Bài 3 sự phụ thuộc của điện trở vào cấu tạo dây dẫn – biến trở

BÀI 3: SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CẤU TẠO DÂY DẪN – BIẾN TRỞ Mục tiêu  Kiến thức + Viết cơng thức tính điện trở dây dẫn + Viết công thức xác định phụ thuộc điện trở vào yếu tố (chiều dài, tiết diện, chất liệu) + Phát biểu định nghĩa biến trở, trình bày nguyên tắc hoạt động biến trở mắc vào mạch  Kĩ + Vận dụng kiến thức để giải tập liên quan tới phụ thuộc điện trở vào yếu tố tập biến trở Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở dây Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào: Chiều dài dây dẫn Tiết diện dây dẫn Vật liệu làm dây dẫn Nhận xét: Điện trở dây dẫn tỉ lệ Điện trở R dây dẫn tính cơng thức: R .l S thuận với chiều dài l dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện S dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn Trong đó: l chiều dài dây dẫn (m) Các vật liệu có điện trở suất nhỏ S tiết diện dây dẫn (m ) khả dẫn điện tốt Điện trở  điện trở suất ( .m ) dây nối đồng mạch điện nhỏ Vì ta thường bỏ qua điện trở dây nối mạch điện Biến trở Ta biết rằng, mạch điện có chứa điện trở, giá trị điện trở thay đổi dẫn đến cường độ dòng điện chạy mạch thay đổi (theo định luật Ôm) Do để điều chỉnh cường độ dòng điện theo ý muốn người ta tạo Trong thực tế ta thường sử dụng biến trở điện trở thay đổi trị số gọi biến trở chạy, sử dụng chạy để thay đổi Kí hiệu biến trở mạch điện: chiều dài phần điện trở để thay đổi trị số Điện trở lớn biến trở R ứng với chiều dài l Điện trở dây dẫn thay đổi Phần biến trở tham gia vào mạch có điện trở R chiều dài l thay đổi R l  R0 l SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA S thay đổi Trang II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính điện trở dây dẫn Bài tốn 1: Tính giá trị R, , l Phương pháp giải Đề tính đại lượng liên quan đến điện trở, ta làm Ví dụ: Một dây dẫn đồng dài m có tiết diện 10 mm2 Biết điện trở suất đồng theo bước sau: 1 1, 7.10 .m Tính điện trở dây dẫn? Bước 1: Xác định đại lượng biết chưa biết biểu thức tính điện trở Hướng dẫn giải Bước 1: Bài cho biết:  Chiều dài dây: l 1m  Tiết diện: s 10mm 10.10 m  8 Điện trở suất: 1 1, 7.10 .m Yêu cầu tính điện trở R Bước 2: Rút đại lượng cần tính từ biểu thức tính Bước 2: Điện trở dây dẫn: l điện trở sau thay số tính R  1, 7.10 1, 7.10    6 S 10.10 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Một bóng đèn dây tóc nhiệt độ 20 C có điện trở 11 Tính chiều dài dây tóc biết tiết diện trịn dây có bán kính 0,02 mm dây làm vonfram có điện trở suất 5,5.10 .m ? Hướng dẫn giải Chú ý: Khi tính tốn ta Tiết diện dây tóc: S .R   0, 02.10  4.10 10  m  phải đổi đơn vị đơn vị m, m2,… Trang Từ cơng thức tính điện trở dây tóc: .l R.S 11.4.10 10 R  l   0, 25  m  S  5,5.10 Ví dụ 2: Người ta dùng dây đồng tiết diện tròng bán kính 0,4 mm để thành cuộn dây Khi mắc cuộn dây vào hiệu điện 12 V cường độ dòng điện chạt qua cuộn dây A Biết điện trở suất đồng  1, 7.10 .m Tính chiều dài đoạn dây sử dụng để quấn cuộn