Bồi dưỡng HSG Lý 9 phần điện

Cờng độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó.. Khi đặt vào hai đầu dây dẫn một hiệu điện thế là 18V thì cờng độ dòng điện chạy qua nó

Ngày soạn:21/09/2012

Ngày dạy : 28/09/2012

Tiết : 01 - 25

Chuyên đề : điện học

Sự phụ thuộc của cờng độ dòng điện vào hiệu điện

thế hai đầu dây dẫn

I Kiến thức cần nhớ.

1 Cờng độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt

vào hai đầu dây dẫn đó

2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cờng độ dòng điện vào hiệu điện thế là một

đờng thẳng đi qua (xuất phát từ) gốc toạ độ

I(A)

(Còn gọi là đờng đặc tuyến Vôn-Am pe)

0.2 B

0.1 A

O 3 6 U(V)

Ví dụ 1 Khi đặt vào hai đầu dây dẫn một hiệu điện thế là 18V thì cờng độ dòng điện

chạy qua nó là 0.9A Nếu hiệu điện thế tăng thêm 6V thì cờng độ dòng điện

có giá trị bao nhiêu?

đáp số: I =1,2A

Ví dụ 2 Đặt vào hai đầu một bóng đèn hiệu điện thế 12V, cờng độ dòng điện qua

đèn là 0,5A, đèn sáng yếu Khi tăng hiệu điện đến 15V nữa thì đèn sáng bình thờng Tính cờng độ dòng điện qua đèn khi đó và vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cờng độ dòng điện qua đèn vào hiệu điện thế hai đầu bóng

đèn

- đáp số: I = 0,625 A

- đồ thị:

1

0,625 0,5

15 12

Cờng độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai

đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn

I =

R

U

IV Bài tập áp dụng

Bài 1:Cho hai bộ pin với các hiệu điện thế U= 4,5V và U’ = 6V, và hai điện trở R =

1

V A

Ω=

b, Mắc điện trở nào vào bộ pin nào thì dòng điện chạy trong mạch điện là lớn nhất nhng vẫn nhỏ hơn 0,5A.

Bài 2: Ngời ta mắc một mạch điện kín gồm bộ pin có hiệu điện thế giữa hai cực là

4,5V và 1 dây dẫn có điện trở bằng 18Ω

a, Cờng độ dòng điện chạy qua dây dẫn có cờng độ bao nhiêu?

b, Ngời ta điều chỉnh cờng độ dòng điện trong dây dẫn bằng 0,4A Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây bây giờ là bao nhiêu?

- Học sinh lập luận và tính đúng điện trở nào mắc vào nguồn nào để đợc cờng

độ dòng điện là bé nhất hay lớn nhất

Đoạn mạch nối tiếp - Đoạn mạch song song

* Nếu có n điện trở giống nhau có giá trị R0 mắc nối tiếp thì:

2 1

R R

R R

+

* Nếu có 3 điện trở mắc song song thì: R =

3 2 3 1 2 1

3 2 1

R R R R R R

R R R

+ +

* Nếu có n điện trở bằng nhau có giá trị R0 mắc song song với nhau thì:

R =

n

R0

3

II Bài tập áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch mắc nối tiếp, song song

Ví dụ 1 Khi đặt vào hai đầu dây dẫn một hiệu điện thế là 18V thì cờng độ dòng điện

chạy qua nó là 0.9A Nếu hiệu điện thế tăng thêm 6V thì cờng độ dòng điện

có giá trị bao nhiêu?

Ví dụ 2 Có 3 điện trở nh nhau đợc mắc với nhau, mỗi cái có điện trở R Có thể mắc

chúng theo bao nhiêu cách khác nhau để tạo thành một đoạn mạch ? Tính

điện trở của từng đoạn mạch đó?

Ví dụ 3 Một mạch điện đợc mắc nh hình

vẽ Trong đó R1 = 35 Ω, R2 = 60 Ω

Ampe kế A1 chỉ 2.4A

a, Tính cờng độ dòng điện chạy qua R2 ?

b, Số chỉ của Vôn kế là bao nhiêu?

c, Số chỉ của Ampe kế A là bao nhiêu?

R1

R2

Ví dụ 4 Ba điện trở R1 = 24 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω đợc mắc thành một đoạn mạch song song Cờng độ dòng điện chạy qua

mạch chính là 4A

a) Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch?

b) Tính cờng độ dòng điện chạy qua mỗi đoạn mạch rẽ?

