Ngày: 03.10.2011 Bài 1: ĐỊNH LUẬT ÔM A. Mục tiêu: Ôn tập lại cho học sinh các kiến thức về định luật Ôm tổng quát, định luật Ôm áp dụng cho các loại đoạn mach: nối tiếp, song song, hỗn hợp; đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế. Rèn luyện kỹ năng giải các bài tập về đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và đoạn mạch hỗn hợp. Rèn kỹ năng tính toán. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. 2. Định luật Ôm: Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Hệ thức của định luật: I = UR Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đơn vị đo là Ampe (A). U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây đơn vị đo là Vôn (V). R là điện trở của dây Đơn vị đo là Ôm () 3. Đoạn mạch nối tiếp: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.1 Trong đó: R 1 ; R 2 là các điện trở. UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện qua điện trở R1 ,R 2 . Khi đó: Cường độ dòng điện trong đoạn mạch có giá trị như nhau tại mọi điểm: IAB = I1 = I 2 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế giữ hai đầu mỗi điện trở thành phần: UAB = U1 + U2 Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở thành phần: RAB = R1 + R2 + Đối với mạch điện gồm 3 điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 4. Đoạn mạch song song: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.2 Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2; UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I 1 , I 2 là cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R 1, R 2 Thì: Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch rẽ: I = I1 + I 2 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch mắc song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch thành phần: U = U1 = U2 Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song bằng tổng nghịch đảo các điện trở thành phần: => Rtd = + Trong đoạn mạch điện gồm 3 điện trở mắc song song: I = I1 + I2 + I3 U = U1 = U2 = U3 5. Chú ý: Từ công thức định luật Ôm I = UR suy ra R = UI hoặc U = I.R theo toán học tuy nhiên không được khẳng định R phụ thuộc vào U, I hoặc U phụ thuộc vào I và R. Ngoài đơn vị đo điện trở là Ôm còn có đơn vị bội là KilôÔm (k) và MêgaÔm (M): 1 k = 1000; 1 M = 1000k = 1000000 = 106 II. Bài tập vân dụng: Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (Hình 1.3): Điện trở R1 = 10; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là UMN = 12V. a) Tính cường độ dòng điện I1¬ chạy qua R1. b) Giữ nguyên UMN = 12V, thay điện trở R1 bằng điện trở R2, khi đó Ampe kế chỉ giá trị . Tính điện trở R2 Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho UMN = 12V; R1 = 10; Tính: a) I1 =? b) R2 =? Lời giải: a) Vì điện trở của ampe kếvôn cùng nhỏ nên hiệu điện thế UMN chính là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1. Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là: I1= (A). b) Từ công thức của định luật Ôm: => (). (Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với độ lớn của điện trở đó. Khi thay thế điện trở R1 bằng điện trở R2 thì cường độ dòng điện I2 chạy qua điện trở R2 giảm đi một nửa, chứng tỏ R2 lớn gấp 2 lần R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 .). Bài 2: Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và Ampe kế lý tưởng. 1) Đánh dấu chốt dương và chốt âm của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ. 2) Vôn kế có giới hạn đo 10V và 50 vạch chia. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và 30 vạch chia. Khi tiến hành thí nghiệm người ta thu được bảng kết quả sau: Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Vạch chia của vôn kế 30 35 38 40 45 Vạch chia của ampe kế 12 14 15 16 18 a) Điền vào bảng dưới đây giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn qua các lần đo. Lần đo lần 1 Lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Hiệu điện thế (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở của dây dẫn ( ) b) Tính giá trị trung bình của điện trở cần đo. Hướng dẫn: Lời giải: 1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế và vôn kế thì cực dương của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực dương của nguồn điện và cực âm của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực âm của nguồn điện.Vì vậy mạch điện được mắc theo sơ đồ hình 1.5. 2) a. Xác định giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn: Tính giá trị của mỗi vạch chia tương ứng với giá trị đo của vôn kế và ampe kế. Vôn kế có giới hạn đo 10V và được chia thành 50 vạch, vì vậy mỗi vạch chia của vôn kế tương ứng với số đo vôn là: 10V50vạch = 0,2V. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và được chia thành 30 vạch, vì vậy mỗi vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A30 vạch = 0,01A. Tính giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc được trên đồng hồ trong các lần đo: U = số vạch trên vôn kế x 0,2V; I = số vạch trên ampe kế x 0,01A. Tính giá trị của điện trở trong mỗi lần đo bằng công thức của định luật Ôm: Ta có bảng giá trị: Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Hiệu điện thế (V) 6 7 7,6 8 9 Cường độ dòng điện (A) 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 Điện trở của dây dẫn ( ) 50 50 50,7 50 50 b. Giá trị trung bình cộng của điện trở R: (). Bài 3: Ba bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức 12V. Mắc chúng nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch và đặt một hiệu điện thế thế 24V vào hai đầu đoạn mạch. a. Tìm hiệu điện thế trên hai đầu mỗi bóng đèn. b. Các đèn sáng thế nào? Tại sao? Tóm tắt bài toán. Cho: Uđ = 12V; U = 24V Tìm: U1 = ?; U 2 = ?; U3 = ?. Lời giải: a. Vì ba đèn có hiệu điện thế định mức như nhau nên điện trở của chúng bằng nhau R1 = R2 = R3 = R Điện trở tương đương của đoạn mạch 3 đèn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch được tính theo định luật Ôm: I = Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 1 là: U1 = I.R1 = = 8(V) Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 2 là: U2 = I.R2 = = 8(V) Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 3 là: U3 = I.R3 = = 8(V) Vậy hiệu điện thế trên hai đầu các bóng đèn có giá trị như nhau và bằng hiệu điện thế trên hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V. b. Cả ba bóng đèn sáng yếu hơn bình thường vì hiệu điện thế đặt vào các bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế định mức trên mỗi bóng đèn. Cách giải khác: Vì 3 điện trở giống nhau mắc nối tiếp nên hiệu điện thế trên 2 đầu mỗi đèn có giá trị như nhau. Ta có: U1 = U2 = U3 = 8V. Bài 4: Cho 2 điện trở R1 = 30:R2 = 20 được mắc song song với nhau như sơ đồ hình 1.8. Hãy xác định : a) Điện trở tương đương R12 của đoạn mạch AB. b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12 vào đoạn mạch như hình 1.9 thì điện trở tương đương R123 của đoạn mạch AC là bao nhiêu? Hướng dẫn: Tóm tắt đầu bài: Cho biết: R1 = 30: R2 = 20, R3 = 12 Tính: a. R1 R2 => R12 = ? b. R1 R2 R3 => R123 = ? Lời giải: a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là : R12 = (). b. