trang 27 SBT Vật Lí 9: Cho mạch điện có sơ đồ hình 10. 1, hiệu điện... trăm (%) vịng dây biến trở có dòng điện chạy qua là: 23,75 100 % 59, 4% 40 Bài 10. 6 trang 28 SBT Vật Lí 9: Trong mạch điện có sơ đồ vẽ hình 10. 2, nguồn điện có hiệu điện khơng đổi 12V a) Điều chỉnh