Ví dụ 5 Ba điện trở R1 = 24 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω đợc mắc thành một đoạn mạch nối tiếp Cờng độ dòng điện chạy qua mạch chính là 4A

c) Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch?

d) Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở?

4

V

Đoạn mạch nối tiếp - Đoạn mạch song song

Ví dụ 2 Có ba điện trở R1 = 4 Ω; R2 = 8

Ω; R3 = 24 Ω đợc mắc vào hai điểm A, B

có hiệu điện thế 12V

a, Tính điện trở tơng đơng của đoạn

mạch? b, Tính cờng độ dòng điện qua

R3

IV Các ví dụ.

Bài 1 Có 4 điện trở có giá trị R Nêu các cách mắc các điện trở đó thành một mạch

điện ? Tính điện trở tơng đơng của mỗi đoạn mạch đó ?

Bài 2 Cho mạch điện nh hình vẽ Trong đó:

R1 = R2 = 4Ω ; R3 = 6Ω ;

R4 = 5Ω ; r5 = R6 = 10Ω ;

Tính điện trở tơng đơng toàn mạch ?

Bài 3 Cho mạch điện nh hình vẽ Trong đó R1 = 45 Ω

Ampe kế A1 chỉ 1.2A, Ampe kế a chỉ 2.8A

a) Tính hiệu điện thế UAB của đoạn mạch?

b) Tính điện trở R2?

( 54V; 33.75Ω )

Biết R1 = 20Ω , số chỉ của các Ampe kế A và A2

b) Giữ nguyên hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch,

thay R1 bằng điện trở R3 thì thấy ampe kế A

chỉ 5,2A Số chỉ của ampe kế A2 khi đó là bao nhiêu ?

Tính điện trở R3.

( 36V; 16.36Ω ; 2.2A ; 12Ω ) Bài 5 Mắc hai điện trở R1, R2 vào hai điểm A, B có hiệu điện thế 90V Nếu mắc R1

và R2 nối tiếp thì dòng điện của mạch là 1A.Nếu mắc R1 vầ R2 song song thì dòng điện qua mạch chính là 4,5A Hãy xác định điện trở R1 và R2 ?

( 30Ω và 60Ω ) Bài 6 Cho mạch điện nh hình vẽ Biết vôn kế M

N

chỉ 84V, ampe kế A chỉ 4,2A, điện trở

R1 = 52,5Ω

Tìm số chỉ của các ampe kế A1 , A2

và tính điện trở R2 ( 1.6A; 2.6A; 32.3Ω )

Bài 7 Cho mạch điện nh hình vẽ

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UMN = 60V

Biết R1 = 3R2 và R3 =8Ω số chỉ của

Ampe kế A là 4A Tính cờng độ dòng điện qua

các điện trở R1 và R2 và giá trị các điện trở R1 và R2

Bài 8 Cho mạch điện nh hình vẽ Trong đó R1= 4Ω ,

R2 = 10Ω , R3 = 15Ω, hiệu điện thế UCB = 5,4V

a) Tính điện trở tơng đơng RAB của đoạn mạch

b) Tính cờng độ dòng điện qua mỗi điện trở và

số chỉ của ampe kế A

( 10Ω ; 0.9A; 0.54A; 0.36A)

Bài 9 Cho mạch điện nh hình vẽ Biết R1 = 4Ω , R1 R2

R2 = 6Ω , R3 = 15Ω Hiệu điện thế giữa hai đầu

đoạn mạch UAB = 36V

a) Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch

b) Tìm số chỉ của Ampe kế A và tính R3 hiệu điện thế hai đầu các điện trở R1, R2

( 6Ω; 6A; 3.6A; 14.4V; 21.6V) Bài 10* Cho mạch điện nh hình vẽ

B

R1A

A2

a) Cho Rx = 25Ω Tính điện trở tơng đơng A

B

của mạch và cờng độ dòng điện trong mạch chính

b) Định giá trị Rx để cho cờng độ dòng điện qua Rx

nhỏ hơn hai lần cờng độ dòng điện qua điện trở R1

( 18Ω; 2.5A; 40Ω ) Bài 11* Cho mạch điện nh hình vẽ R2 D R3 Trong đó: R1 = 15Ω ; R2 = 3 Ω ; R3 = 7Ω ; R4 = 10 Ω A R1 C B

Hiệu điện thế UAB = 35V a) Tính điện trở tơng đơng của toàn mạch

b) Tính cờng độ dòng điện qua các điện trở

c) Tính các hiệu điện thế UAC và UAD

( 20Ω; 1.75A; 0.875A; 26.25V; 28.875V) Bài 16* Trên hình vẽ là một mạch điện có hai công tắc R1 R4

K2

K1 và K2 Các điện trở R1 = 12,5Ω , R2 = 4Ω , R3 = 6Ω K1

Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V

a) K1 đóng, K2 ngắt Tìm cờng độ dòng điện qua các điện trở

b) K1 ngắt, K2 đóng Cờng độ dòng điện qua R4 là 1A

Tính R4 M N c) K1 và K2 cùng đóng, tính điện trở tơng đơng của

cả mạch, từ đó suy ra cờng độ dòng điện trong mạch chính ?