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC là : 1R123 = = >R123 = 6 ÔM (Cách khác: Vì R12R3 và R12 = R3 = 12 nên R123 = = 6 Ngày: 03.10.2011 Bài 2: ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN – BIẾN TRỞ A. Mục tiêu: Củng cố ôn tập lại các kiến thức về sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây, tiết diện dây và vật liệu làm dây. Hiểu được cấu tạo, hoạt động, nguyên tắc chế tạo biến trở và sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về điện trở biến trở: Tính các thành phần trong công thức điện trở; sử dụng biến trở trong mạch; các bài tập về định luật Ôm trong đó có sử dụng biến trở… Rèn kỹ năng tính toán. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Điện trở: Điện trở của dây dẫn điện có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn đó: . Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn đó: Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn. Các vật liệu khác nhau thì có điện trở suất khác nhau. Điện trở suất: Kí hiệu: , đọc là rô; đơn vị: .m Công thức điện trở Trong đó: 2. Biến trở. Là một dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc, một trong hai điểm đó có thể di chuyển được trên dây. Hoạt động: khi dịch chuyển điểm tiếp xúc trên dây, tức là chiều dài đoạn dây thay đổi thì điện trở của mạch thay đổi. Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. II. Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai dây dẫn bằng đồng, có cùng tiết diện, dây thứ nhất có điện trở là 2 và có chiều dài 10m, dây thứ hai có chiều dài 30m. Tìm điện trở của dây thứ hai? Hướng dẫn Tóm tắt bài toán. Cho biết: R1 = 2, l1 = 10m, l2 = 30m, 1 = 2, S1= S2 Tính: R2 = ? Sử dụng công thức: Đối với hai dây dẫn đồng chất, tiết diện đều: Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện đều nên: =>R2 = = = 6 Bài 2: Khi đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một biến trở dây quấn dòng điện chạy qua biến trở có cường độ 1,5A. Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở này là bao nhiêu? Biết rằng loại dây dẫn này cứ chiều dài 6m thì có điện trở là 2. Hướng dẫn Tóm tắt bài toán. Cho biết: U = 12V; I = 1,5A.. Tính: = ? biết: R’ = 2, ’ = 6m Lời giải: Tính điện trở của cuộn dây: Từ công thức định luật Ôm: I = => R = = = 8(). Vì dây đồng chất cùng tiết diện nên điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn: => = = = 24(m). Vậy chiều dài của cuộn dây dùng để quấn biến trở là 24m. Bài 3: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 10mm2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây dẫn này. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết: S1 = 10mm2 ; S2 = 30mm2; l1 = l2. Cần tìm: Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất cùng chiều dài: = ; l1 = l2; S1 S2. Cho nên, điện trở của hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của chúng: => =3. hay R1 = 3R2 Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây dẫn thứ 2. Bài 4: Hai dây nhôm có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện 2,5mm2 và có điện trở R1= 330. Hỏi dây thứ hai có tiết diện 12,5mm2 thì có điện trở R2 là bao nhiêu? Tóm tắt bài toán. Cho biết: S1 = 2,5mm2; S2 = 12,5mm2; l1 = l2; R1= 330. Cần tìm: R2 =? Công thức cần sử dụng: Lời giải: Điện trở của dây dẫn thứ hai là: Bài 5: Một dây tóc bóng đèn làm bằng vonfram ở nhiệt độ trong phòng có điện trở 50, có tiết diện tròn đường kính 0,02mm. Hãy tính chiều dài của sợi dây tóc bóng đèn, biết điện trở suất của Vonfram = 5,5.108 .m. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết: R = 50; d = 0,02mm = 0,02.103 m; = 5,5.108 .m Tính: l = ? Lời giải: Tiết diện của dây dẫn vonfram là: S = = = = 3,14.1010 m2. Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: suy ra: = 28,545.102m = 28,545 cm Vậy chiều dài của sợi vonfram làm dây tóc bóng đèn là 28,545cm. Bài 6: Một dây dẫn bằng nikêlin có tiết diện tròn, điện trở suất = 0,4.106 .m.Đặt một hiệu điện thế 220V vào hai đầu dây dẫn ta đo được cường độ dòng điện bằng 2A chạy qua. Tính điện trở của dây và tiết diện của dây dẫn biết rằng dây dẫn có chiều dài 5,5m. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết: = 0,4.106 .m; U = 220V; I = 2A; l= 5,5m Tính: R = ?; S = ? Lời giải: Áp dụng định luật Ôm ta có: R = ; Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: suy ra: . Vậy điện trở của dây dẫn nikêlin bằng 110 và có tiết diện 2.108m2. Bài 7: Vỏ của một biến trở có ghi 47 0,5A. a) Con số 47 0,5A cho biết điều gì? b) Biến trở này chịu được hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu? Hướng dẫn: + Số 47 ghi trên biến trở cho biết giá trị điện trở lớn nhất của biến trở: Rmax= 47 + Số 0,5A ghi trên biến trở cho biết giá trị lớn nhất của cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A. Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu biến trở: Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V). Bài 8: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0.5A. Để sử dụng được nguồn điện có hiệu điện thế là 20V thì phải mắc đèn với biến trở con chạy có tiết diện dây làm biến trở là 0.55mm2 , chiều dài dây 240m. a. Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn có thể sáng bình thường. b. Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của phần biến trở tham gia vào mạch điện có điện trở là bao nhiêu? c. Dây làm biến trở bằng chất gì biết khi đèn sáng bình thường chỉ có 23 biến trở tham gia vào mạch điện. Bài 9: Cho hai bóng đèn trên có ghi: 6V 1A và 6V 0.5A. a. Khi mắc hai đèn đó nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b. Muốn đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở con chạy. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó. Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết U AB = 16.5V. Hỏi giá trị cực đại của biến trở là bao nhiêu? Biết khi đèn sáng bình thường hiệu điện thế và điện trở của đèn là 6V và 12, cường độ dòng điện qua R 2 là 0.2A. Ngày: 15.11.2011 Bài: 3 CÔNG SUẤT ĐIỆN – ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN A. Mục tiêu: 1. Củng cố và hệ thống lại kiến thức cơ bản về công suất điện điện năng, công của dòng điện 2. Rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức về công suất và công của dòng điện để làm bài tập. 3. Học sinh có thái độ yêu thích môn học. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó (công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường) Công thức tính công suất điện: P = U.I = I2 .R = 2. Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng Công của dòng điện sản ra trên một đoạn mạch (hay một dụng cụ) là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Công thức: A = P . t = U.I.t Dụng cụ đo điện năng trong thực tế: Công tơ điện. Một số chỉ trên công tơ điện là 1kW.h 1kWh = 3,6. 106J. II. Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W. a. Nêu ý nghĩa của các con số ghi trên bóng đèn. b. Tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của đèn. Tóm tắt: Đ: (12V 6W) a) Ý nghĩa số 12V 6W a) I đm = ? R = ? Giải a) 12V là hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường. Khi đó đèn tiêu thụ công suất là 6W. b) Cường độ dòng điện định mức của đèn là Từ công thức: P = U.I I = Điện trở của đèn là: Từ công thức: P = Đáp số: I = 0,5A ; R = 24 . Bài 2: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W, trên một đèn ghi 110V – 100W. a. Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không? Tại sao? b. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường ta phải mắc thêm một biến trở. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở của biến trở khi đó. Giải a. Nếu mắc đèn và bàn là nối tiếp và mắc vào mạch điện có HĐT 220V thì đèn và bàn là hoạt động không bình thường, đèn sẽ hỏng còn bàn là sẽ ngừng hoạt động vì mạch hở. Bởi vì: Khi đó R m = R đ + R bl = 1102 100 + 1102 550 = 143 (). I đ = I bl = U mR m = 220143 1,528A. Mà cường độ dòng điện định mức của đèn và bàn là lần lượt là: I đmđ = 100110 0,91 (A); I đmbl = 550110 = 5 (A). Vậy: I đ > I đmđ nên đèn sẽ hỏng; I bl < I đmbl mặc dù bàn là không hỏng nhưng do đèn hỏng nên làm cho mạch hở, dòng điện không qua đèn nên bàn là ngừng hoạt động. b. Sơ đồ mạch điện như hình sau: Giá trị của biến trở: R = U RI R = U đmđI đmblI đmdd R = 11050,91 27 () Bài 3: Một gia đình dùng điện dùng 3 bóng đèn loại 220V 30W, 1 bóng đèn loại 220V 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V 1kW, 1 ấm điện loại 220V 1kW, một TV loại 220V 60W, 1 bàn là loại 220V 1000W. Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng (30 ngày), biết mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4h, nồi cơm điện là 1h, ấm điện là 30 phút, TV là 6h, bàn là là 1h. Mạng điện gia đình đó sử dụng có HĐT là 220V, giá tiền 1kW.h là 600đ nếu số điện dùng không quá 100kW.h và 1000đ nếu số điện dùng trên 100kW.h và không quá 150kW.h. Giải Điện năng tiêu thụ của gia đình đó trong một tháng là: A 1ngày = A đ + A ấm + A nc + A tv + A bl = = P đ1. t đ1 + P đ2 . t đ2 + P nc . t nc + P ấm . t ấm + P TV .t TV + P bl . t bl = = 3 . 0,03 . 4 + 0,1 . 4 + 1 . 1 + 1 . 0,5 + 0,06 . 6 + 1 . 1 = 3,62(kW.h). A 1tháng = 30 . A 1ngày = 30 . 3,62 = 108,6(kW.h). Vậy số tiền điện phải trả là: T = 100 . 600 + 8,6 . 1000 = 68600đ . Bài 3: Trên một bóng đèn có ghi: 220V 100W. a. Tính điện trở của đèn. b. Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Tính công suất của đèn khi đó. c. Tnhs điện năng mà đèn sử dụng trong 10h. (Trong trường hợp ở câu b.). Giải a. Điện trở của đèn: R = U2 đmP đm = 2202 100 = 484 (). b. Công suất của đèn khi dùng với HĐT 200V: P = U2 R = 2002 484 82,6(W). c. Điện năng mà đèn tiêu thụ trong 10h là: A = P . t = 82,6 . 36000 = 2973600 (J). Bài 4: Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim loại. Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A. a. Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. b. Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch. c. Tính công suất điện của mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h. d. Để có công suất của cả đoạn mạch là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi mắc song song với đoạn dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên. Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó. Giải a. Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 4 + 2 = 6 (A). b. Điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch là: R 1 = 1204 = 3(); R 2 = 1202 = 60 (); R = 30.6030+60 = 20 (). c. Công suất điện của cả mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h: P = 120.6 = 720W. A = 720.5.3600 = 12960000(J) = 12960(kJ). d. Điện trở của đoạn dây bị cắt: I S = P SU = 800120 = 406 (A). R S = UI S = 120.640 = 18 (). Mà R S = 30.R 2s30+R 2s 18(30 + R 2S) = 30. R 2S R 2s = 45 (). Vậy R cắt = R 2 R 2S = 60 45 = 15 (). Ngày: 22.12.2011 Bài 4: ĐỊNH LUẬT JUN LENXƠ A. Mục tiêu: Ôn tập, củng cố lại các kiến thức về định luật Jun Lenxơ. Rèn luyện kỹ năng vận dụng định luật Jun Lenxơ để giải các bài toán vật lý lien quan, nhất là các bài toán giải thích hiện tượng và bài toán nấu nước. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Định luật: Định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng diện chạy qua dây dẫn. Công thức của định luật: Q = I2 Rt Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn Đơn vị do là Ampe (A); R là điện trở của dây dẫn Đơn vị đo là Ôm (); t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn Đơn vị đo là giây (s); Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t Đơn vị đo l