dây? Hướng dẫn giải Điện trở cuộn dây: I U U 12  R   6    R I Tiết diện dây dẫn: S .R   0, 4.10  1, 6..10   m  Từ cơng thức tính điện trở dây dẫn: . R.S 6.1, 6..10    177,  m  S  1, 7.10 Bài toán 2: So sánh điện trở hai dây dẫn R Phương pháp giải Ví dụ: Hai dây dẫn đồng có tiết diện Dây thứ dài 2m có điện trở 10  Dây thứ hai dài 4m có điện trở bao nhiêu? Hướng dẫn giải Bước 1: Viết biểu thức điện trở hai dây dẫn Bước 1: Điện trở hai dây dẫn: trước thay đổi rú đại lượng đề hỏi (ví dụ chiều dài, điện trở suất…) R1  .l .l , R2  S S Bước 2: Chia vế với vế để khử ẩn đề Bước 2: Chia vế ta được: không cho sau rút đại lượng cần tính thay R1  l  10   R 20    R2 l R2 số Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hai dây dẫn nhơm có chiều dài Dây thứ có tiết diện S có điện trở 3 Dây thứ hai có tiết diện 2S có điện trở bao nhiêu? Hướng dẫn giải Cách 1: Điện trở dây dẫn có chiều dài làm từ loại vật liệu tỉ lệ nghịch với tiết diện dây: Trang R1 S2 2S     R 1,5    R S1 R2 S Cách 2: Áp dụng cơng thức tính điện trở R  l S Áp dụng cho trường hợp ta có: l   R1  S R1 S2 R S 3.S    R2  1  1,5     l R S1 S2 2S  R  S2  Ví dụ 2: Hai dây dẫn có hình dạng giống hệt Dây thứ làm 8 đồng có điện trở suất 1 1, 7.10 .m có điện trở R Dây thứ hai 8 nhơm có điện trở suất 2 2,8.10 .m có điện trở R Tính tỉ số R1 ? R2 Hướng dẫn giải Hai dây dẫn có hình dạng giống nên có chiều dài tiết diện Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn: R1 1 R 1,7.10 17     R 2 R 2,8.10 28 Ví dụ 3: Có hai dây dẫn có điện trở Dây thứ thép dài m, tiết diện 0, 2mm có điện trở suất 12.10 .m Dây thứ hai đồng có tiết diện 0,3mm có điện trở suất 1, 7.10 .m Tính chiều dài dây thứ hai? Hướng dẫn giải Hai dây dẫn có điện trở: R R  1.l 2 l S  0,3 12.10   l  l  l  10,  m  S1 S2 S1 2 0, 1,7.10  Ví dụ 4: Một dây dẫn có điện trở R Khi cắt dây thành hai đoạn thẳng mắc song song chúng với điện trở dây bao nhiêu? Hướng dẫn giải Khi cắt dây thành hai đoạn chiều dài đoạn dây giảm nửa nên điện trở đoạn dây nửa điện trở ban đầu: R R  R Mắc hai đoạn dây song song, điện trở dây: Trang R R R R R R   2  R R R1  R  2 Bài toán 3: Quấn dây dẫn thành cuộn dây Phương pháp giải Một sợi dây có chiều dài l , đường kính dây d, Ví dụ: Một sợi dây làm nhơm có điện trở quấn sát lõi hình trụ có đường kính d1 , suất  2,8.10 m, đường kính tiết diện vịng dây trải dài đoạn L hình trụ Ta cần 0, 2mm quấn thành lớp kín tìm mối quan hệ đại lượng theo bước sau: lõi hình trị dài 20 cm, đường kính tiết diện cm Các vịng dây quấn sát Tính điện trở cuộn dây? Bước 1: Tìm số vịng dây quấn lõi hình trụ Hướng dẫn giải dài L, đường kính dây d Bước 1: Số vịng dây quấn lõi hình L trụ: N d L N d (trong L chiều dài lõi, d đường kính tiết diện dây quấn) Bước 2: Tính chu vi vịng dây (bằng chu vi lõi ống dây) Bước 2: Chu vi vịng dây: P .d1 (trong d1 đường kính tiết diện lõi) Bước 3: Tính tổng chiều dài dây quấn lõi tích Bước 3: Tổng chiều dài dây quấn lõi: số số vòng chiều dài vịng (chính chu vi l N.p  L .d1 L d1 d d vòng dây Chu vi