LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TOÁN KHÓ VỀ “DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU

1 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí LỜI CẢM ƠN  Mỗi sinh viên sau trình học tập rèn luyện trường Đại học mong muốn có hội hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, nhằm củng cố kiến thức học , đồng thời phát triển kĩ nghiên cứu lĩnh vực cụ thể Trong thời gian vừa qua, với giúp đỡ thầy, động viên gia đình , bạn bè hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Qua đây, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đặng Văn Hậu, người động viên, hướng dẫn tận tình Cảm ơn tất thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý – trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ để hoàn thành khóa luận Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè ,những người bên tôi, động viên, giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp Đà Nẵng, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí MỤC LỤC  Trang Lời cảm ơn .1 Mục lục .2 Danh mục từ viết tắt A MỞ ĐẦU .4 Lí chọn đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .5 Nhiệm vụ nghiên cứu 5 Phương pháp nghiên cứu Giả thuyết khoa học .5 Những đóng góp khóa luận Cấu trúc nội dung khóa luận B NỘI DUNG Chương I : Những sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán “Dòng điện chiều” 1.1 Tổng quan chương “Dòng điện không đổi” 1.2 Cơ sở lí thuyết để lựa chọn, phân loại toán “Dòng điện chiều” 1.3 Mô hình lựa chọn phân loại toán “Dòng điện chiều” .18 Chương II : Phân loại toán “Dòng điện chiều” 19 2.1 Vấn đề 1: Điện trở - Ghép điện trở 19 2.2 Vấn đề 2: Ghép nguồn điện .20 2.3 Vấn đề 3: Kỹ thuật xử lí mạch điện 23 2.3.1 Mạch điện nối tắt 23 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí 2.3.2 Biến đổi Y ↔ ∆ 24 2.3.3 Mạch điện có cấu trúc mang tính tuần hoàn .27 2.3.4 Mạch điện đặc biệt 29 2.4 Vấn đề 4: Các toán liên quan đến dụng cụ đo điện 32 2.4.1 Mạch điện có mắc Ampe kế .32 2.4.2 Mạch điện có mắc Vôn kế 35 2.5 Vấn đề 5: Mạch cầu .38 2.6 Vấn đề 6: Định luật Ohm 42 2.6.1 Định luật Ohm đoạn mạch chứa điện trở .42 2.6.2 Định luật Ohm cho đoạn mạch có chứa nguồn điện máy thu .45 2.7 Vấn đề 7: Định luật Kirchhoff 49 2.8 Vấn đề 8: Bài toán công suất – Công suất cực đại 52 Chương III : Lựa chọn toán khó “Dòng điện chiều” 54 ( Trích đề thi học sinh giỏi, đề thi Olympic 30 – 4, môn Vật lí) C KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 82 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  THPT : Trung học phổ thông SĐĐ : suất điện động PT NXBGD: Nhà xuất Giáo dục : Phổ thông Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí A MỞ ĐẦU  Lí chọn đề tài: Trong việc dạy học môn vật lí, bên cạnh vấn đề lí thuyết thí nghiệm tập vật lí cũng phần quan trọng Việc giải tập vật lí có ý nghĩa lớn việc phát triển tư logic, tính tự lực học sinh; góp phần củng cố kiến thức, rèn luyện kĩ cho học sinh; giúp em hình thành mối liên hệ vật lí tượng xảy đời sống hàng ngày Tuy nhiên việc xây dựng hệ thống tập theo dạng, vấn đề, đưa phương pháp giải cho loại toán vật lí khó Muốn làm tốt việc cần phải có trình tìm tòi, xác định mối liên hệ tập dựa vào đại lượng biểu chúng Từ xác định loại tập phương pháp giải Nhằm nâng cao kiến thức, rèn luyện kĩ phân loại giải dạng tập vật lí khó thân, định chọn đề tài : LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TOÁN KHÓ VỀ “DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU” để làm khóa luận tốt nghiệp đại học Trong khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp, nghiên cứu chương: “Dòng điện không đổi” thuộc phần: “Điện học” chương trình Vật lí 11- Nâng cao Tôi hi vọng đề tài trở thành tài liệu tham khảo cho học sinh trung học phổ thông trình làm tập phần Điện, giúp em có nhìn tổng quát hệ thống tập: “Dòng điện chiều” (dòng điện không đổi) Mục đích đề tài: - Nắm vững lí thuyết phương pháp giải toán “Dòng điện chiều” Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí - Lựa chọn, phân loại giải toán khó “Dòng điện chiều” ứng dụng phương pháp Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1.Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến “Dòng điện chiều” Sách giáo khoa, sách tập, sách giáo viên Vật lí lớp 11-Nâng cao, tài liệu tham khảo có liên quan sách, Iternet 3.2.Phạm vi nghiên cứu: Chương: “Dòng điện không đổi” thuộc phần: “Điện học” chương trình Vật lí 11-Nâng cao Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán “Dòng điện chiều” - Nghiên cứu toán khó “Dòng điện chiều” - Hệ thống kiến thức nâng cao chương: “Dòng điện không đổi” - Lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán khó về: “Dòng điện chiều”(trong đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, thành phố, kì thi Oympic ) Phương pháp nghiên cứu: 5.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu: - Nghiên cứu việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải tập vật lí -Nghiên cứu tài liệu liên quan đến “ Dòng điện chiều” -Nghiên cứu đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia, đề thi Olympic 30-4, môn Vật lí, phần “Dòng điện chiều” 5.2 Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia: Nhờ Giáo viên hướng dẫn, thầy cô khác khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đọc, góp ý tiến trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Giả thuyết khoa học: Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí - Xây dựng hệ thống tập khó với việc lựa chọn, phân loại, đưa phương pháp giải nhằm củng cố nâng cao kiến thức vật lý “ Dòng điện chiều” cho học sinh giỏi lớp 11 - Thông qua việc phân loại hướng dẫn giải tập góp phần hình thành học sinh THPT khả tự học, tự nghiên cứu, tự bồi dưỡng; từ phát triển lực tư sáng tạo, nắm vững kiến thức vật lý biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đời sống lao động sản xuất hàng ngày Những đóng góp khóa luận : - Nghiên cứu, làm sáng tỏ thêm sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán “Dòng điện chiều” - Lựa chọn, phân loại, hướng dẫn giải số toán khó “Dòng điện chiều” trích từ đề thi học sinh giỏi THPT , đề thi Olympic 30-4 - Khóa luận trở thành tài liệu tham khảo cho sinh viên học sinh khá, giỏi THPT giải tập khó “ Dòng điện chiều” Cấu trúc nội dung khóa luận: Khóa luận gồm: A Phần mở đầu B Phần nội dung : gồm chương: Chương 1: Những sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán “Dòng điện chiều” Chương 2: Phân loại toán “Dòng điện chiều” Chương 3: Lựa chọn toán khó “Dòng điện chiều” C Phần kết luận Phần phụ lục tài liệu tham khảo Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí B NỘI DUNG  CHƯƠNG 1: NHỮNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TOÁN “DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU”  1.1 Tổng quan chương “ Dòng điện không đổi”: Chương II : “Dòng điện không đổi” thuộc phần : “Điện học – Điện từ học”, chương trình Nâng cao Vật lí 11 Chương trình bày kiến thức nguồn điện (đặc biệt nguồn điện hóa học), máy thu điện định luật dòng điện không đổi định luật Jun – Len-xơ, định luật Ohm (định luật Ôm) toàn mạch, loại mạch điện 1.1.1 Các chủ đề nghiên cứu chương:  Dòng điện, dòng điện không đổi  Nguồn điện, suất điện động nguồn điện Pin acquy  Điện công suất điện Định luật Jun – Len-xơ  Định luật Ôm toàn mạch  Định luật Ôm đoạn mạch có chứa nguồn phát máy thu  Mắc nguồn điện thành 1.1.2 Chuẩn kiến thức và kĩ cần đạt được:  Về kiến thức: Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí  Nêu dòng điện không đổi gì?  Nêu suất điện động nguồn điện gì?  