Ngày: 03.10.2011 Bài 1: ĐỊNH LUẬT ÔM A Mục tiêu: - Ôn tập lại cho học sinh kiến thức định luật Ôm tổng quát, định luật Ôm áp dụng cho loại đoạn mach: nối tiếp, song song, hỗn hợp; đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện - Rèn luyện kỹ giải tập đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song đoạn mạch hỗn hợp - Rèn kỹ tính toán B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện thế: - Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn - Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện đường thẳng qua gốc tọa độ Định luật Ôm: - Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây tỉ lệ nghịch với điện trở dây - Hệ thức định luật: I= Trong đó: I cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - đơn vị đo Ampe (A) U hiệu điện đặt vào hai đầu dây - đơn vị đo Vôn (V) R điện trở dây - Đơn vị đo Ôm (Ω) Đoạn mạch nối tiếp: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Được biểu diễn hình vẽ: Hình 1.1 Trong đó: R ; R điện trở I1 R1 I2 R2 UAB hiệu điện hai đầu đoạn mạch, U U U1 hiệu điện hai đầu điện trở R1; IAB UAB U2 hiệu điện hai đầu điện trở R2; I1, I2 cường độ dòng điện qua điện A B trở R1 ,R Khi đó: Hình 1.1 - Cường độ dòng điện đoạn mạch có giá trị điểm: IAB = I1 = I - Hiệu điện hai đầu đoạn mạch tổng hiệu điện giữ hai đầu điện trở thành phần: UAB = U1 + U2 - Điện trở tương đương đoạn mạch mắc nối tiếp tổng điện trở thành phần: RAB = R1 + R2 + Đối với mạch điện gồm điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 Đoạn mạch song song: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn hình vẽ: Hình 1.2 Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2; UAB hiệu điện hai đầu đoạn mạch, U1 hiệu điện hai đầu điện trở R1; U2 hiệu điện hai đầu điện trở R2; I , I cường độ dòng điện chạy qua điện trở R, R Thì: - Cường độ dòng điện mạch tổng cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch rẽ: I = I1 + I - Hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc song song hiệu điện hai đầu đoạn mạch thành phần: U = U = U2 - Nghịch đảo điện trở tương đương đoạn mạch mắc song song tổng nghịch đảo điện trở thành phần: I R 1 R1 R = + => R td = R1 + R R td R1 R I + Trong đoạn mạch điện gồm điện trở mắc song song: I = I1 + I2 + I3 U = U = U2 = U3 R I A 1 1 = + + R td R1 R R U B Hình 1.2 Chú ý: - Từ công thức định luật Ôm I = suy R = U = I.R theo toán học nhiên không khẳng định R phụ thuộc vào U, I U phụ thuộc vào I R - Ngoài đơn vị đo điện trở Ôm có đơn vị bội KilôÔm (kΩ) MêgaÔm (MΩ): kΩ = 1000Ω; MΩ = 1000kΩ = 1000000Ω = 10Ω II Bài tập vân dụng: R1 A Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ (Hình 1.3): M N K Điện trở R1 = 10Ω; hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 12V Hình 1.3 a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1 b) Giữ nguyên UMN = 12V, thay điện trở R1 điện trở R2, Ampe kế giá trị I = I1 Tính điện trở R2 * Hướng dẫn: - Tóm tắt toán Cho UMN = 12V; R1 = 10Ω; I = I1 Tính: a) I1 =? b) R2 =? - Lời giải: a) Vì điện trở ampe kếvôn nhỏ nên hiệu điện UMN hiệu điện hai đầu điện trở R1 U 12 Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là: I1= R = 10 = 1, (A) b) Từ công thức định luật Ôm: I = U MN 12 U => R = I = 0,6 = 20 (Ω) R 2 (Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua điện trở tỉ lệ nghịch với độ lớn điện trở Khi thay điện trở R điện trở R2 cường độ dòng điện I2 chạy qua điện trở R2 giảm nửa, chứng tỏ R2 lớn gấp lần R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 Ω.) Bài 2: Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở dây dẫn vôn kế Ampe kế lý tưởng 1) Đánh dấu chốt dương chốt âm vôn kế ampe kế sơ đồ 2) Vôn kế có giới hạn đo 10V 50 vạch chia Ampe kế có giới hạn đo 0,3A 30 vạch chia Khi tiến hành thí nghiệm người ta thu bảng kết sau: Lần đo lần lần lần lần lần Vạch chia vôn kế 30 35 38 40 45 Vạch chia ampe kế 12 14 15 16 18 a) Điền vào bảng giá trị hiệu điện thế, cường độ dòng điện điện trở dây dẫn qua lần đo Lần đo lần Lần lần lần lần Hiệu điện (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở dây dẫn ( Ω ) b) Tính giá trị trung bình điện trở cần đo Hướng dẫn: R + Lời giải: A 1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế vôn kế cực + V dương vôn kế, ampe kế mắc với cực dương K + nguồn điện cực âm vôn kế, ampe kế M N mắc với cực âm nguồn điện.Vì mạch điện mắc Hình 1.4 theo sơ đồ hình 1.5 2) a Xác định giá trị hiệu điện thế, cường độ dòng điện điện trở dây dẫn: - Tính giá trị vạch chia tương ứng với giá trị đo vôn kế ampe kế Vôn kế có giới hạn đo 10V chia thành 50 vạch, vạch chia vôn kế tương ứng với số đo vôn là: 10V/50vạch = 0,2V Ampe kế có giới hạn đo 0,3A chia thành 30 vạch, vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A/30 vạch = 0,01A - Tính giá trị hiệu điện cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc đồng hồ lần đo: U = số vạch vôn kế x 0,2V; I = số vạch ampe kế x 0,01A - Tính giá trị điện trở lần đo công thức định luật Ôm: R = Ta có bảng giá trị: Lần đo Hiệu điện (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở dây dẫn ( Ω ) U I lần lần lần lần lần 7,6 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 50 50 50,7 50 50 b Giá trị trung bình cộng điện trở R: R= R1 + R + R + R + R 50 + 50 + 50,7 + 50 + 50 = = 50,14 (Ω) 5 Bài 3: Ba bóng đèn giống có hiệu điện định mức 12V Mắc chúng nối tiếp với thành đoạn mạch đặt hiệu điện thế 24V vào hai đầu đoạn mạch a Tìm hiệu điện hai đầu bóng đèn Đ b Các đèn sáng nào? Tại sao? Đ Đ - Tóm tắt toán X X X Cho: Uđ = 12V; U = 24V Tìm: U1 = ?; U = ?; U3 = ? - Lời giải: K A B a Vì ba đèn có hiệu điện định mức nên điện trở chúng U R1 = R2 = R3 = R Điện trở tương đương đoạn mạch đèn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch tính theo định luật Ôm: I = U U = Rtd 3R U U 24 R1 = = = 8(V) 3R 3 U U 24 Hiệu điện hai đầu bóng đèn là: U2 = I.R2 = R2 = = = 8(V) 3R 3 U U 24 Hiệu điện hai đầu bóng đèn là: U3 = I.R3 = R3 = = = 8(V) 3R 3 Hiệu điện hai đầu bóng đèn là: U1 = I.R1 = Vậy hiệu điện hai đầu bóng đèn có giá trị hiệu điện hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V b Cả ba bóng đèn sáng yếu bình thường hiệu điện đặt vào bóng đèn nhỏ hiệu điện định mức bóng đèn Cách giải khác: Vì điện trở giống mắc nối tiếp nên hiệu điện đầu đèn có giá trị Ta có: U1 = U2 = U3 = U 24 = = 8V 3 Bài 4: R1 Cho điện trở R1 = 30Ω:R2 = 20Ω mắc song A B song với sơ đồ hình 1.8 Hãy xác định : R2 a) Điện trở tương đương R12 đoạn mạch Hình 1.8 AB b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12Ω vào đoạn mạch hình 1.9 điện trở tương đương R123 đoạn mạch AC bao nhiêu? R1 Hướng dẫn: - Tóm tắt đầu bài: C R2 A Cho biết: R1 = 30Ω: R2 = 20Ω, R3 = 12Ω R3 Tính: a R1 // R2 => R12 = ? b R1 //R2 // R3 => R123 = ? Hình 1.9 - Lời giải: a Điện trở tương đương đoạn mạch AB : R1.R 30.20 R12 = R + R = 30 + 20 = 12 (Ω) b Điện trở tương đương đoạn mạch AC : 1 1 1 100 /1/R123 = R + R + R = 30 + 20 + 12 = 600 = >R123 = ÔM (Cách khác: Vì R12//R3 R12 = R3 = 12Ω nên R123 = R3 = 6Ω Ngày: 03.10.2011 Bài 2: ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN – BIẾN TRỞ A Mục tiêu: - Củng cố - ôn tập lại kiến thức phụ thuộc điện trở vào chiều dài