vòng dây chu vi lõi quấn) Bước 4: Tính tiết diện dây quấn Bước 5: Viết biểu thức tính điện trở dây theo biến số Bước 4: Tiết diện dây quấn: S  d Bước 5: Điện trở dây: d1 .l d  4.Ld1 R  d S d3 ..L Bước 6: Rút đại lượng cần tính thay số Bước 6: Thay số ta được: Trang R 4.2,8.10 8.0,2.0,04  0,2.10  112    Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Một sợi dây làm vật liệu có điện trở suất  12.10 m , đường kính tiết diện 0,2 mm quấn thành lớp kín lõi hình trụ dài 10 cm, đường kính tiết diện d cm Các vịng dây quấn sát Khi mắc cuộn dây vào hiệu điện U 45V cường độ dịng điện chạy qua cuộn dây A a Tính điện trở cuộn dây? b Tính đường kính tiết diện d cuộn dây? Hướng dẫn giải Chú ý: Bài cho biết cường a Điện trở cuộn dây: R  U 45  22,5    I độ dòng điện đặt cuộn b Áp dụng kết ví dụ trên, điện trở ống dây tính biểu thức: 4.Ld R.d R  d  d3 4L Thay số ta được: d  dây vào hiệu điện ta tính điện trở cuộn dây nhờ định luật Ôm 22,5  0, 2.10 3  8 4.12.10 0,1 3, 75.10  m  0,375cm Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Nếu giảm tiết diện dây dẫn lần giữ ngun thơng số khác điện trở dây dấn tăng lên hay giảm lần? A Tăng lên lần B Giảm lần C Tăng lên lần D Giảm lần Câu 2: Điện trở dây dẫn không phụ thuộc vào A chiều dài dây dẫn B hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn C vật liệu làm dây dẫn D tiết diện dây dẫn Câu 3: Hai đoạn dây dẫn đồng có tiết diện Dây thứ có chiều dài l có điện trở R Dây thứ hai có chiều dài l có điện trở R Biểu thức liên hệ sau đúng? R1 l  A R2 l R1 l  B R2 l R l  C   R2  l  R l  D   R2  l  Câu 4: Một dây dẫn đồng có điện trở suất  1, 78.10 .m, chiều dài 20m, tiết diện có đường kính 0,3 mm Điện trở dây dẫn có giá trị bao nhiêu? A  B  C 10  D 11  Trang Câu 5: Một dây dẫn nikelin có điện trở suất 0, 40.10 .m chiều dài 3m Biết điện trở dây dẫn  Bán kính tiết diện dây A 0,4 mm B 0,2 mm C 0,8 mm D 0,1 mm Câu 6: Hai dây dẫn dài có điện trở Dây thứ đồng có điện trở suất 1 1, 78.10 .m, dây thứ hai làm nicrom có điện trở suất 2 1,1.10 .m Biết dây đồng có đường kính tiết diện 0,1 mm Đường kính tiết diện dây nicrom A 0,02 mm B 0,03 mm C 0,023 mm D 0,786 mm Câu 7: Nếu tăng tiết diện dây dẫn lên lần giữ nguyên thông số khác điện trở dây dẫn tăng lên hay giảm lần? A Tăng lên lần B Giảm lần C Tăng lên lần D Giảm di lần Câu 8: Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào yếu tố yếu tố đây? A Chiều dài dây dẫn B Hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn C Cường độ đòng điện chạy qua dây dẫn D Chiều dòng điện chạy qua dây dẫn Câu 9: Hai đoạn dây dẫn đồng có chiều dài Dây thứ có tiết diện S1 có điện trở R Dây thứ hai có tiết diện S2 có điện trở R Biểu thức liên hệ sau đúng? R1 S1  A R S2 R S2  B R S1 R S  C   R  S2  R S  D   R  S1  Câu 10: Biến trở khơng có kí hiệu sơ đồ đây? A B C D Câu 11: Một dây dẫn nhơm có điện trở suất  2,8.10 .m, chiều dài 10 m, tiết diện có đường kính 0,3 mm Điện trở dây dẫn có giá trị bao nhiêu? A  B  C  D 11  6 Câu 12: Một dây dẫn nikelin có điện trở suất 0, 