Nêu nguyên tắc tạo suất điện động pin acquy  Nêu nguyên nhân acquy sử dụng nhiều lần  Nêu công nguồn điện công lực lạ bên nguồn điện bằng công dòng điện chạy toàn mạch Viết công thức tính công nguồn điện  Phát biểu viết hệ thức định luật Jun – Len-xơ  Nêu công suất nguồn điện viết công thức tính công suất nguồn điện  Nêu máy thu điện ý nghĩa suất phản điện máy thu  Phát biểu định luật Ôm toàn mạch  Viết biểu thức định luật Ôm đoạn mạch có chứa nguồn điện máy thu điện  Nêu mắc nối tiếp, mắc xung đối, mắc song song mắc hỗn hợp đối xứng nguồn điện thành nguồn  Về kĩ năng:  Vận dụng hệ thức định luật Jun – Len-xơ vào việc giải tập  Vận dụng công thức Ang = EIt Png = EI  Vận dụng công thức tính công suất máy thu : Pth = EI + I r  Vận dụng hệ thức : I = E U = E – Ir để giải tập đối Rn + r với toàn mạch  Tìm hiệu suất nguồn điện  Tính suất điện động điện trở nguồn mắc nối tiếp, mắc xung đối, mắc song song đơn giản mắc hỗn hợp đối xứng  Vận dụng định luật Ôm để giải tập đoạn mạch có chứa nguồn điện máy thu điện Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí  Giải tập mạch cầu cân bằng mạch điện kín gồm nhiều nút 1.2 Cơ sở lý thuyết để lựa chọn, phân loại toán “Dòng điện chiều”: 1.2.1 Dòng điện Dòng điện không đổi:  Dòng điện dòng dịch chuyển có hướng hạt tải điện (các êlectron tự do, ion dương âm gây nên dòng điện), có chiều quy ước chiều chuyển động điện tích dương  Tác dụng đặc trưng dòng điện tác dụng từ Ngoài dòng điện có tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học, tác dụng sinh lí tác dụng khác  Cường độ dòng điện đại lượng đặc trưng định lượng cho tác dụng dòng điện (tác dụng mạnh hay yếu dòng điện), xác định bằng thương số điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian ∆t khoảng thời gian đó: I = ∆q ∆t  Dòng điện có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian gọi dòng điện không đổi Khi : I = q ; q điện lượng dịch chuyển qua tiết diện t thẳng vật dẫn khoảng thời gian t  Trong hệ SI, đơn vị cường độ dòng điện Ampe, kí hiệu A Người ta cũng dùng ước ampe: miliampe (mA) = 10-3 ampe (A) microoampe ( µA ) = 10-6 ampe (A) 1.2.2 Nguồn điện:  Nguồn điện thiết bị dùng để tạo trì hiệu điện thế, nhằm trì dòng điện mạch  Nguồn điện cũng có hai cực cực dương (+) cực âm (-) 10 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí  Suất điện động E nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo bằng thương số công A lực lạ thực làm dịch chuyển điện tích dương q bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương độ lớn điện tích q E= A Đơn vị suất điện động vôn, kí hiệu V q  Mỗi nguồn có sđđ định, không đổi; điện trở  Số vôn ghi pin, acquy cho biết sđđ Máy thu điện chuyển hóa phần điện tiêu thụ thành dạng lượng có ích khác(nội năng, hóa năng, ), lượng nhiệt  Khi nguồn điện nạp điện, máy thu điện với suất phản điện có trị số bằng suất điện động nguồn điện lúc phát điện; dòng điện nạp vào cực dương máy thu điện  Suất phản điện máy thu điện xác định bằng điện mà dụng cụ chuyển hóa thành dạng lượng khác, nhiệt, có đơn vị điện tích dương chuyển qua máy Ep = A' , A’ phần điện chuyển hóa thành lượng q có ích điện A cung cấp cho máy 1.2.3 Định luật Ôm:  Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa điện trở R Cường độ dòng điện I đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện U hai đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở R đoạn mạch I (A) = U (V ) R (Ω )  Đoạn mạch nối tiếp: R = R1 + R2 + + Rn U = U1 + U2 + + Un I= U U1 U U = = = n = R1 R2 Rn R Khóa luận tốt nghiệp Nên 77 Khoa Vật lí dR > : hàm R(H) đồng biến H Như để hiệu suất không dH nhỏ H0 = 0,6 , điện trở biến trở phải thỏa mãn điều kiện:  U  − 1 1 − H  U  U0  R ≥ R0 = 8,53Ω U0  U0  − 1   UH  b) Tính hiệu suất cực đại, cách mắc mạch?  