Phân loại các dạng bài tập chương dòng điện không đổi. Các dạng có phương pháp giải, bài tập mẫu và bài tập tự giải để Học sinh rèn luyện. Đây là tài liệu bổ ích cho giáo viên và học sinh dùng để ôn tập kiến thức đã học.
Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Chương II: Dòng điện không đổi A PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính điện trở toàn phần mạch điện - Định luật ôm cho mạch chứa điện trở a) Các công thức ghép điện trở Ghép nối tiếp Điện áp U = U1 + U2 +….+ Un Cường độ dòng điện I = I1 = I2 =….= In Điện trở Ghép song song U = U1 = U2 =….= Un I = I1 + I2 +….+ In 1 1 = + +….+ Rn R R1 R2 R = R1 + R2 +….+ Rn R = R1 + R * Khi R1nối tiếp R2 I = I1 = I U = U + U R 1R 1 1 R = R + R ⇒ R = R + R 2 * Khi R1 song song R2 I = I1 + I U = U = U b) Để tính điện trở toàn phần ta phải vẽ lại mạch điện + Khi cho Vônkế có điện trở lớn ta bỏ vônkế để làm + Khi cho ampekế có điện trở bé ta nối hai đầu ampekế lại dây nối + Khi khoá K đóng ta bỏ điện trở mắc vào hai đầu khoá K + Khi ampe kế vôn kế có điện trở ta thay dụng cụ điện trở tương ứng để tính U c) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa điện trở I = R U2 Bóng đèn Đ(Uđm - Pđm) ⇒ Điện trở đèn: Rđ = đm Pđm Pđm U đm Chú ý: Khi tính số ampe kế ta dựa vào mạch điện gốc chọn nút có chứa Ampe kế để tính + Cường độ dòng điện định mức bóng đèn: I đm = Bài toán mẫu Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 2.1 Biết R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω , UAB = 6V Tìm: a) Điện trở tương đương mạch điện AC b) Cường độ dòng điện qua R3 c) Điện áp hai điểm A C d) Cường độ dòng điện qua R1, qua R2 Hướng dẫn giải: R 1R 3.6 = = 2Ω a) Khi R1 song song R2 ta có R 12 = R1 + R + R12 nối tiếp R3 nên RAC = R12 + R3 = + = Ω R1 A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R2 K B R3 C H×nh 2.1 34 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 U AB = = 3A b) ta có I = I = I = RAB c) ta có U = I R = 3.6 = 18 V Nên U A C = U A B + U = + 18 = 24V d) ta có U = U = U A B = 6V Cường độ dòng điện qua R , qua R là: U1 = = 2A + I1 = R1 U2 = = 1A + I2 = R2 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.2 R1 Biết UAB = 24V, R2 = R3 = Ω , R1= Ω a) Cho R4 = Ω Tính cường độ dòng điện qua điện trở A cường độ dòng điện qua MN R3 b) Cho R4 = Ω Tính cường độ dòng điện qua điện trở cường độ dòng điện qua MN Hướng dẫn giải: R 1R 8.4 = = Ω a) Ta có R1 song song R3 ta có R 13 = R1 + R + R 2R 4.2 = = Ω + R2 song song R4 ta có R 24 = R2 + R4 + + R13 nối tiếp R24 nên RAB = R13 + R24 = + = Ω 3 U AB 24 = Ta có I = I = I = = A RAB U = U =U = I R = = 16 V U1 16 = = A ⇒ I1 = R1 U 16 I = = = A R3 4 Ta có U = U =U = I R = = V U ⇒ I = = = A R2 U I = = = A R4 Tại nút M ta có I1 = I2 nên IMN = tức dòng điện chạy qua MN R 1R 8.4 = = Ω b) Ta có R1 song song R3 ta có R 13 = R1 + R + R 2R 4.4 = = 2Ω + R2 song song R4 ta có R 13 = R2 + R4 + 14 + R13 nối tiếp R24 nên RAB = R13 + R24 = + = Ω 3 35 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 M R2 B R4 N H×nh 2.2 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 U AB 24 36 = Ta có I = I = I = RAB 14 = A 36 96 U = U =U = I R = = V 7 96 ⇒ I = U1 = = 12 A R1 96 U 24 I3 = = = A R3 36 72 Ta có U = U =U = I R = 2= V 7 72 U ⇒ I = = = 18 A R2 72 U4 18 I4 = = = A R4 Ta có I1 < I2 nên dòng điện chạy từ N đến M nút M: I2 = I1 + INM 18 12 ⇒ INM = I2 - I1 = = A 7 Bài 3: Cho mạch điện hình 2.3 Cho biết R1 =15Ω; R1 R2 = R3 = R4 = 10Ω Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể, Biết ampe kế 3A A a) Tính điện trở toàn mạch? R2 b) Tính điện áp hai đầu mạch? Hướng dẫn giải: R1 a) Vì RA nhỏ nên ta chập điểm M B lại ta có mạch hình 2.3a A R 3R 10.10 R2 = = 5Ω Ta có R3 song song R4 nên R 34 = R + R 10 + 10 R2nối tiếp R34 nên R234 = R2 + R34 = 10 + = 15 Ω R 1R 234 15.15 = = 7,5Ω R1 // R234 nên R AB = R + R 234 15 + 15 U AB U AB = b) Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch ta có I = RAB 7,5 M A B R3 R4 N Hình 2.3 M R3 B R4 N Hình 2.3a ta có U234 = UAB I = I 34 = I 234 = ⇒ I4 = U 234 U AB U U = ⇒ U3 = U4 = U34 = I34.R34 = AB = AB R234 15 15 U U AB U AB = = R4 3.10 30 Tại nút B ta có I = IA + I4 ⇒ IA = I - I4 ⇔ = U AB U AB U = AB ⇒ UAB = 30V 7,5 30 10 Bài tập tự giải Bài 1: Bóng đèn có ghi 220V – 100W bóng đèn có ghi 220V – 25W :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 36 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 a) Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện 220V Tính Tính điện trở cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn, độ sáng đèn b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 220V Hỏi bóng đèn sáng 5 ĐS: a) Rđ1 = 484 Ω , Rđ2 = 1936 Ω , Iđ1 = A, Iđ2 = , hai đèn sáng bình thường; 11 44 b) Iđ1 = Iđ2 = , hai đèn sáng yếu mức bình thường, đèn sáng mạnh đền hai 11 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.4 Trong R1 = R3 = R2 R3 4Ω ; R2 = 8Ω ; R4 = R5 = 3Ω ; I3 = 2A Tính điện trở tương A R B đương đoạn mạch AB hiệu điện hai đầu R5 R4 H×nh 2.4 điện trở 608 112 56 1216 Ω , I5 = A, U3 = U5 = 8V, U2 = U4 = ĐS: a) V, U1 = V, UAB = V 77 11 33 Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ 2.5 Trong R1 = R3 R2 R3 R1 A = R5 = 10Ω ; R2 = R4 = 8Ω ; U5 = 24V Tính điện trở B R R tương đương đoạn mạch AB cường độ dòng điện H×nh 2.5 chạy qua điện trở ĐS: R =19 Ω ; I4 = I5 = I2 = I3 = 2,4A; I1 = 4,8A Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ 2.6 Trong R1 = R3 = 10Ω ; R2 = R4 A R1 R4 R3 = R5 = 20Ω ; I3 = 2A Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB, hiệu R R B điện cường độ dòng điện điện trở Hình 2.6 220 Ω , U3 = U4 = 20V, I4 = 1A, I1 = I5 = 3A, U5 = 60V, U1 = ĐS: R = 17 30V, U2 = UAB = 110V, I2 = 5,5A Dạng 2: Tính điện áp hai điểm M N mạch điện +Tính điện trở toàn phần mạch +Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở + Phân tích điện áp UMN qua điện trung gian mà ta tính * Khi điện A cao N tức dòng điện chạy từ A đến N(hình 2.7) R1 M R2 B- A + R3 R1 N H×nh 2.7 M R4 R2 B A + - R3 N + R4 H×nh 2.8 U MN = VM − VN = VM + VA − VA − VN = (VM − VA ) + (VA − VN ) = U MA + U AN = U AN − U AM = U3 – U1 * Khi điện N cao A tức dòng điện chạy từ N đến A (hình 2.8) U MN = U MA + U AN = U MA − U NA = U1 – U3 Khi U MN > ⇒ VM > VN ⇔ điện điểm M cao điểm N Khi U MN < ⇒ VM < VN ⇔ điện điểm M nhỏ điểm N Bài toán mẫu Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 2.9 Biết R 2= 4Ω , R1 =8Ω , R3 = 6Ω, UAB= 12V Vôn kế có điện trở lớn Điện A trở khoá K không đáng kể + a) Khi K mở vôn kế bao nhiêu? b) Cho R4 = 4Ω Khi K đóng , vôn kế bao nhiêu? c) K đóng vôn kế 2V Tính R4 Hướng dẫn giải: Vì điện trở vôn kế lớn nên ta bỏ vôn kế 37 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R1 M R2 B R3 N H×nh 2.9 R4 K Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 R2 R1 a) Khi K mở ta có mạch điện hình vẽ 2.10 M H×nh 2.10 nên số vôn kế UV = UNM = -VM + VN = VA -VM - (VA – VN )= UAM - UAN = UAM = U1 Ta có R1 nối tiếp R2 nên RAB = R1 + R2 = 8+ 4= 12 Ω U AB 12 = = 1A Ta có I = I = I A B = RAB 12 U = I R = 1.8= V Vậy UV = 8V b) K đóng ta có mạch điện hình vẽ 2.11 R2 R1 + R1 nối tiếp R2 nên R12 = R1 + R2 = + 4= 12 Ω M + R3 nối tiếp R4 nên R34 = R3 + R4 = + 4= 10 Ω A Ta có U12 = U34 = UAB = 12V + R3 R4 N U12 12 H×nh 2.11 = = A I1 = I2 = I12 = R12 12 U = U A M = I R = 1.8 = 8V U 34 12 = = 1,2 A I3 = I4 = I34 = R34 10 U = U A N = I R = 1,2.6 = 7,2V ⇒ UMN = VM - VN = VM - VA + VA - VN = UAN - UAM = U3 – U1 = 7,2 - = - 0,8 V Vậy UV = 0,8 V c) Khi K đóng Ta có + R1 nối tiếp R2 nên R12 = R1 + R2 = + 4= 12 Ω + R3 nối tiếp R4 nên R34 = R3 + R4 = + R4 Ta có U12 = U34 = UAB = 12V U12 12 = = A I1 = I2 = I12 = R12 12 U = U A M = I R = 1.8 = 8V U 34 12 = I3 = I4 = I34 = A R34 + R 12 72 U = U A N = I R = = V + R4 + R4 + Khi UV = UMN = U1 - U3 = V ⇒ U3 = U1 - =8 -2 =6V 72 = ⇔ ⇒ R4 = Ω + R4 + Khi UV = UNM = U3 - U1 = V ⇒ U3 = U1 + =8 + = 10V 72 = 10 ⇔ ⇒ R = 1,2 Ω + R4 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.12 R = 8Ω, R2 = 2Ω, R3 R1 M R3 = 4Ω, UAB = 9V, RA =0 A a) Cho R4 = 4Ω Xác định chiều cường độ dòng điện qua A R2 N R4 Ampe kế H×nh 2.12 b) Khi R4 = 1Ω Xác định số Ape kế lúc c) Biết dòng điện qua Ampe kế có chiều từ N đến M, cường độ IA= 0,9A Tính R4 ? Hướng dẫn giải: a) Vì RA =0 nên ta chập M N lại ta có mạch điện hình R3 R1 M 2.13 B B B A R2 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 B R4 N H×nh 2.13 38 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 R 1R 8.2 = = 1, 6Ω Ta có R1 song song R2 ta có R 12 = R1 + R + R 3R 