40.10 .m chiều dài 3m Biết điện trở dây dẫn  Đường kính tiết diện dây A 0,6 mm B 0,3 mm C 0,5 mm D 0,1 mm 8 Câu 13: Hai dây có tiết diện điện trở Dây thứ đồng có điện trở suất 1 1, 7.10 .m, 6 dây thứ hai làm nicrom có điện trở suất 2 1,1.10 .m Biết dây đồng dài 2m Chiều dài dây nicrom A cm B m C 0,3 m D 0,1 m Bài tập nâng cao Câu 14: Một sợi dây làm đồng có điện trở suất  1,8.10 .m, đường kính tiết diện 0,2 mm quấn thành lớp kín lõi hình trụ dài 20 cm, đường kính tiết diện 3cm Các vịng dây quấn sát Trang a Tính điện trở cuộn dây? b Mắc cuộn dây bào hiệu điện 6V Tính cường độ dịng điện chạy qua cuộn dây? Câu 15: (8.13 sách tập): Cuộn dây thứ có điện trở R 20, quấn dây dẫn có chiều dài tổng cộng l 40m đường kính tiết diện d1 0,5mm Dùng dây dẫn làm từ vật liệu cuộn dây thứ nhất, có đường kính tiết diện dây d 0,3mm để quấn cuộn dây thứ hai có điện trở R 30 Tính chiều dài tổng cộng dây dẫn dùng để quấn cuộn dây thứ hai này? Câu 16 (9.11 sách tập): Người ta dùng dây nicrom có điện trở suất 1,1.10 .m để làm dây nung cho bếp điện Điện trở dây nung nhiệt độ bình thường 4,5  có chiều dài tổng cộng 0,8m Hỏi dây nung phải có đường kính tiết diện bao nhiêu? Câu 17: Người ta muốn quấn cuộn dây dẫn điện trở quanh lõi sứ hình trụ trịng với đường kính lõi sứ 1,5 cm Biết m dây quấn có điện trở  Hỏi cuộn dây gồm vòng dây điện trở cuộn dây 30  ? Biết vòng dây quấn sát thành lớp Câu 18: Một sợi dây làm vật liệu có điện trở suất  10 .m, đường kính tiết diện 0,2 mm quấn thành lớp kín lõi hình trụ dài L, đường kính tiết diện cm Các vòng dây quấn sát Khi mắc cuộn dây vào hiệu điện U 120V cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây 4A a Tính điện trở cuộn dây? b Tính chiều dài L ống dây? Dạng 2: Mạch điện có chứa biến trở Bài tốn 1: Biết vị trí chạy biến trở, tính giá trị mạch Phương pháp giải Trong thực tế, để thay đổi giá trị R, người ta sử Ví dụ: Một biến trở chạy có điện trở lớn dụng chạy để thay đổi giá trị chiều dài sử 20  mắc vào hiệu điện U 20V dụng l Như hình vẽ Khi chạy biến trở vị trí Khi chạy di chuyển làm thay đổi phần điện biến trở cường độ dòng điện trở tham gia vào mạch điện biến trở mạch bao nhiêu? Con chạy C chia điện trở R MN thành hai phần R MC R CN : R MN R MC  R CN Với: R MC l MC  R MN l MN Bước 1: Tìm phần điện trở biến trở tham gia Hướng dẫn giải vào mạch Con chạy biến trở nên giá trị biến TH1: Một đầu biến trở nối với mạch trở nửa giá trị lớn nhất: Trang R R max 10    Phần điện trở tham gia vào mạch điện R MC TH2: Hai đầu biến trở nối với mạch: Coi biến trở hai điện trở tách biệt R MC R CN tham gia vào mạch điện: Bước 2: Phân tích mạch để biết điện trở mạch nối với Bước 3: Tìm điện trở tương đương mạch Bước 4: Kết hợp định luật Ôm công thức Mạch chứa điện trở Cường độ dòng điện chạy mạch: I U 20  2  A  R 10 đoạn mạch mắc nối tiếp, song song để biến đổi đại lượng yêu cầu Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Một biến trở chạy có điện trở lớn 30  mắc nối tiếp với điện trở R 10 mắc vào hiệu điện U 20V hình