dây, tiết diện dây vật liệu làm dây Hiểu cấu tạo, hoạt động, nguyên tắc chế tạo biến trở sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dòng điện mạch - Rèn luyện kỹ giải tập điện trở - biến trở: Tính thành phần công thức điện trở; sử dụng biến trở mạch; tập định luật Ôm có sử dụng biến trở… - Rèn kỹ tính toán B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Điện trở: - Điện trở dây dẫn điện có tiết diện làm từ loại vật liệu R1 l1 tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn đó: R = l 2 - Điện trở dây dẫn điện phụ thuộc có chiều dài làm từ R1 S2 loại vật liệu tỷ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn đó: R = S - Điện trở dây dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn Các vật liệu khác có điện trở suất khác - Điện trở suất: Kí hiệu: ρ , đọc rô; đơn vị: Ω.m - Công thức điện trở R: điện trở dây dẫn; đơn vị: Ω l R = ρ Trong đó: ρ: điện trở suất; đơn vị: Ω.m l: chiều dài dây dẫn; đơn vị: m S S: tiết diện dây dẫn; đơn vị: m2 Biến trở - Là dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc, hai điểm di chuyển dây Hoạt động: dịch chuyển điểm tiếp xúc dây, tức chiều dài đoạn dây thay đổi điện trở mạch thay đổi - Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện mạch II Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai dây dẫn đồng, có tiết diện, dây thứ có điện trở Ω có chiều dài 10m, dây thứ hai có chiều dài 30m Tìm điện trở dây thứ hai? Hướng dẫn - Tóm tắt toán Cho biết: R1 = 2Ω, l1 = 10m, l2 = 30m, ρ1 = ρ2, S1= S2 Tính: R2 = ? R l 1 - Sử dụng công thức: Đối với hai dây dẫn đồng chất, tiết diện đều: R = l 2 R l R l 1 - Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện nên: R = l =>R2 = l 2 = 2.30 = 6Ω 10 Bài 2: Khi đặt hiệu điện 12V vào hai đầu biến trở dây quấn dòng điện chạy qua biến trở có cường độ 1,5A Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở bao nhiêu? Biết loại dây dẫn chiều dài 6m có điện trở 2Ω Hướng dẫn - Tóm tắt toán Cho biết: U = 12V; I = 1,5A Tính: l = ? biết: R’ = 2Ω, l ’ = 6m - Lời giải: Tính điện trở cuộn dây: Từ công thức định luật Ôm: I = 12 U U => R = = 1,5 = 8(Ω) R I Vì dây đồng chất tiết diện nên điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài R l 8.6 Rl , = l dây dẫn: ' ' => = ' = = 24(m) R l R Vậy chiều dài cuộn dây dùng để quấn biến trở 24m Bài 3: Hai dây đồng có chiều dài, dây thứ có tiết diện 10mm 2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2 Hãy so sánh điện trở hai dây dẫn + Hướng dẫn: - Tóm tắt toán Cho biết: S1 = 10mm2 ; S2 = 30mm2; l1 = l2 R Cần tìm: R = ? - Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất chiều dài: ρ1 = ρ2 ; l1 = l2; S1 ≠ S2 Cho nên, R1 S2 R1 30 điện trở hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện chúng: R = S => R = =3 hay 10 2 R1 = 3R2 Vậy điện trở dây dẫn thứ gấp ba lần điện trở dây dẫn thứ Bài 4: Hai dây nhôm có chiều dài Dây thứ có tiết diện 2,5mm có điện trở R1= 330Ω Hỏi dây thứ hai có tiết diện 12,5mm2 có điện trở R2 bao nhiêu? - Tóm tắt toán Cho biết: S1 = 2,5mm2; S2 = 12,5mm2; l1 = l2; R1= 330Ω Cần tìm: R2 =? R S - Công thức cần sử dụng: R = S - Lời giải: Điện trở dây dẫn thứ hai là: R2 = R S1 330.2,5 = = 66Ω S2 12,5 Bài 5: Một dây tóc bóng đèn làm vonfram nhiệt độ phòng có điện trở 50Ω, có tiết diện tròn đường kính 0,02mm Hãy tính chiều dài sợi dây tóc bóng đèn, biết điện trở suất Vonfram ρ = 5,5.10-8 Ω.m + Hướng dẫn: - Tóm tắt toán Cho biết: R = 50Ω; d = 0,02mm = 0,02.10-3 m; ρ = 5,5.10-8 Ω.m Tính: l = ? - Lời giải: Tiết diện dây dẫn vonfram là: d 3,14 ( 0, 02.10−3 ) π S =π r = ÷ = 2 2 = 3,14.10-10 m2 Từ công thức tính điện trở dây dẫn: R.S 50.3,14.10−10 l l = ≈ 28,545.10-2m = 28,545 cm R = ρ suy ra: = ρ S 5,5.10−8 Vậy chiều dài sợi vonfram làm dây tóc bóng đèn 28,545cm Bài 6: Một dây dẫn nikêlin có tiết diện tròn, điện trở suất ρ = 0,4.10-6 Ω.m.Đặt hiệu điện 220V vào hai đầu dây dẫn ta đo cường độ dòng điện 2A chạy qua Tính điện trở dây tiết diện dây dẫn biết dây dẫn có chiều dài 5,5m + Hướng dẫn: - Tóm tắt toán Cho biết: ρ = 0,4.10-6 Ω.m; U = 220V; I = 2A; l= 5,5m Tính: R = ?; S = ? - Lời giải: Áp dụng định luật Ôm ta có: R= U 220 = = 110Ω ; I Từ công thức tính điện trở dây dẫn: R=ρ l ρl 5,5.0,4.10 −6 = 2.10 −8 m suy ra: S = = S R 110 Vậy điện trở dây dẫn nikêlin 110Ω có tiết diện 2.10-8m2 Bài 7: Vỏ biến trở có ghi 47Ω - 0,5A a) Con số 47Ω - 0,5A cho biết điều gì? b) Biến trở chịu hiệu điện tối đa bao nhiêu? Hướng dẫn: + Số 47Ω ghi biến trở cho biết giá trị điện trở lớn biến trở: Rmax= 47Ω + Số 0,5A ghi biến trở cho biết giá trị lớn cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A Hiệu điện tối đa đặt vào hai đầu biến trở: Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V) Bài 8: Một bóng đèn có hiệu điện định mức 12V cường độ dòng điện định mức 0.5A Để sử dụng nguồn điện có hiệu điện 20V phải mắc đèn với biến trở chạy có tiết diện dây làm biến trở 0.55mm, chiều dài dây 240m a Vẽ sơ đồ mạch điện cho đèn sáng bình thường b Khi đèn sáng bình thường điện trở phần biến trở tham gia vào mạch điện có điện trở bao nhiêu? c Dây làm biến trở chất biết đèn sáng bình thường có biến trở tham gia vào mạch điện Bài 9: Cho hai bóng đèn có ghi: 6V - 1A 6V - 0.5A a Khi mắc hai đèn nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b Muốn đèn sáng bình thường ta phải dùng thêm biến trở chạy Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có tính điện trở biến trở tham gia vào mạch A R Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: X Biết U = 16.5V Hỏi giá trị cực đại A B biến trở bao nhiêu? Biết đèn sáng bình R thường hiệu điện điện trở đèn 6V 12Ω, cường độ dòng điện qua R 0.2A Ngày: 15.11.2011 Bài: CÔNG SUẤT ĐIỆN – ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN A Mục tiêu: Củng cố hệ thống lại kiến thức công suất điện- điện năng, công dòng điện Rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức công suất công dòng điện để làm tập Học sinh có thái độ yêu thích môn học B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Số oát ghi dụng cụ điện cho biết công suất định mức dụng cụ (công suất điện dụng cụ hoạt động bình thường) - Công thức tính công suất điện: P = U.I = I2 R = U2 R Năng lượng dòng điện gọi điện - Công dòng điện sản đoạn mạch (hay dụng cụ) số đo lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ để chuyển hóa thành dạng lượng khác - Công thức: A = P t = U.I.t - Dụng cụ đo điện thực tế: Công tơ điện - Một số công tơ điện 