4.4 = = 2Ω + R3 song song R4 ta có R 34 = R3 + R4 + + R12 nối tiếp R34 nên RAB = R12 + R34 = 1,6 + 2= 3,6 Ω U AB = Ta có I = I = I A B = = 2,5 A RAB 3, U = U =U = I R = 2,5.1,6 = V U ⇒ I1 = = = 0,5 A R1 U R1 I = = = A R2 A I1 I2 R2 Ta có U = U =U = I R = 2,5.2= V U ⇒ I = I = = = 1, 25 A R = R R3 Ta có dòng điện chạy hình 2.14 Tại nút M ta có I1 < I3 nên dòng điện chạy từ N đến M ta có IA + I1 = I3 ⇒ IA = I3 - I1 = 1,25 - 0,5 = 0,75 A Vậy ampe kế 0,75A b) Khi R4 = Ω R 1R 8.2 = = 1, 6Ω Ta có R1 song song R2 ta có R 12 = R1 + R + R 3R 4.1 = = 0,8Ω + R3 song song R4 ta có R 13 = R3 + R 4 +1 + R12 nối tiếp R34 nên RAB = R12 + R34 = 1,6 + 0,8= 2,4 Ω U AB = Ta có I = I = I A B = = 3,75 A RAB 2, U = U =U = I R = 3,75.1,6 = V U ⇒ I1 = = = 0, 75 A R1 U I = = = A R2 Ta có U = U =U = I R = 3,75.0,8= V U ⇒ I = = = 0, 75 A R3 Tại nút M ta có I1 = I3 nên dòng điện chạy qua Ampe kế Nên IA = R 1R 8.2 = = 1, 6Ω c) Ta có R1 song song R2 ta có R 12 = R1 + R + R 3R 4.R = Ω + R3 song song R4 ta có R 34 = R3 + R4 + R4 4.R 6, + 5, 6R + R12 nối tiếp R34 nên RAB = R12 + R34 = 1,6 + = Ω + R4 + R4 U AB 9.(4 + R4 ) = Ta có I = I = I A B = RAB 6, + 5, R4 = A 6, + 5, R4 + R4 39 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R3 M IA N I3 R4 I4 H×nh 2.14 B Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 9.(4 + R4 ) 14, 4.(4 + R4 ) U = U =U = I R = 1,6 = V 6, + 5, R4 6, + 5, R4 14, 4.(4 + R4 ) U 6, + 5, R4 1,8.(4 + R4 ) ⇒ I1 = = = A R1 6, + 5, R4 9.(4 + R4 ) 4.R 36.R Ta có U = U =U = I R = = V 6, + 5, R4 + R 6, + 5, 6R 36.R4 U 6, + 5, R4 9.R4 ⇒ I3 = = = A R3 6, + 5, R4 Vì dòng điện chạy từ N đến M nên I1 < I3 M ta có I = I A +I ⇒ I A = I -I 9.R4 1,8.(4 + R4 ) 7, 2.( R4 − 1) ⇔ 0,9 = = 6, + 5, R4 6, + 5, R4 6, + 5, R4 ⇒ 0,9(6,4 + 5,6 R )=7,2(R - 1) ⇒ 6,4 + 5,6 R =8(R - 1) ⇒ R = Ω Dạng 3: Mạch cầu điện trở a) Mạch cầu đối xứng R1 = R R R hay = th× VM = VN ⇒ U MN = lúc I5=0 R3 R R = R ta bỏ R5 để tính toán theo mạch kúc b) Mạch cầu cân U AM = U AN Khi I5 = ⇒ U MN = ⇒ VM = VN ⇒ U MB = U NB R1 A R5 R3 H×nh 2.15 R2 M B R4 N R R I R = I R I = I ⇒ 1 3 mà ⇒ = R3 R I R = I R I2 = I4 c) Khi mạch cầu không cân A M Cách 1: ta chuyển mạch tam giác thành RA mạch hình (hình 2.16) theo công thức R1 R5 ⇒ A R 1R RN RM RA = R O R1 + R + R N M N R 1R H×nh 2.16 RM = R1 + R + R R 5R RN = RM R1 + R + R M R2 B A Khi ta có mạch điện hình 2.17: R O R4 N RA U AM H×nh 2.17 ⇒ I = N Ta có UAM = UAO + UOM R1 U AN + UAN = UAO + UON ⇒ I = R3 A B U MN RA ⇒ I5 = R1 ⇒ R5 R2 A RC RB Công thức chuyển mạch thành mạch tam O R3 C B giác (hình 2.18) C H×nh 2.18 R R R1 = R A + R B + A B R1 M R2 RC A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R5 R3 H×nh 2.19 N 40 B R4 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 R R R2 = RB + RC + B C RA R R R3 = RA + RC + A C RB Cách 2: ta dùng phương pháp điện