vẽ Khi chạy biến trở vị trí biến trở cường độ dịng điện mạch bao nhiêu? Hướng dẫn giải Chỉ có đầu M biến trở nối với mạch nên phần biến trở tham gia vào mạch điện R MC Con chạy nên: 1 l MC  l MN  R MC  R MN  30 15    2 Trong mạch điện R MC có điểm C chung với điện trở R nên R MC mắc nối tiếp với R Điện trở tương đương mạch: Trang 10 R td R MC  R 15  10 25    Cường độ dòng điện mạch: U 20  0,8  A  R td 25 Bài toán 2: Tìm giá trị biến trở thỏa mãn số ampe kế, vơn kế, để đèn sáng bình thường I Phương pháp giải Biết số ampe kế, vôn kế ta biết cường Ví dụ: Một bóng đèn có điện trở R 40 sáng độ dịng điện chạy qua hiệu điện hai bình thường cường độ dòng điện chạy qua đèn đầu đoạn mạch mạch Bóng đèn có giá trị 0,1 A Bóng đèn mắc nối tiếp coi điện trở, đèn sáng bình thường, với biến trở mắc vào hiệu điện 12V cường độ dòng điện chạy qua đèn hiệu diện Tìm giá trị biến trở để đèn sáng bình thường? hai đầu bóng đèn giá trị định mức Hướng dẫn giải Để tìm giá trị biến trở ta làm theo bước sau: Bước 1: Mạch gồm bóng đèn mắc nối tiếp với biến Bước 1: Phân tích cấu tạo mạch trở Bước 2: Xác định giá trị hiệu điện cường Bước 2: Bài cho biết: độ dòng điện biết mạch Bóng đèn có điện trở R1 40 Đèn sáng bình thường nên cường độ dịng điện chạy qua đèn: I1 0,1A Bước 3: Vận dụng định luật Ơm kết hợp với đặc Bước 3: Theo tính chất đoạn mạch gồm bóng điểm đoạn mạch mắc nối tiếp, song song để đèn mắc nối tiếp với biến trở: tính giá trị biến trở I R b I 0,1 A  U R b U  U1 12  8  V  Giá trị biến trở: R b  URb IR b  80    0,1 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: (10.6 sách tập): Trong mạch điện có sơ đồ vẽ hình bên, nguồn điện có hiệu điện khơng đổi 12V Trang 11 a Điều chỉnh chạy biến trở để vôn kế 6V ampe kế 0,5 A Hỏi biến trở có điện trở bao nhiêu? b Phải điều chình biến trở có điện trở để vôn kế 4,5 V? Hướng dẫn giải Số ampe kế cường độ dòng điện chạy mạch: I 0,5  A  Số vôn kế hiệu điện hai đầu điện trở R: U R 6  V  Theo tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp: I R b I R 0,5  A  U R b U  U R 12  6  V  Giá trị biến trở: R b  URb IR b b Giá trị biến trở: R b   URb IR b 12    0,5  12    0,5 Vôn kế 4,5 V: UR 4,5  V  Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R: IR  UR 4,5  0,375  A  R 12 Theo tính chất đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: IR IR b 0,375  A  UR b U  UR 12  4,5 7,5  V  Giá trị biến trở R b : R b  UR b IR b  7,5 20    0,375 Ví dụ 2: Một bóng đèn sáng bình thường có điện trở R1 20 cường độ dịng điện chạy qua đèn 0,5A Bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở chạy dài 10cm có điện trở cực đại 100 mắc vào hiệu điện U 30V hình vẽ Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải Khi đèn sáng bình thường, hiệu điện hai đầu đèn: Trang 12 U1 I1 R1 0,5.20 10  V  Theo tính chất đoạn mạch gồm bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở: I R b I1 0,5  A  U R b U  U1 30  10 20  V  Giá trị biến trở: R b  URb IR b  20 40    0,5 Từ sơ đồ mạch, ta thấy đoạn CM biến trở