*/ Với các dụng cụ đo:

a Mắc dụng cụ đo không lí tởng.

b Mắc dụng cụ đo không theo

II Bốn dạng bài tập vận dụng định luật Ôm để giải các bài tập Vật lí nâng cao.

Một số dạng bài tập khi áp dụng định luật Ôm

Dạng 1: Mạch điện phức tạp, trong mạch điện mắc các dụng cụ đo không tờng

minh.

Bài tập 1:

Cho hai vôn kế V 1 , V 2 giống hệt

nhau, hai điện trở có giá trị mỗi cái

bằng R hai điện trở kia giá trị mỗi

Có một ampekế, hai vôn kế giống nhau và

bốn điện trở gồm hai loại mà giá trị của chúng

gấp bốnlần nhau đợc mắc với nhau nh hình vẽ

Sốchỉ của các máy đo là 1V, 10V và 20mA.

8

V 1 A

-a) CMR cờng độ dòng điện chạy qua bốn điện

* UAB = RI1 + 4RI3 = 4RI2 + RI4

* Từ đó hớng dẫn học sinh chứng minh đợc : I1 = I4, I2 = I3

Vậy cờng độ dòng điện chạy qua 4 điện trở trên chỉ có hai giá trị

b) * Vì I1 + I2 = Ia = 20mA Từ đó hớng dẫn học sinh tính I1 và I2: I1 = 11mA và I2 = 9mA

* Xét mạch vòng ACD:

UAD = UAC + UCD thay số vào tính đợc: R = 40Ω và 4R = 160Ω

Bài tập 3:

Hai cụm dân c dùng chung một trạm điện, điện

trở tải ở hai cụm bằng nhau và bằng R (nh hình vẽ),

công suất định mức ở mỗi cụm là P 0 bằng 48,4 KW,

hiệu điện thế định mức ở mỗi cụm là U o , hiệu điện

thế hai đầu trạm luôn đợc duy trì là U 0 Khi chỉ cụm

I dùng điện (chỉ K 1 đóng) thì công suất tiêu thụ ở

cụm I là

P 1 = 40 KW, khi chỉ cụm II dùng điện (chỉ K 2 đóng)

thì công suất tiêu thụ ở cụm II \là P 2 = 36,6 KW.

1) Hãy tìm biểu thức liên hệ giữa r 1 , r 2 và R?

2) Khi cả hai cụm dùng điện thì tổng công suất

tiêu thụ trên hai cụm là bao nhiêu?

* H

ớng dẫn:

* Khi chỉ cụm I dùng điện( chỉ K1 đóng):

+ Công suất định mức trên mỗi cụm: P0= U02

R (1) + Khi đó công suất tiêu thụ trên cụm I: P1 = U12

R (2)( U1là hiệu điện thế trên cụm 9

R R

D B

I khi chỉ cụm I dùng điện)

+ Từ (1) và (2) ta có: 1 1

0 0

1 1,1

* Khi chỉ cụm II dùng điện( chỉ K2 đóng):

+ Khi đó công suất tiêu thụ trên cụm II: P2 = U22

R (3)( U2là hiệu điện thế trên cụm

II khi chỉ cụm II dùng điện)

+ Từ (1) và (3) ta có: 2 2

0 0

1 1,15

R r r =U ⇒ = + +

*Khi cả hai cụm dùng điện (K1 và K2 đều đóng) ta có điện trở toàn mạch RM:

+ RM = r1+ ( 2)

2

0,6122 2

2

0,5122 2

+ Ta có:

0

0,5122 0,6122

AB AB M

0 0

0,7968 30, 73

CB II

II U

Sự phụ thuộc của điện trở và chiều dài, tiết diện và vật

liệu làm dây dẫn Biến trở

I Kiến thức cần nhớ.

10

1 Điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn, với điện trở suất của

vật liệu làm dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn.