1kW.h 1kWh = 3,6 106J II Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W a Nêu ý nghĩa số ghi bóng đèn b Tính cường độ dòng điện định mức điện trở đèn Tóm tắt: Đ: (12V- 6W) a) Ý nghĩa số 12V- 6W a) I = ? R = ? Giải a) 12V hiệu điện định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường Khi đèn tiêu thụ công suất 6W b) Cường độ dòng điện định mức đèn Từ công thức: P = U.I ⇒ I = P = = 0,5( A) U 12 Điện trở đèn là: U2 U 12 →R= = = 24Ω R P Đáp số: I = 0,5A ; R = 24 Ω Từ công thức: P = Bài 2: Trên bàn có ghi 110V – 550W, đèn ghi 110V – 100W a Nếu mắc bàn nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện 220V đèn bàn có hoạt động bình thường không? Tại sao? b Muốn đèn bàn hoạt động bình thường ta phải mắc thêm biến trở Hãy vẽ sơ đồ mạch điện tính giá trị điện trở biến trở Giải a Nếu mắc đèn bàn nối tiếp mắc vào mạch điện có HĐT 220V đèn bàn hoạt động không bình thường, đèn hỏng bàn ngừng hoạt động mạch hở Bởi vì: Khi R = R + R = + = 143 (Ω) I = I = = ≈ 1,528A Mà cường độ dòng điện định mức đèn bàn là: I = ≈ 0,91 (A); I = = (A) Vậy: I > I nên đèn hỏng; I < I bàn không hỏng đèn hỏng nên làm cho mạch hở, dòng điện không qua đèn nên bàn ngừng hoạt động b Sơ đồ mạch điện hình sau: Giá trị biến trở: B Bàn Đ R= = A X ⇒ R = ≈ 27 (Ω) Bài 3: Một gia đình dùng điện dùng bóng đèn loại 220V - 30W, bóng đèn loại 220V - 100W, nồi cơm điện loại 220V - 1kW, 1R ấm điện loại 220V - 1kW, TV loại 220V - 60W, bàn loại 220V - 1000W Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả tháng (30 ngày), biết ngày thời gian dùng điện của: đèn 4h, nồi cơm điện 1h, ấm điện 30 phút, TV 6h, bàn là 1h Mạng điện gia đình sử dụng có HĐT 220V, giá tiền 1kW.h 600đ số điện dùng không 100kW.h 1000đ số điện dùng 100kW.h không 150kW.h Giải Điện tiêu thụ gia đình tháng là: A=A+A+A+A+A= = P t + P t + P t + P t + P t + P t = = 0,03 + 0,1 + + 0,5 + 0,06 + = 3,62(kW.h) A = 30 A = 30 3,62 = 108,6(kW.h) Vậy số tiền điện phải trả là: T = 100 600 + 8,6 1000 = 68600 Bài 3: Trên bóng đèn có ghi: 220V - 100W a Tính điện trở đèn b Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện 200V độ sáng đèn nào? Tính công suất đèn c Tnhs điện mà đèn sử dụng 10h (Trong trường hợp câu b.) Giải a Điện trở đèn: R = = = 484 (Ω) b Công suất đèn dùng với HĐT 200V: P = = ≈ 82,6(W) c Điện mà đèn tiêu thụ 10h là: A = P t = 82,6 36000 = 2973600 (J) Bài 4: Giữa hai điểm A B có hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dây kim loại Cường độ dòng điện qua dây thứ 4A, qua dây thứ hai 2A a Tính cường độ dòng điện mạch b Tính điện trở dây điện trở tương đương mạch c Tính công suất điện mạch điện tiêu thụ 5h d Để có công suất đoạn mạch 800W người ta phải cắt bớt đoạn đoạn dây thứ hai mắc song song với đoạn dây thứ vào hiệu điện nói Hãy tính điện trở đoạn dây bị cắt Giải a Cường độ dòng điện qua mạch là: I = + = (A) 10 b Điện trở dây điện trở tương đương mạch là: R = = 3(Ω); R = = 60 (Ω); R = = 20 (Ω) c Công suất điện mạch điện tiêu thụ 5h: P = 120.6 = 720W A = 720.5.3600 = 12960000(J) = 12960(kJ) d Điện trở đoạn dây bị cắt: I = = = (A) ⇒ R = = = 18 (Ω) Mà R = ⇔ 18(30 + R) = 30 R ⇔ R = 45 (Ω) Vậy R = R - R = 60 - 45 = 15 (Ω) Ngày: 22.12.2011 Bài 4: ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ A Mục tiêu: - Ôn tập, củng cố lại kiến thức định luật Jun - Lenxơ - Rèn luyện kỹ vận dụng định luật Jun - Lenxơ để giải toán vật lý lien quan, toán giải thích tượng toán nấu nước B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Định luật: 11 - Định luật: Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở dây dẫn thời gian dòng diện chạy qua dây dẫn - Công thức định luật: Q = IRt Trong đó: - I cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị Ampe (A); - R điện trở dây dẫn - Đơn vị đo Ôm (Ω); - t thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị đo giây (s); - Q nhiệt lượng tỏa dây dẫn thời gian t -Đơn vị đo Jun (J) Mối quan hệ đơn vị Jun(J) đơn vị calo(cal): 1Jun = 0.24calo; 1calo = 4.18Jun II Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bếp điện hoạt động hiệu điện 220V a Tính thời gian tỏa dây dẫn bếp thời gian 25 phút theo đơn vị Jun đơn vị calo Biết điện trở 50Ω b Nếu dùng nhiệt lượng để dun sôi lít nước từ 20C Biết nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước 4200J/kg.K 1000kg/m (Bỏ qua mát nhiệt) Giải a Nhiệt lượng tỏa dây dẫn 25 phút là: Q = IRt = t = 25.60 = 1452000 (J) = 348480 (cal) b Lượng nước đun sôi nhệt lượng là: Q = mc∆t - mc(t - t) ⇒ m = = ≈ 4.32 (kg) ⇒ Thể tích nước V = 4.32 lít Bài 2: Người ta đun sôi lít nước ấm điện nhôm có khối lượng 250g 40 phút Tính hiệu suất ấm, biết ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện nguồn 220V Cho nhiệt dung riêng nước nhôm 4200J/kg.K 880J/kg.K Giải Nhiệt lượng ấm nước thu: Q = (m c + m c) (100 - 20) = (5.4200 + 0.25.880) 80 = 1697600 (J) Nhiệt lượng ấm điện tỏa ra: Q = P.t = 1000.40.60 = 2400000 (J) Vậy hiệu suất bếp là: H = = ≈ 71% Bài 3: Có hai điện trở: R = 20Ω R = 60Ω Tính nhiệt lượng tỏa điện trở hai điện trở thời gian khi: a R mắc nối tiếp với R vào nguồn điện có hiệu điện 220V b R mắc song song với R mắc vào nguồn điện có hiệu điện 220V c Có nhận xét hai kết trên? Giải a Nhiệt lượng tỏa R, R hai điện trở mắc nối tiếp: ⇒ Q =3 Q Cường độ dòng điện: I = I = I = = = 2,75 (A) Q = IRt = 2,75.20.3600 = 544500 (J); Q = 3Q = 3.544500 = 1633500 (J); Q = Q + Q = 544500 + 1633500 = 2178000 (J) Hay Q = t = 3600 = 2178000 (J) 12 b Nhiệt lượng tỏa R, R hai điện trở mắc song song : ⇒ Q’ = 3Q’; Q’ = t = 3600 = 2904000 (J) ; ⇒ Q’ = 3Q’ = 2904000 = 8712000 (J) ; ⇒ Q = Q’ + Q’ = 8712000 + 2904000 = 11616000 (J) Hay Q = = = 11616000 (J) c Khi hai điện trở mắc nối tiếp, điện trở lớn gấp lần điện trở nhiệt lượng tỏa điện trở lớn gấp nhiêu lần nhiệt lượng tỏa điện trở Khi hai điện trở mắc song song, điện trở gấp lần điện trở nhiệt lượng tỏa điện trở lại nhỏ gấp nhiêu lần nhiệt lượng tỏa điện trở Khi hai điện trở mắc nối tiếp nhiệt lượng tỏa chúng nhỏ hai điện trở mắc song song (với hiệu điện không đổi) Bài 4: Dùng bếp điện có hai dây điện trở R R để đun sôi lượng nước Nếu dùng dây thứ sau 25 phút nước sôi; dùng dây thứ hai sau 10 phút nước sôi Hỏi sau lượng nước sôi dùng hai dây khi: a Mắc R nối tiếp với R b Mắc R song song với R Coi hiệu điện nguồn không đổi Giải Nhiệt lượng để đun sôi nước là: Khi dùng R: Q = t ⇒ t = (1) Khi dùng R: Q = t ⇒ t = (2) Từ (1) (2) suy ra: = ⇒ R = 2,5R a Thời gian