Trong phương trình (3), trừ cường độn dòng điện I, tất đại lượng khác vế phải có giá trị xác định Rõ ràng giá trị cực tiểu I I Giá trị đạt toàn dòng điện I chạy qua đèn, nghĩa là: I = I0 = U0 R0 Tức ta mắc dụng cụ theo sơ đồ hình (3.12)  Đồng thời từ (3), rút : H Max = U 02 U = = 75% R0UI U  Điện trở phần biến trở có dòng điện chạy qua : R1 = U  U −U0 U −UO = R0 =  − 1 R0 ≈ 0,66Ω I0 U0 U0  3.12.3 Rút kinh nghiệm : Để giải thành công toán này, người học cần phải nắm vững cách tìm cực trị tam thức bậc hai, có kiến thức toán học vững vàng để tránh nhầm lẫn biến đổi công thức A 3.13 Bài toán 13: R1 có Trong mạng điện hình (3.13.a), điện trở R4 giá trị : R1 = 1kΩ , R2 = 2kΩ , R3 = 3kΩ , R4 = 4kΩ Q Io D C điểm C, Q đèn quang điện có Anốt nối với R3 R2 B 78 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí Catốt nối với điểm D Nếu điện Anốt cao điện Catốt , đèn mở có dòng điện I0 = 10mA qua ; ngược lại đèn đóng; dòng qua Hiệu điện hai điểm A B 100V(VA > VB) a) Đèn Q đóng hay mở ? Hình 3.13.a b) Tính hiệu điện hai cực đèn ? ( Trích đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia môn Vật lí, năm học 1987 – 1988) 3.13.1 Phương pháp giải toán:  Điện trở tương đương : phần [2.1]  Định luật Ohm cho đoạn mạch có điện trở: phần [2.6.1]  Định luật Kirchhoff I : Phần [2.7] 3.13.2 Hướng dẫn giải: a) Đèn Q đóng hay mở ?  Giả sử đèn đóng, ta có mạch điện trở hình (3.13.b), dòng điện chạy qua Q Có thể coi điện trở mắc sau: (R1 nt R3) // (R2 nt R4) '  Từ tìm : I =  Đặt VB = VC = U 100 U 100 = = A , I '' = = = A R13 4000 40 R24 6000 60 1 3000 = 75V , VD = 2000 = 33,3V 40 60 Như VC > VD , nên đèn mở (nghĩa điều ta giả thiết không xảy ra) b) Tính hiệuAđiện hai cực đèn A  Đèn mở–I Hình (3.13.c) I' I I1 I '' RXét mạch ACB, mạchI có R1 R áp dụng định luật Ohm cho đoạn R điện trở, ta có: C I1R1 + I3 R3 = 100 D Io C D Mặt khác áp dụng định luật nút mạngI3=tại I1 - IoC ta có: I = I1 – I0 R3 R2 R I2= I 4+ Io R 100 + I R3 ⇒ I = = 32 , mA ⇒ Nên I1R1 + (I1 – I0)R3 =100 I3 = 22,5 mA R1 + R3 B B 79 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí Hình 3.13.b Hình 3.13.c  Tương tự xét mạch ADB, ta có : I2R2 + I4 R4 = 100 ⇔ (I4 + I0) R2 + I4 R4 = 100 ⇒ I4 = 100 − I R2 = 13.3mA , R2 + R4 Vậy VC = I R3 3000.22,5 = = 67,5V R1 1000 VD = I R2 2000.23,3 = = 46,6V R1 1000 I2 = 23,3 mA  VCD = VQ = VC – VD = 20,9 V C KẾT LUẬN   Qua thời gian làm khóa luận tốt nghiệp với đề tài: Lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán khó “Dòng điện chiều”, đối chiếu với mục đích nhiệm vụ nghiên cứu, làm việc sau:  Nghiên cứu sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán “Dòng điện chiều”  Phân loại hệ thống toán “Dòng điện chiều” Mỗi dạng toán đưa phương pháp giải, kết hợp tập mẫu để minh họa Khóa luận tốt nghiệp 80 Khoa Vật lí  Lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán khó “Dòng điện chiều”(Được trích từ đề thi học sinh giỏi, đề thi Olympic 30-4, môn vật lí) Trong có :  21 tập mẫu  13 hướng dẫn giải cụ thể  15 luyện tập Các chọn bao quát toán khó “Dòng điện chiều” với dạng cụ thể  Thông qua việc thực đề tài, hiểu biết thân “Dòng điện không đổi” nâng lên bước  Những kết thu cho phép kết luận:  Bài toán “Dòng điện chiều” phân loại thành vấn đề (13 dạng), dạng có phương pháp giải riêng  Việc phân loại sở để giải toán “Dòng điện chiều” Vì đa số toán đưa mang tính tổng hợp, muốn giải thành công người học phải kết hợp phương pháp giải dạng toán cách có hiệu  Các toán khó “Dòng điện chiều” (được trích từ đề thi học sinh giỏi, đề thi Olympic 30-4, môn vật lí) đòi hỏi học sinh có tư logic, tổng hợp cao Học sinh thành công nghiên cứu kiến thức bản, mà cần có kĩ giải toán vật lí thật tốt Hi vọng khóa luận trở thành tảng bước đầu