R = ρS l

2 Biến trở là là điện trở có thể thay đổi đợc trị số và sử dụng để điều chỉnh cờng độ

dòng điện

III Các ví dụ

Ví dụ 1 Trên một biến trở có ghi 25Ω - 1A

a) Con số 25Ω - 1A cho biết điều gì ? Hiệu điện thế lớn nhất đợc phép đặt vào hai đầu biến trở là bao nhiêu ?

b) Biến trở làm bằng nicom có điện trở suất 1.1.10-6Ωm, có chiều dài 24m Tính tiết diện của dây dẫn dùng làm biến trở ?

Ví dụ 2 Một dây dẫn làm bằng Constantan có điện trở suất ρ = 0.5.10-6 Ωm, có

chiều dài l = 20m và có tiết diện đều S = 0.4mm2

a) Con số ρ = 0.5.10-6Ωm cho biết điều gì ?

b) Tính điện trở của dây dẫn đó

Ví dụ 3 Đặt vào hai đầu một cuộn dây dẫn làm bằng đồng một hiệu điện thế U =

17V thì cờng độ dòng điện qua dây dẫn là I = 5A Biết tiết diện của dây dẫn

là 1.5 mm, điện trở suất là 1.7.1-8 Ωm Tính chiều dài của dây dẫn

Ví dụ 4 Một dây dẫn làm bằng đồng dài 30m, có tiết diện 1.5mm2 đợc mắcvào hiệu

điện thế 30.8V Tính cờng độ dòng điện qua dây dẫn này, biết ρ = 1.7.10

-8Ωm

Ví dụ 5 Một bóng đèn có ghi 18V - 1A mắc nối tiếp với một biến trở con chạy để

sử dụng với hiệu điện thế không đổi 24V

a) Điều chỉnh để biến trở có giá trị Rb = 12Ω Tính toán và nêu nhận xét về độ sáng của bóng đèn

b) Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị bao nhiêu để đèn sáng bình thờng ?

Ví dụ 6 Hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức là U1 = U2 =6V, khi sáng

bình thờng các bóng đèn có điện trở tơng ứng là R1 = 6Ω và R2= 12Ω Cần mắc hai bóng này với một biến trở vào hiệu điện thế U = 9V để hai bóng sáng bình thờng Vẽ sơ đồ mạch điện trên và tính điện trở của biến trở đó

III Các bài tập

Bài 1 Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất là 50Ω Dây điện trở của biến trở là một hợp kim nicrôm

11

có tiết diện 0,11mm2 và đợc cuốn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đờng kính 2,5cm.

a) Tính số vòng dây của biến trở này

b) Biết cờng độ dòng điện lớn nhất mà day này có thể chịu đợc là 1,8A Hỏi có thể đặt vào hai đầu dây cố định của biến trở một hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu

để biến trở không bị hỏng

Bài 2 Một bóng đèn có ghi 18V - 1A mắc nối tiếp với một biến trở con chạy để sử

dụng với nguồn điện có hiệu điện thế kkhông đổi 24V

a) Điều chỉnh biến trở đến giá trị Rb = 12Ω Hãy tính toán và nêu nhận xét về

độ sáng của bóng đèn

b) Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị điện trở bao nhiêu để đèn có thể sáng bình thờng Bỏ qua điện trở các dây nối

Bài 3 Có hai bóng đèn mà khi sáng bình thờng có điện trở tơng ứng là R1= 16Ω và

R2 = 12Ω Dòng điện chạy qua hai đèn đều có cờng độ định mức là I = 0,8A Hai

đèn này đợc mắc nối tiếp với nhau và với một biến trở vào hai đầu đoạn mạch có hiệu

điện thế U = 28,4V

a) Tính điện trở của biến trở để hai đèn sáng bình thờng

b) Khi đèn sáng bình thờng, số vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua chỉ bằng 75% so với tổng số vòng dây của biến trở Tính điện trở của biến trở ?

Bài 4 Cho mạch điện nh hình vẽ AB là một biến trở có con chạy C

Lúc đầu đẩy con chạy C về điểm A để biến trở có điện trở lớn nhất C a) Khi dịch chuyển con chạy C về phía B thì độ

sáng của bóng đèn thay đổi nh thế nào? Giải thích? A BBiết điện trở của bóng đèn là RĐ = 18Ω Điện trở

toàn phần của biến trở là 42Ω và con chạy C ở điểm

chính giữa AB Hiệu điện thế do nguồn cung cấp

là 46,8V Tính cờng độ dòng điện qua đèn khi đó?