đun sôi nước dùng R nối tiếp R là: Q= t= t⇒t= (3) Từ (2) (3) suy ra: t = 3,5.t = 3,5.10 = 35 (phút) b Thời gian đun sôi nước dùng R song song R là: Q = t = t ⇒ t = (4) Từ (2) (4) suy ra: t = 1,4.t ⇒ t ≈ (phút) Bìa 5: Trên dây điện trở dùng để đun nước có ghi 220V - 484W Người ta dùng dây điện trở hiệu điện 200V để đun sôi lít nước từ 30C đựng nhiệt lượng kế a Tính cường độ dòng điện qua điện trở b Sau 25 phút nước nhiệt lượng kê sôi chưa? c Tính lượng nước nhiệt lượng kế để sau 25 phút nước sôi Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, bỏ qua mát nhiệt Giải a Cường độ dòng điện qua điện trở là: Điện trở R = = 100 (Ω) ⇒ I = = (A) b Nhiệt lượng tỏa điện trở 25 phút là: Q = t = 25.60 = 600000 (J); Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước nhiệt lượng kế là: Q = m.c(100 - 30) = 4.4200.70 = 1176000 (J) Ta thấy Q < Q nên nước nhiệt lượng kế chưa sôi c Lượng nước nhiệt lượng kế sôi 25 phút là: 13 M = ≈ (kg) ⇒ V = lít Ngày: 14.02.2012 Bài 5: NAM CHÂM - TỪ TRƯỜNG A Mục tiêu: - Củng cố lại kiến thức nam châm, từ trường nam châm; đường sức từ; quy tắc xác định chiều đường sức từ; quy tắc nắm tay phải; lực điện từ; quy tắc bàn tay trái - Vận dụng kiến thức để giải số tập nam châm - Từ trường B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Nam châm vĩnh cửu * Đặc điểm: - Hút sắt bị sắt hút (ngoài hút niken, coban…) - Luôn có hai cực, cực Bắc (N) sơn đỏ cực Nam (S) sơn xanh trắng - Nếu để hai nam châm lại gần cực tên đẩy nhau, cực khác tên hút * Kim nam châm: Luôn hướng Bắc-Nam địa lý (la bàn) * Ứng dụng: Kim nam châm, labàn, Đi-na-mô xe đạp, Loa điện (loa điện có hai loại nam châm), động điện đơn giản, máy phát điện đơn giản… 2: Tác dụng từ dòng điện – Từ trường * Thí nghiệm Ơxtet: Đặt dây dẫn song song với kim nam châm Cho dòng điện chạy qua dây dẫn, kim nam châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu ⇒ có lực tác dụng lên kim nam châm (lực từ) * Kết luận: Dòng điện chạy qua dây dẫn thẳng hay dây dẫn có hình dạng gây tác dụng lực (lực từ) lên kim NC đặt gần Ta nói dòng điện có tác dụng từ * Từ trường: không gian xung quanh NC, xung quanh dòng điện có khả tác dụng lực từ lên kim NC đặt * Cách nhận biết từ trường: Nơi không gian có lực từ tác dụng lên kim NC (làm kim nam châm lệch khỏi hướng Bắc-Nam) nơi có từ trường 3) Từ phổ - đường sức từ 14 a Từ phổ: hình ảnh cụ thể đường sức từ, thu từ phổ rắc mạt sắt lên nhựa đặt từ trường gõ nhẹ b Đường sức từ (ĐST): - Mỗi ĐST có chiều xác định Bên NC, ĐSTcó chiều từ cực Bắc (N), vào cực Nam (S) NC - Nơi từ trường mạnh ĐST dày, nơi từ trường yếu ĐST thưa Từ trường ống dây có dòng điện chạy qua a Từ phổ, Đường sức từ ống dây có dòng điện chạy qua: - Từ phổ bên ống dây có dòng điện chạy qua bên NC giống - Trong lòng ống dây có đường mạt sắt xếp gần song song với b Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, đặt cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua vòng dây ngón tay choãi chiều ĐST lòng ống dây Sự nhiễm từ sắt, thép – Nam châm điện a Sự nhiễm từ sắt thép: * Sắt, thép, niken, côban vật liệu từ khác đặt từ trường, bị nhiễm từ * Sau bị bị nhiễm từ, sắt non không giữ từ tính lâu dài, thép giữ từ tính lâu dài b Nam châm điện: - Cấu tạo: Cuộn dây dẫn, lõi sắt non - Các cách làm tăng lực từ nam châm điện: + Tăng cường độ dòng điện chạy qua vòng dây + Tăng số vòng dây cuộn dây Ứng dụng NC điện: Ampe kế, rơle điện từ, rơle dòng, loa điện (loa điện có hai loại nam châm), máy phát điện kĩ thuật, động điện kĩ thuật, cần cẩu, thiết bị ghi âm, chuông điện… a Loa điện: - Cấu tạo: Bộ phận loa điện : Ống dây L, nam châm chữ E, màng loa M Ống dây dao động dọc theo khe nhỏ hai từ cực NC - Hoạt động: Trong loa điện, dòng điện có cường độ thay đổi truyền từ micrô qua phận tăng âm đến ống dây ống dây dao động.Phát âm Biến dao động điện thành âm b Rơle điện từ: - Rơle điện từ thiết bị tự động đóng, ngắt mạch điện, bảo vệ điều khiển làm việc mạch điện - Bộ phận chủ yếu rơle gồm nam châm điện) sắt non c Rơ le dòng - Rơle dòng thiết bị tự động ngắt mạch điện bảo vệ động cơ, thường mắc nối tiếp với động Lực điện từ a .Tác dụng từ trường lên dây dẫn có dòng điện: - Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt từ trường, không song song với ĐST chịu tác dụng lực điện từ b Quy tắc bàn tay trái 15 - Đặt bàn tay trái cho ĐST hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến tay hướng theo chiều dòng điện ngón tay choãi 90 chiều lực điện từ 8: Động điện chiều a Cấu tạo động điện chiều đơn giản - ĐCĐ có hai phận NC tạo từ trường (Bộ phận đứng yên – Stato) khung dây dẫn cho dòng điện chạy qua (Bộ phận quay – Rôto) - Chuyển hóa lượng: Điện -> b Động điện chiều KT: - Trong ĐCĐ kĩ thuật, phận tạo từ trường NC điện (Stato) - Bộ phận quay (Rôto) ĐCĐ kĩ thuật gồm nhiều cuộn dây đặt lệch song song với trục khối trụ làm thép kĩ thuật ghép lại S N II Bài tập vận dụng: Bài 1: Biết định hướng kim nam châm đặt Bên cạnh ống dây vẽ bên Hãy xác định cực ống dây chiều dòng điện chạy qua vòng dây Bài 2: Khung dây dẫn ABCD quay quanh trục OO’ có dòng điện chiều cường độ I chạy qua, đặt từ trường hai cực nam châm Vẽ chiều lực điện từ tác dụng lên cạnh AB, CD trường hợp Khung dây ABCD vị trí hình quay nào? Muốn cho khung quay tròn phải làm gì? A + D A + S O N S O O S N N + A D D 16 Ngày: 14.02.2012 Bài 6: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ ỨNG DỤNG A Mục tiêu: - Củng cố kiến thức về: tượng cảm ứng điện từ; dòng điện xoay chiều; ứng dụng máy phát điện; máy biến thế; truyền tải điện xa - Rèn luyện kỹ giải số tập máy phát điện, máy biến truyền tải điện xa B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Hiện tượng cảm ứng điện từ: a Cấu tạo hoạt động đinamô xe đạp - Cấu tao: Nam châm cuộn dây dẫn - Hoạt động: Khi núm quay nam châm quay theo, xuất dòng điện cuộn dây làm đèn sáng b Dùng NC để tạo dòng điện: - Dùng NC vĩnh cửu: Dòng điện xuất cuộn dây dẫn kín ta đưa cực nam châm lại gần hay xa đầu cuộn dây ngược lại - Dùng NC điện: Dòng điện xuất cuộn dây dẫn kín thời gian đóng ngắt mạch điện NC điện, nghĩa thời gian dòng điện NC điện biến thiên c Hiện tượng cảm ứng điện từ: - Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S cuộn dây biến thiên, cuộn dây xuất dòng điện Dòng điện gọi dòng điện cảm ứng Hiện tượng xuất dòng điện cảm ứng gọi tượng cảm ứng điện từ - Có thể dùng đèn LED mắc song song ngược chiều vào đầu cuộn dây để phát đổi chiều dòng điện