cho trình giảng dạy trường THPT thân sau này; bên cạnh tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên sư phạm học “Dòng điện chiều” Do điều kiện khách quan, khuôn khổ khóa luận, lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải toán khó “Dòng điện chiều”, mà chưa tiến hành thực nghiệm sư phạm trường PT Trong thời gian tới, tiếp tục phân loại loại toán vật lí khác theo chương trình Vật lí PT hành, tiến hành thực nghiệm trường PT, nơi trực tiếp tham gia công tác giảng dạy 81 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí Mặc dù có nhiều cố gắng kinh nghiệm thân nên khóa luận không tránh khỏi thiếu sót Vì kính mong thầy cô bạn thông cảm góp ý để khóa luận hoàn chỉnh TÀI LIỆU THAM KHẢO  [1] Nguyễn Đức Hiệp, Trần Xuân Tương(1998), Tuyển tập đề thi chọn học sinh giỏi vật lí toàn quốc, Nhà xuất Giáo dục (NXBGD) [2] Vũ Thanh Khiết(Chủ biên), Nguyễn Anh Thi, Nguyễn Đức Hiệp(1997), 121 toán điện chiều, NXBGD [3] Vũ Thanh Khiết (2001), Điện học, NXBGD [4] Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) (2004),Tuyển tập đề thi Olympic 30-4 Vật lí 11 82 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí lần thứ IX – 2003, NXBGD [5] Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Vũ Đình Túy (2005), Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT – Tập 3, NXBGD [6] Vũ Thanh Khiết , Nguyễn Thế Khôi (2009), Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí THPT- Điện học 1, NXBGD Việt Nam [7] Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác (2009), Sách giáo khoa – Sách Giáo viên – Sách tập: Vật lí 11 Nâng cao, NXBGD [8] Hồ Văn Nhãn (2000), Tuyển tập 100 toán điện chiều, Nhà xuất tổng hợp Đồng Nai [9] Lê Văn Thông (1997), Phân loại phương pháp giải tập Vật lí 11, Nhà xuất trẻ [10] Lê Văn Thông (2005), 351 toán điện chiều, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [11] Các tài liệu mạng Internet: Các trang Web: - http://www.google.com.vn - http:// vatlysupham.edu.vn - http://www.vatlyvietnam.org PHỤ LỤC  BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài 1: Cho mạch điện hình 1, nguồn điện có điện trở r2 = 2(Ω) , diện trở R1 = 18(Ω) , R2 = 2Ω , R3 = 9Ω Bóng đèn Đ ghi (7V-7W) R1 E, r + - 83 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí K đóng, đèn sáng bình thường Tính suất điện động nguồn điện cường độ dòng K R3 điện qua khóa K Mở khóa K, thay đèn Đ bằng điện trở R4 R2 Đ Tính R4 để công suất tiêu thụ R4 cực đại Hình ( Trích đề thi Olympic 30 – , môn Vật lí)  Đáp số : 2) R4 = 1) E = 28 V ; I = 7,2 A 220 ≈ 7,1Ω 31 Bài 2: E,r Cho mạch điện hình , + nguồn điện có suất điện động E; điện trở r = 2Ω ; điện trở R2 = 40Ω , R3 = R1 = 80Ω , 80 ≈ 26,67Ω , R4 = 8Ω Bỏ qua điện trở ampe kế , dây nối - A2 A C R1 B R2 D K1 A1 K2 Hình Vôn kế 30V Khi K1 ngắt , K2 đóng Vôn 200 = 18,2V Tìm số ampe kế 11 hai trường hợp ( Trích đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia môn Vật lí)  Đáp số :  Khi K1 đóng, K2 ngắt I A1 = 2,63 A ; I A2 = 1,13 A  Khi K1 ngắt , K2 đóng I A1 = 2,28 A Bài 3: ; E R3 V khóa K1, K2 Khi K1 đóng, K2 ngắt, kế R4 I A2 = 1,36 A E1,r1 + - R 84 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí Cho mạch điện hình 3, R R r1 = r2 = , R A1 = R A = , E1 = E2 Bỏ 20 A R A1 R qua điện trở dây nối khóa K Khi K C K B R R E2,r2 đóng, số ampe kế A2 1A Xác - A2 + D Hình định số ampe kế K mở, K đóng (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Vật lí)  Đáp số :  Khi K đóng: IA1 = 1.39 A  Khi K mở : IA1 = 0,75A ; IA2 = 3,88A Bài 4: Tám điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 có trị số bằng R = 42 Ω với khóa K1, K2 mắc theo sơ đồ hình (4.1) R1 A R2 C K1 E K2 R3 R4 R5 D R6 R7 B R8 Hình 3.2.4a Hình 4.1 1) Tính điện trở tương đương mạch AB ( nối A, B với mạch ngoài) trường