Bài 5 Cho mạch điện nh hình vẽ, trong đó bóng đèn có

hiệu điện thế định mức 24V và cờng độ dòng điện

định mức 0,6A đợc mắc với một biến trở con chạy

để sử dụng với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 30V

a) Để đèn sáng bình thờng thì phải điều chỉnh biến trở

có điện trở là bao nhiêu? Bỏ qua điện trở ở dây nối

b) Nếu biến trở có điện trở lớn nhất là 40Ω thì khi đèn

sáng bình thờng dòng điện chạy qua bao nhiêu phần trăm ( %) tổng số vòng dây của biến trở?

Điện năng, công và công suất, Định luật Jun -

Len- Xơ

12

I Kiến thức cần nhớ

1 Số oát (W) ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết công suất định mức của mỗi dụng

cụ đó Khi ở hai đầu một dụng cụ điện có hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức thì nó hoạt động bình thờng và công suất tiêu thụ bằng công suất định mức.

2 Công thức tính công suất điện.

P = UI = I2R =

R

U2

3 Điện năng là năng lợng của dòng điện.

4 Công của dòng điện sản ra trong một mạch điện là số đo lợng điện năng chuyển

a) Cho biết ý nghĩa các con số này ?

b) Tính cờng độ dòng điện định mức qua bóng đèn ?

c) Tính điện trở của bóng đèn khi nó sáng bình thờng ?

Ví dụ 2 Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 30V thì dòng điện chạy qua nó có

cờng độ 0,75A

a) Tính điện trở và công suất điện của bóng đèn khi đó

b) Tính nhiệt lợng tỏa ra ở dây tóc bóng đèn trong thời gian 30 phút ?

c) Nếu dùng bóng đèn này với hiệu điện thế 36V thì công suất tiêu thụ của bóng đèn là bao nhiêu?

Ví dụ 3 Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V- 100W và một bàn là có ghi 220V -

400W cùng đợc mắc

vào ổ lấy điện 220V ở gia đình

a) Tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch này

b) Tính cờng độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn

b) Hãy chứng tỏ rằng công suất của đoạn mạch bằng tổng công suất của đèn

và của bàn là

c) Tính điện năng tiêu thụ của hai thiết bị trên trong thời gian 45 phút?

13

Ví dụ 4 Cho 2 bóng đèn lần lợt có nghi : 120V - 40W và 120V - 60W Trong hai

tr-ờng hợp sau, tính ctr-ờng độ dòng điện qua mỗi đèn và cho biết đèn nào sáng hơn?

a) Hai đèn mắc song song vào mạch điện 120V

b) Hai đèn mắc nối tiếp vào mạch điện 240V

IV Các ví bài tập

Bài 1 Trên một ấm điện có ghi 220V - 770W.

a) Tính cờng độ dòng điện định mức của ấm điện

b) Tính điện trở của ấm khi hoạt động bình thờng

c) Dùng ấm này để nấu nớc trong thời gian 30 phút ở hiệu điện thế 220V Tính điện năng tiêu thụ của ấm

Bài 2 Trên hai bóng đèn có ghi 110V- 60W và 110V- 75W.

a) Biết tằng dây tóc của hai bóng đèn này đều bằng vônfam và có tiết diện bằng nhau Hỏi dây

tóc của đèn nào có độ dài lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần?

b) Có thể mắc hai bóng đèn này nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế 220V đợc không? Tại sao?

Bài 3 Trên nhãn của một động cơ điện có ghi 220V - 850W.

a) Tính công của dòng điện thực hiện trong 45 phút nếu động cơ đợc dùng ở hiệu điện thế 220V

b) Nếu hiệu điện thế đặt vào động cơ chỉ là 195V thì điện năng tiêu thụ trong

45 phút là bao nhiêu?

Bài 4 Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W.

a) Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thờng bóng đèn này mỗi ngày 6 giờ

b) Mắc nối tiếp bóng trên đây với một bóng đèn dây tóc khác có ghhi 220V - 75W và hiệu điện thế 220V Tính công suất tiêu thụ của mỗi đèn và của cả mạch Coi điện trở của các bóng đèn là không đổi

Bài 5 Một dây dẫn làm bằng vônfam có p = 5,5 10-8 Ω.m, đờng kính tiết diện d = 1mm và chiều dài

là l = 40m, đặt dới hiệu điện thế U = 24V

a) Tính điện trở của dây

b) Tính nhiệt lợng toả ra trên dây trong thời gian 40 phút theo đơn vị jun và calo

Bài 6 Dây xoắn của một bếp điện dài 12m , tiết diện 0,2mm2 và điện trở suất p = 1,1.10-6Ω.m

a) Tính điện trở của dây xoắn

14