cảm ứng, đèn LED sáng dòng điện chạy qua đèn theo chiều xác định Dòng điện xoay chiều: 17 - Dòng điện cảm ứng cuộn dây dẫn kín đổi chiều số đường sức từ xuyên qua tiết diện S cuộn dây tăng mà chuyển sang giảm ngược lại giảm chuyển sang tăng Dòng điện luân phiên đổi chiều gọi dòng điện xoay chiều - Khi cho cuộn dây dẫn kín quay từ trường nam châm hay cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn cuộn dây xuất dòng điện cảm ứng xoay chiều Máy phát điện xoay chiều: - Máy phát điện xoay chiều có hai phận nam châm cuộn dây dẫn Một hai phận đứng yên gọi stato, phận lại quay gọi rôto - Có hai loại máy phát điện xoay chiều: + Loại 1: Khung dây quay (Rôto) có thêm góp (hai vành khuyên nối với hai đầu dây, hai vành khuyên tì lên hai quét, khung dây quay vành khuyên quay quét đứng yên) Loại khác động điện chiều góp (cổ góp) Ở máy phát điện chiều hai bán khuyên tì lên hai quét + Loại 2: Nam châm quay (nam châm nam châm điện)_Rôto - Khi rôto máy phát điện xoay chiều quay 1vòng dòng điện máy sinh đổi chiều lần Dòng điện không thay đổi đổi chiều quay rôto - Máy phát điện quay nhanh HĐT đầu cuộn dây máy lớn Tần số quay máy phát điện nước ta 50Hz Các tác dụng dòng điện xoay chiều – Đo cường độ dòng điện hiệu điện xoay chiều - Dòng điện xoay chiều có tác dụng dòng điện chiều: tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng từ … - Lực điện từ (tác dụng từ) đổi chiều dòng điện đổi chiều - Dùng ampe kế vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC (hay ~) để đo giá trị hiệu dụng CĐDĐ HĐT xoay chiều Khi mắc ampe kế vôn kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều không cần phân biệt chốt (+) hay (-) - Các công thức dòng điện chiều áp dụng cho giá trị hiệu dụng cường độ HĐT dòng điện xoay chiều Truyền tải điện xa: - Khi truyền tải điện xa đường dây dẫn có phần điện hao phí tượng tỏa nhiệt đường dây - Công suất hao phí tỏa nhiệt đường dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn Php = P R U2 - Để giảm hao phí đường dây truyền tải điện xa ta có phương án sau: + Tăng tiết diện dây dẫn (tốn kém) + Chọn dây có điện trở suất nhỏ (tốn kém) + Tăng hiệu điện (thường dùng) - Khi truyền tải điện xa phương án làm giảm hao phí hữu hiệu tăng hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn máy biến Máy biến - Khi đặt hiệu điện xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp máy biến hai đầu cuộn dây thứ cấp xuất hiệu điện xoay chiều - Không thể dùng dòng điện chiều không đổi (dòng điện chiều) để chạy máy biến 18 - Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn dây máy biến tỉ số số vòng cuộn dây U1 n1 = U2 n - Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp (đầu vào) lớn số vòng dây cuộn thứ cấp (đầu ra) máy gọi máy hạ Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ số vòng dây cuộn thứ cấp gọi máy tăng - Ở đầu đường dây tải điện phía nhà máy điện đặt máy tăng để giảm hao phí nhiệt đường dây tải, nơi tiêu thụ đặt máy hạ xuống HĐT định mức dụng cụ tiệu thụ điện II Bài tập vận dụng: Bài 1: a) Người ta dung máy biến để tăng hay giảm dòng điện không đổi hay không? Tại sao? b) Trong nhà có máy biến tăng từ 110V lên 220V Có thể dung máy để hạ từ 220V xuống 110V không? Vì sao? Bài 2: Cuộn sơ cấp máy biến có số vòng 12 000 vòng Muốn dung để hạ từ 6kV xuống 220V cuộn thứ cấp phải có số vòng bao nhiêu? Bài 3: Người ta cần truyền tải 100kW xa 90km, với điều kiện hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 2% công suất điện cần truyền Người ta dung dây dẫn đồng có điện trở suất khối lượng riêng 1,7.10 Ωm 8800kg/m Tính khối lượng dây dẫn truyền điện hiệu điện U = 6kV Ngày: 07.03.2012 Bài 7: HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - THẤU KÍNH HỘI TỤ A Mục tiêu: - Củng cố lại kiến thức tượng khúc xạ ánh sáng kiến thức thấu kính hội tụ: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng, đặc điểm tia sáng truyền từ nước sang không khí ngược lại; đặc điểm thấu kính hội tụ, đặc điểm tia sáng truyền qua TKHT, đặc điểm ảnh vật tạo TKHT … - Củng cố cách vẽ tia sáng qua thấu kính vẽ ảng vật tạo TKHT - Củng cố cách tính độ cao ảnh khoảng cách từ ảnh đến thấu kính kiến thức hình học B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: 1- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Hiện tượng khúc xạ tượng tia sáng truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường Trong hình vẽ: - SI tia tới - IK tia khúc xạ - PQ mặt phân cách - NN’ pháp tuyến · - SIN =i góc tới · - KIN ' =r góc khúc xạ - Khi tia sáng truyền từ không khí sang môi trường suốt rắn, lỏng khác góc khúc xạ nhỏ góc tới Ngược lại, tia sáng truyền từ môi trường suốt khác sang không khí góc khúc xạ lớn góc tới 19 2- Thấu kính hội tụ: a) Đặc điểm thấu kính hội tụ: - Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng phần kí hiệu hình vẽ: - Một chùm tia tới song song với trục thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tiêu điểm thấu kính - Dùng thấu kính hội tụ quan sát dòng chữ thấy lớn so với nhìn bình thường - Trong đó: ∆ trục F, F’ hai tiêu điểm O quang tâm OF=OF’ = f gọi tiêu cự thấu kính b) Đường truyền ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ: (1): Tia tới qua quang tâm tia ló tiếp tục thẳng (không bị khúc xạ) theo phương tia tới (2): Tia tới song song với trục tia ló qua tiêu điểm (3): Tia tới qua tiêu điểm tia ló song song với trục c) Ảnh vật tạo thấu kính hội tụ: - Nếu d[...]... tụ) 3) Ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì: - Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính - Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự - Nếu đưa vật ra xa thấu kính nhưng theo phương song song với trục chính thì ảnh nhỏ dần và xa thấu kính dần - Vật đặt sát thấu... tiêu điểm F và F’ Đặt vật sáng AB trước thấu kính như hình vẽ a Hãy dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính và nêu tính chất của ảnh b Hãy tính độ cao của ảnh và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính biết khoảng cách từ vật đến quang tâm O là 6cm, tiêu cự của thấu kính f = 3cm và độ cao của ảnh A’B’ = 2,7cm B A F O (∆) F’ 23 TRƯỜNG THCS MINH TIẾN CHƯƠNG TRÌNH ÔN THI TUYỂN SINH THPT – VẬT LÝ 9 Năm học: 2012 –... (không bị khúc xạ) theo phương của tia tới (2): Tia tới song song với trục chính thì tia ló đi qua tiêu điểm (3): Tia tới đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính c) Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ: - Nếu d