hợp: a) Các khóa K1, K2 mở; b) Khóa K1 đóng, K2 mở; c) K1 mở, K2 đóng; d) K1 K2 đóng 2) Người ta mắc lại điện trở nói G R4 thành mạng điện theo sơ đồ hình (4.2) Tính điện trở tương đương R6 F R2 M R8 R5 R7 R1 I R3 H 85 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí đoạn mạch IM (khi nối điểm I, M với mạch ngoài) Coi điện trở dây nối không đáng kể ( Trích đề thi Olympic 30-4, môn Vật lí) Hình 4.2  Đáp số: 1) a) R AB = R12 = R = 84Ω c) R AB = R = 21Ω b) R AB = 1,2 R = 50,4Ω d) R AB = 3R = 18Ω 2) RIM = 7R = 19,6Ω 15 Bài 5: R Cho mạch điện có sơ đồ hình 5, R + r = 48Ω ; điện kế G 0,8 A ; vôn kế 24V ; E= 80V; R1 = 30Ω , R2 = 40Ω , R3 = 150Ω E,r + - R1 A G B R2 1) Tính điện trở Rg điện kế điện trở RV vôn kế V R3 2) Khi chuyển R sang song song với đoạn AB , Hình tính điện trở R theo trường hợp sau: a) Công suất tiêu thụ điện trở mạch đạt giá trị cực đại b) Công suất tiêu thụ điện trở R đạt cực đại ( Trích đề thi Olympic 30 – , môn Vật lí)  Đáp án: 1) R g = 10Ω , RV = 600Ω ; 2) a) R = 32Ω ; b) R = 16Ω Bài Cho mạch điện hình 6: 1) a) Xác định RX để điện trở toàn mạch không phụ thuộc vào số ô b) RX thỏa mãn điều kiện trên, xác định giá trị nguyên R , R2 để điện trở toàn mạch R = n (n số nguyên) Áp dụng : n = 1, n = 86 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí 2) Mạch điện ô ; Đặt vào A , B hiệu điện không đổi U cường độ dòng điện mạch I; Đặt hiệu điện U vào E, F cường độ dòng điện qua RX cũng bằng R Nếu đặt hiệu điện vào C , D cường độ dòng điện mạch I’ = M 16 I Tính R1 , R2 , biết R X = 3Ω 13 A C R2 R1 R2 R1 N E R2 R1 B RX D F Hình (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Vật lí)  Đáp án: 1) a) Điều kiện: R = RX  R X = b) R1 = n + − R2 + R2 ( R2 + R1 ) n2 R2  n =  R1 = Ω , R2 = Ω  R1 = 6Ω, R2 = 1Ω   n = ⇒  R1 = 3Ω, R2 = 4Ω  R1 = 4Ω, R2 = 2Ω  R1 = 4Ω, R2 = 9Ω 2)   R1 = 12Ω, R2 = 1Ω R E,r A I Bài 7: + Cho mạch điện có sơ đồ hình Trong E = 300V; r = I2 R ; vôn kế có C 15 I2 B V1 D R điện trở RV bằng Cho biết vôn kế V 220V Tìm số vôn kế V2 I1 - R R I3 V23 R 87 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Hình Vật lí)  Đáp án: UV2 = 20 V Bài 8: K R2 Cho mạch điện có sơ đồ hình Cho biết E = 15V, r = 1Ω , R = 1Ω , R1 = 5Ω , R A R3 = 10Ω , R4 = 20Ω , R A ≈ Biết rằng + ngắt K ampe kế 0,2A, đóng K R4 A B E,r - R3 R1 ampe kế Tính R2 , R5 công suất R5 C nguồn K đóng, K ngắt Hình (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Vật lí)  Đáp án: R2 = 10Ω , R5 = 20Ω ; P1 = 18,75 W, P2 =15W Bài 9: C I1 Cho mạch điện có sơ đồ hình I5 R1 Cho biết E = 26V, r = 1Ω , R =A3Ω , I2 R2 B R5 R1 = 5Ω , R2 = 2Ω , R3 = 10Ω , R4 = 30Ω , I4 I3 R5 = 5Ω Tính cường độ điện trường qua điện trở điện trở tương đương đoạn mạch AB R3 D R4 E , _r + E1 , r1 + _ RR Hình (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Vật lí) ,r E2 + _  Đáp án: R AB ≈ 5,45Ω C A I1 = 2A, I2 = 2,5A, I3 = 0,75A, I4 = 0,25AR1, I5 = 0,5A K Bài 10: B R3 A1 R2 A2 D R4 Khóa luận tốt nghiệp 88 Khoa Vật lí Cho mạch điện hình 10 Cho biết E = 9V, r1 = 0,1Ω ; E = 3V, r2 = 0,1Ω ; R = 0,8Ω , R1 = 1Ω , R2 = R3 = 3Ω Bỏ qua điện trở dây nối, khóa K ampe kế Biết rằng số Ampe kế A đóng khóa K bằng 1,8 lần, số ampe kế A ngắt K Tính điện trở R4, chiều cường độ dòng điện qua ampe kế A1 đóng K Hình 10 (Trích đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Vật lí)  Đáp án: R4 = 2Ω , dòng điện qua A1 có chiều từ C đến D có cường độ 1,2 A Bài 11: Cho mạch điện hình 11 Các bóng đèn có điện trở bằng R0 điện trở nguồn r = E,r + - R0 Biết rằng công suất tiêu 15 Hình 11 thụ đèn 6W Hãy tính công suất tiêu thụ mạch ngoài, công suất hiệu suất nguồn ( Trích đề thi Olympic 30 – , môn Vật lí- Đề thi trường THPT Bến Tre đề nghị)  Đáp án: Công suất tiêu thụ mạch : P=990W Công suất nguồn : Pnguồn =1350W Hiệu suất nguồn : Pnguôn ≈ 73,3% Bài 12: Cho mạch điện hình 12 Các Ampe kế giống Biết số Ampe kế A1, A2 I1, I2 R A3 C R A2 E R A1 G 89 Khóa luận tốt nghiệp a) Số Ampe kế A3 I3 Khoa Vật lí A Tính I3 theo I1, I2 ? R R R b) Biết I2 = nI1 Tính I3 theo n I1 B Tìm giá trị nhỏ n D H F Hình 12 Nếu trước AB có thên “ô” Ampe kế thứ giá trị bao nhiêu? Áp dụng: a) I1 = 0,1A, n = b) I1 = 0,1A, n=4 Thay R đoạn GH bằng điện trở R X = Ω , ta thấy số Ampe kế cấp số nhân có công bội q = Tính R RA (Trích đề thi đề nghị chọn học sinh giỏi THPT Quốc gia, môn Vật lí)  Đáp án: 1.a) I = I 22 − I 12 I1 b) RA = (n-3)R Vì R A ≥ nên : n ≥ Giá trị nhỏ n = 3,khi RA = I4 = (n3 – 2n)I1 a) I4 = 2,1A b) I4 = 5,6A R = Ω ; RA = Ω Bài 13: Cho mạch điện hình 13 Các vôn kế A R R C E R giống Biết vôn kế V1, V2 giá trị U1, U2 V3 1.a) Tìm số vôn kế V3 theo U1, U2 ? B b) Biết U2 = nU1 Tính I3 theo n U1 Tìm giá trị nhỏ n R V2 R V1 D F G R R H Hình 13 Nếu mạch có số ô vô hạn, hãy: a) Xác định số vôn kế V4 ? b) Xác định điều kiện để số vôn kế cấp số cộng, cấp số nhân Tính điện trở mạch đó? Áp dụng : U1 = 6V Thay R đoạn GH bằng điện trở R X = Ω ta thấy số vôn kế cấp số nhân có công bội q = Tính R RV ? 90 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí (Trích đề thi đề nghị chọn học sinh giỏi THPT Quốc gia, môn Vật lí)  Đáp án: 1.a) U 22 U U3 = + − U1 U1   b) U =  n + n  − 1U  5 Vì RV ≥ nên : n ≥ Giá trị nhỏ n = , RV = ∞ (Vôn kế lí tưởng) 2.a) 17 1  U =  n + n − n − U 3  b) * Để số vôn kế lập thành cấp số cộng: Điều kiện: U = U ; U = U ;U = U Áp dụng: U = 6V ⇒ U = 10V , U = 14V ,U = 18V * Để số vôn kế lập thành cấp số nhân: Điều kiện: RV = R ; U = 3U ; U = 9U ;U = 27U Áp dụng: U = 6V ⇒ U = 18V , U = 54V , U = 162V * Điện trở toàn mạch RV = 3R.RV =R R là: Rtm = R EF = 3R + RV Vậy Rtm không phụ thuộc số ô R = 8Ω RV = 5Ω Bài 14: A C R0 E R0 Cho mạch điện hình 14 Biết E=12V, E,r + r = R0 Hai vôn kế giống hệt V1 - R0 R0 F Hình6V 14– 3W Hỏi: 2) Bây dùng nguồn điện để thắp sáng bóng đèn loại 1) Biết V1 12V Xác định số V2 ? B R0 V2 D a Có thể mắc tối đa bóng đèn để đèn sáng bình thường ? b Nếu có bóng đèn phải mắc chúng để bóng đèn  Đáp án: 91 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí 1) U V = 4V 2) a Có thể mắc tối đa N = bóng đèn thành m = dãy song song; dãy gồm n = đèn mắc nối tiếp b Có cách mắc : - m = dãy, n = đèn - m = dãy, n = đèn Bài 15: Một dây dẫn hình chữ nhật cạnh a b, C a B điện trở đoạn dây tỉ lệ với độ dài (hệ số tỉ lệ k) Tìm điện trở tương đương b c mạch trường hợp: 1) Dòng điện vào A B 2) Dòng điện vào C D (Trích đề thi đề nghị chọn học sinh giỏi môn Vật lí THPT)  Đáp án: 1) R = k 2) R = k ( a + b)c + b + 2c 2ab + (a + b) a + b a + b + a2 + b2 A D Hình 15 [...]... hình lựa chọn và phân loại bài toán “Dòng điện một chiều : 1.3.1 Bài toán cơ sở của việc lựa chọn, phân loại: Xuất phát từ bài toán về “Dòng điện một chiều đơn giản chỉ gồm một điện trở và một nguồn điện, ta có thể quy tất cả các bài toán phức tạp gồm nhiều điện trở, nhiều nguồn điện thành bài toán với điện trở tương đương, nguồn điện tương đương 1.3.2 Mô hình phân loại bài toán “Dòng điện một. .. điện một chiều : Việc lựa chọn, phân loại bài toán “Dòng điện một chiều xuất phát từ bài toán cơ sở và căn cứ vào các chủ đề, nội dung kiến thức, các yêu cầu cần đạt được khi nghiên cứu chương “Dòng điện không đổi” thuộc chương trình Vật lí 11 Nâng cao Các bài toán “Dòng điện một chiều có thể được phân thành các dạng cụ thể sau:  Vấn đề 1: Điện trở - Ghép điện trở  Vấn đề 2: Ghép nguồn điện thành... đề 8: Bài toán công suất – Công suất cực đại CHƯƠNG II : PHÂN LOẠI BÀI TOÁN VỀ “ DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU”  Các bài toán về “Dòng điện một chiều có thể phân thành các dạng cụ thể