tham gia vào mạch: R CM R b 40    Ta có: R CM CM 40 CM     CM 0, 4.MN R max MN 100 MN Vậy ta phải di chuyển chạy C đến vị trí cho CM 0, 4.MN Ví dụ 3: Một bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở hình vẽ Khi dịch chuyển chạy biến trở dần đầu N độ sáng bóng đèn thay đổi nào? Coi điện trở bóng đèn khơng thay đổi giữ nguyên hiệu điện U Hướng dẫn giải Dịch chuyển chạy phía đầu N độ dài đoạn biến trở tham gia vào mạch tăng lên, giá trị biến trở tăng lên Theo tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp: URb Ud  R Rb cần xét độ lớn cường hiệu điện U R b  U d U Suy ra: độ sáng bóng đèn, ta độ dịng điện chạy qua đèn Rd Ud Mẹo: Để xét thay đổi hai đầu bóng đèn Nếu giá R Rb U  U d U  U d   * R Rb Rd 1 Rd Khi tăng giá trị R b , ta thấy  R Rb Rd trị U I qua đèn tăng lên đèn sáng ngược lại tăng U d giảm dẫn đến đèn sáng yếu Ví dụ (11.2 sách tập): Hai bóng đèn có hiệu điện định mức Mẹo: Để tìm cách mắc Trang 13 U1 6V, sáng bình thường có điện trở tương ứng R 8, R 12 Cần mắc hai bóng đèn với biến trở vào hiệu điện U 9V để hai đèn sáng bình thường nhiều bóng đèn, ta cần xét mối quan hệ hiệu điện cường độ dòng điện định mức đèn a Vẽ sơ đồ mạch điện tính điện trở biến trở đó? b Biến trở quấn dây hợp kim nikelin có điện trở suất - Các đèn có hiệu điện định mức 0, 4.10 m , tiết diện tròn, chiều dài 2m Tính đường kính tiết diện dây mắc song song với hợp kim này, biết hiệu điện lớn phép đặt vào hai đầu - Các đèn có cường biến trở 30 V dịng điện chạy qua biến trở có cường độ 2A? độ dịng điện định mức có Hướng dẫn giải thể mắc nối tiếp với a Ta thấy hai bóng đèn có hiệu điện định mức U1  U  U - Đèn có cường độ nên hai bóng đèn phải mắc song song mắc nối tiếp với biến dòng điện định mức nhỏ trở cần mắc song song Ta sơ đồ mạch hình vẽ: với điện trở (để giảm cường độ dịng điện qua đèn) Khi sáng bình thường, cường độ dòng điện chạt qua đèn: I1  U1  0, 75  A  R1 I2  U2  0,5  A  R 12 Cường độ dịng điện chạy mạch chính: I I1  I 1, 25  A  Hiệu điện hai đầu đoạn mạch chứa bóng đèn: U12 U1  U 6  V  Theo tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp: I R b I 1, 25  A  U R b U  U12 9  3  V  Giá trị biến trở: R b  URb IR b  2,    1, 25 b Điện trở lớn biến trở: R max  U max 30  15    I Trang 14 Tiết diện dây dẫn: S  d Kết hợp với cơng thức tính điện trở dây dẫn: R .l .l 4.l 4.l    d 2, 6.10  m  0, 26  mm  d S d R Ví dụ (11.4 sách tập): Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện định mức U d 6V dịng điện chạy qua đèn có cường độ Id 0, 75  A  Mắc bóng đèn với biến trở có điện trở lớn 16 vào hiệu điện U 12V a Phải điều chỉnh biến trở có điện trở để đèn sáng bình thường mắc bóng đèn nối tiếp với biến trở vào hiệu điện U cho đây? b Nếu mắc đèn biến trở vào hiệu điện U cho theo sơ đồ phần điện trở R biến trở để đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải a Theo tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp: I R b Id 0, 75  A  U R b U  U d 12  6  V  Giá trị biến trở: R b  URb IR b  8    0, 75 b Ta vẽ lại