như sau: 2.1 VẤN ĐỀ 1: ĐIỆN TRỞ - GHÉP DIỆN TRỞ 2.1.1 Phương pháp giải toán:  Ta xét hai điện trở: * Nếu không có nhánh thì hai điện trở mắc nối tiếp, ta thay bằng một điện trở tương đương: R12 = R1 + R2 * Nếu hai điện trở... điểm bị nối tắt có điện thế bằng nhau nên ta có thể nhập chúng lại để đưa bài toán phức tạp thành bài toán đơn giản  Giải quyết bài toán mạch điện nối tắt đã được đưa về dạng đơn giản Lưu ý: Đây chỉ là một thủ thuật xử lý mạch điện phục vụ cho việc giải bài toán “Dòng điện một chiều , để giải thành công một bài toán cần kết hợp những phương pháp khác 2.3.1.2 Bài tập mẫu : Cho mạch điện như hình (2.3.1.2.a),... kế vào mạch điện( Mắc dụng cụ đo điện vào mạch điện) : Vôn kế được mắc song song vào đoạn mạch để đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch Người ta có thể mắc Vôn kế vào các vị trí của mạch điện để đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch muốn xét Các bài toán này còn sử dụng các thủ thuật giải toán khác về dòng điện một chiều như: sử dụng định luật Ohm, định luật Kirchhoff, mạch cầu, mắc lại mạch điện. .. mắc nối tiếp với mạch điện để đo cường độ dòng điện trong mạch Người ta có thể mắc ampe kế vào các vị trí của mạch điện để đo cường độ dòng điện qua đoạn mạch muốn xét Các bài toán này còn sử dụng các thủ thuật giải toán khác về dòng điện một chiều như: sử dụng định luật Ohm, định luật Kirchhoff, mạch cầu, mắc lại mạch điện 2.4.1.2 Bài tập mẫu : Bài 1: Một điện kế được mắc vào Shunt G S1, S2 theo... Phương pháp giải toán: 1 Mắc điện trở phụ trong Vôn kế( Mắc điện trở phụ trong dụng cụ đo điện) : * Do Vôn kế mắc song song với đoạn mạch, để ít ảnh hưởng đến hiệu điện thế cần đo, đồng thời để đo hiệu điện thế lớn thì người ta thường mắc điện trở phụ RP trong Vôn kế Vôn kế gồm một điện kế G mắc nối tiếp với một điện trở phụ R P Điện trở RP rất lớn so với điện trở Rg của điện kế G Ug là hiệu điện thế... điện khi giải bài toán mạng điện tuần hoàn 2.3.3.2 Bài tập mẫu : A Bài 1: Hãy xác định điện trở tương đương r của một mạch điện AB gồm các điện trở mắc theo sơ đồ (2.3.3.2.a) và kéo dài vô tận B Cho RAB = RCD (Trích đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lí THPT) C r r r D Hình 2.3.3.2.a GIẢI Giả sử điện trở của mạch điện vô hạn nằm ở bên phải giữa hai điểm C, D (hình 2.3.3.2.a) có giá trị là rn 28 Khóa... đoạn mạch không phân nhánh có chứa nguồn điện , máy thu, điện trở, biểu thức có dạng: n U AB = ∑ ± Ei ± IR AB i =1 Quy ước:  Chọn một chiều “đi “ từ A đến B 12 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí  Trên “ đường đi ” gặp cực nào của nguồn điện Ei trước thì ghi dấu cực đó cho Ei  Nếu chiều “đi” cùng chiều với chiều dòng điện thì ghi dấu (+) trước I và ngược lại ghi dấu (-)  Chiều dòng điện nếu không... − 1 ≈ 0,73R b) RX = R2 thay vào (3) ta được hệ thức liên hệ giữa R1 và R2 R1 = 3 R2 2 2.3.4 Mạch điện đặc biệt: 2.3.4.1 Phương pháp giải toán: (3) 30 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lí Để giải các bài toán mạch điện này ta cần tìm cách đưa chúng về những dạng mạch điện đã biết và vận dụng những kiến thức đã học để tiến hành các thao tác giải toán, cũng có khi phải dựa vào những lập luận logic 2.3.4.2 ... Giả thuyết khoa học .5 Những đóng góp khóa luận Cấu trúc nội dung khóa luận B NỘI DUNG Chương I : Những sở lí luận việc lựa chọn, phân loại hướng dẫn giải... học sinh khá, giỏi THPT giải tập khó “ Dòng điện chiều” Cấu trúc nội dung khóa luận: Khóa luận gồm: A Phần mở đầu B Phần nội dung : gồm chương: Chương 1: Những sở lí luận việc lựa chọn, phân loại... = Rđ 240 = = 120Ω 2 Gọi n số pin dãy, m số dãy Ta có : m n = N (1) I= nE Rn + nr m = n.4,5 =1 n.3 120 + m n − 4,5n + 120 = N Từ (1) (2) , suy : ∆ = ( 4,5) − 120 N Điều kiện để phương trình (3)