mạch sau: Trong đó: R  R R max 16    Trang 15 Điện trở bóng đèn sáng bình thường: R d  Ud  8    Id 0, 75 Mạch gồm: (Đ // R )nt R Theo tính chất đoạn mạch mắc song song: U1 U d 6  V  Hiệu điện hai đầu điện trở R : U U  U1 12  6  V  U1 Do điện trở tương đương đoạn mạch chứa đèn R R Ta có R1.R d R1.8 R  16  R1 (theo (1)) R1  R d R1   8R1  R1    16  R1   R12 128  R1 11,3    Ví dụ 6: Một bóng đèn có hiệu điện định mức U đ 3V , sáng có điện trở R 6 Bóng đèn mắc với điện trở R 4 biến trở R b mắc vào hiệu điện U 8V hình vẽ a Tìm giá trị biến trở R b để đèn sáng bình thường? b Khi tăng giá trị biến trở R b độ sáng đèn tăng hay giảm? Vì sao? Hướng dẫn giải a Đèn sáng bình thường hiệu điện hai đầu đèn giá trị định Iđ  mức Khi cường độ dịng điện chạy qua đèn: Uđ  0,5  A  R Theo tính chất đoạn mạch mắc song song U1 U đ 3  V  Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R : I1  Cường độ dòng điện chạy U1  0, 75  A  R1 mạch chính: I I đ  I1 0,5  0, 75 1, 25  A  Trang 16 Hiệu điện hai đầu biến trở: U R U  U1 8  5  A  Giá trị biến trở R b  URb  4    I 1, 25 b Khi tăng giá trị biến trở, điện trở toàn mạch tăng lên Theo định luật Ôm, điện trở toàn mạch tăng lên dẫn đến cường độ dịng điện chạy mạch giảm, dẫn đến cường độ dịng điện chạy qua đèn giảm Do đèn sáng yếu Ví dụ ( 11.9 sách tập): Hai bóng đèn Đ1 Đ2 có hiệu điện định mức tương ứng U1 1,5V U 6V ; sáng bình thường có điện trở tương ứng R 1,5V , R 8V Hai đèn mắc với biến trở vào hiệu điện U 7,5V theo sơ đồ hình vẽ: a Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị để hai dèn sáng bình thường? b Biến trở nói quấn dây nikelin có điện trở xuất 0, 4.10 .m có độ dài tổng cộng 19,64 m đường kính tiết diện 0,5mm Hỏi giá trị biến trở tính câu a chiếm phần trăm so với điện trở lớn biến trở này? Hướng dẫn giải a Các đèn sáng bình thường hiệu điện hai đầu đèn hiệu điện định mức Khi cường độ dòng điện chạy qua đèn: I1  U1 1,5 U  1 A  , I   0, 75  A  R1 1,5 R2 Theo tính chất đoạn mạch mắc song song: U U R b 6  V  Theo tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp song song: I I1 I  I R b  0, 75  I R b  I R b 0, 25  A  Giá trị biến trở R b  URb IR b  b Tiết diện dây quấn: S  24    0, 25 d Trang 17 Điện trở lớn biến trở: l l 4l 4.0, 4.10 6.19, 64 R    40    S d d 3,14  0,5.10  Phần trăm giá trị biến trở so với giá trị lớn nhất: R b 24  100% 60% R 40 Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Trước mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh hướng biên độ dịng điện cần điều chỉnh biến trở có giá trị đây? A Có giá trị B có giá trị nhỏ C có giá trị lớn D có giá trị lớn Câu 2: Một biến trở mắc song song với điện trở R 20 mắc vào hiệu điện 6V thấy cường độ dịng điện chạy mạch 0,5A Giá trị biến trở A 10 B 20 C 30 D 12 Câu 3: Một biến trở mắc nối tiếp với điện trở R 2 vào hiệu điện 12V Tìm giá trị biesn trở để hiệu điện hai đầu điện trở R 8V? A R b 1 B R b 2 C R b 3 D R b 5 Câu 4: Một bóng đèn sáng bình thường hiệu điện hai đầu bóng đèn 6V Khi điện trở bóng đèn 6 Bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở R b mắc vào hiệu điện 10V Phải điều chỉnh biến trở có giá trị để đèn sáng bình thường? A R b 1 B R b 4 C R b 6 D R b 10 Câu 5: Một bóng đèn sáng bình thường hiệu điện hai đầu bóng đèn 6V Bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở R b mắc vào hiệu điện 10V Khi điều chỉnh giá trị biến trở R b 4 đèn sáng bình thường Điện trở bóng đèn A R b 1 B R b 4 C R b 6 D R b 10 Câu (10.12 sách tập): 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 khơng đổi 12V Hỏi biến trở phải có giá trị lớn tối thiểu dể đèn sáng bình thường? Bài tập nâng cao Câu 7: Một bóng đèn có hiệu điện định mức U đ 3V , sáng bình thường có điện trở R đ 6 Bóng đèn mắc với điện trở R 4 biến trở R b hình vẽ Rồi mắc vào hiệu điện U 6V Trang 18 a Tìm giá trị biến trở R b để đèn sáng bình thường? b Khi tăng giá trị biến trở R b độ sáng đèn tăng hay giảm? Vì sao? Câu (10.14 sách tập): Một biến trở R b có giá trị lớn 30 mắc với hai điện trở R 15 , R 10 thành đoạn mạch có sơ đồ hình vẽ, hiệu điện không đổi U 4,5V Hỏi điều chỉnh biến trở cường độ dịng điện chạy qua điện trở R có giá trị lớn I max nhỏ I bao nhiêu? Câu (11.10 sách tập): Hai bóng đèn Đ1 Đ2 có hiệu điện định mức U1 U 6V , sáng bình thường có điện trở tương ứng R 12 , R 8 Mắc Đ1 , Đ2 với biến trở vào hiệu điện không đổi U 9V để hai đèn sáng bình thường a Vẽ sơ đồ mạch điện tính giá trị R b biến trở hai đèn sáng bình thường? b Biến trở quấn dây nicrom có điện trở suất 1,10.10 m có tiết diện 0.8mm Tíng độ dài tổng cộng dây quấn biến trở này, biết có giá trị lớn R bm 15R b , R b giá trị tính câu a đây? Câu 10 (11.11 sách tập): Ba bóng đèn Đ1 , Đ2 , Đ3 có hiệu điện định mức tương ứng U1 3V, U U 6V sáng bình thường có điện trở tương ứng R 2, R 6, R 12 a Hãy chứng tỏ mắc ba bóng đèn vào hiệu đến U 9V để đèn sáng bình thường vẽ sơ đồ mạch điện này? b Thay đèn Đ3 cuộn dây điện trở quấn manganin có điện trở suất 0, 43.10 .m có chiều dài 8m Tính tiết diện dây này? Câu 11: Cho mạch điện hình vẽ Các điện trở R 5, R 2, R 6 Hiệu điện U 6,8V Tìm giá biến trở để cường độ dòng điện chạy qua điện trở R 0,4 A? Trang 19 ĐÁP ÁN Dạng 1: Tính điện trở dây dẫn 1-A 11 -A Câu 1: 2-B 12 - A 3-A 13 - A 4-A 5-A 6-D 7-D 8-A 9–B 10 - B l Điện trở dây ban đầu: R =  S l l l S R   3. 3R S Khi tiết diện dây giảm lần S   nên điện trở lúc này: S S 3 Vậy điện trở dây tăng lên lần Câu 2: Điện trở dây dẫn: R  l S Vậy điện trở phụ thuộc vào chiều dài l , tiết diện dây S, điện trở suất  tức vật liệu làm dây dẫn Câu 4: Điện trở dây dẫn R  l 20 1, 78.10 5 3 d 0,3.10     4 Câu 5: Điện trở dây dẫn: R  l  0, 4.10  r 0, 4.10  m 0, 4mm  r  r Câu 6: Hai dây có chiều dài: l l l Điện trờ dây thứ nhất: Điện trở dây thứ hai: R1 1 R2  l l 1 d2 S1  l l  d2 S2  Do hai dây có điện trở nên: R1 R2  1  1, 78.10 1,1.10     d 0, 786 (mm) d12 d 22 0,12 d 22 Câu 7: Điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện nên tiết diện tăng lần điện trở giảm lần Câu 11: Điện trở dây: R  l  S l 4 d2  Câu 12: Trang 20