thế: Chọn điện B không: VB = => VA = UAB Giả sử dòng điện chạy qua mạch hình vẽ 2.19: U U U VM VM − VN VA − VM + = = (1) R + R R1 I + I = I1 R2 R5 R1 ⇔ ⇔ Tại nút M N ta có: U U U I3 + I5 = I 4 + VA − VN + VM − VN = VN (2) = R3 R5 R4 R3 R5 R4 V −V V I1 = A M ; I = M R1 R2 VM Từ (1) (2) ta giải ⇒ VN I = VA − VN ; I = VN ; I = VM − VN R3 R4 R5 Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính: I = I1 + I3 = I2 + I4 U Điện trở tương đương mạch: R = AB I Bài toán mẫu R2 R1 Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 2.20: với R = R M = 20 Ω ; R = R = 40 Ω ; R = 50 Ω A R5 a) Tính điện trở tương dương đoạn mạch AB R4 R b) Điện áp dòng điện chay qua điện trở, biết N H×nh 2.20 U A B = 64V Hướng dẫn giải: R1 20 R2 20 = = , = = Ta có R3 40 R4 40 R R ⇒ = = nên mạch cầu đối xứng nên ta bỏ R5 ta có mạch hình 2.21 R3 R4 Ta có R1 nối tiếp R2 nên R12 = R1 + R2 = 20 + 20 = 40 Ω R2 R1 M R3 nối tiếp R4 nên R34 = R3 + R4 = 40 + 40 = 80 Ω A R 12 R 34 40.80 80 = = Ω + R12 song song R34 ta có R AB = R3 R4 R 12 + R 34 40 + 80 N H×nh 2.21 b) ta có U12 = U34 = UAB = 64V U12 64 = I1 = I2 = I12 = = 1,6A R12 40 U1 = U2 = I1.R1 = 1,6.20 = 32V U 34 64 = I3 = I4 = I34 = = 0,8A R34 80 U4 = U3 = I3.R3 = 0,8.40 = 32V Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.22 R2 = 2R1 = 6Ω, R3 = 9Ω, UAB = 75V a) Cho R4 = 2Ω Tính cường độ dòng điện qua MN b) Tính R4 cường độ dòng điện qua MN c) Tính R4 cường độ dòng điện qua MN 2A Hướng dẫn giải: 41 R1 M B R2 B A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 B R3 N R4 H×nh 2.22 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 a) Vì RA =0 nên ta chập M N lại ta có mạch điện hình 2.23 R 1R 3.9 R1 = = 2, 25Ω Ta có R1 song song R3 ta có R 13 = R1 + R 3 + A R 2R 6.2 R3 = = 1,5Ω + R2 song song R4 ta có R 24 = R3 + R4 + + R13 nối tiếp R24 nên RAB = R13 + R24 = 2,25 + 1,5 = 3,75 Ω U AB 75 = = 20 A Ta có I = I = I A B = RAB 3, 75 U = U =U = I R = 20.2,25 = 45 V U 45 = 15 A ⇒ I1 = = R1 U 45 I3 = = = A R3 Ta có U = U =U = I R = 20.1,5= 30 V U 30 = A ⇒ I2 = = R2 U 30 I4 = = = 15 A R4 R1 Ta có dòng điện chạy mạch hình vẽ 2.24 A I1 Tại nút M ta có I2 < I1 nên dòng điện chạy từ M đến N I3 R3 ta có IMN + I2 = I1 ⇒ IMN = I1 - I2 = 15 - = 10 A Vậy dòng điện chạy từ M đến N với IMN = 10A U AM = U AN b) Khi IMN = ta có Khi I5 = ⇒ U MN = ⇒ VM = VN ⇒ U MB = U NB R R 6.9 R R I R = I R I = I = 18Ω ⇒ 1 3 mà ⇒ = ⇒ R = = R R R I R = I R I = I 2 4 2 M R2 B R4 N M IM N N H×nh 2.23 R2 I2 B R4 I4 H×nh 2.24 R 1R 3.9 = = 2, 25Ω R1 + R 3 + R 2R 6.R = Ω + R2 song song R4 ta có R 24 = R2 + R4 + R4 6.R 13,5 + 8, 25R + R13 nối tiếp R24 nên RAB = R13 + R24 = 2,25 + = Ω + R4 + R4 U AB 75 75.(6 + R4 ) = Ta có I = I = I A B = RAB 13,5 + 8, 25 R4 = A 13,5 + 8, 25R4 + R4 75.(6 + R4 ) 168, 75.(6 + R4 ) U = U =U = I R = 2,25 = V 13,5 + 8, 25R4 13,5 + 8, 25 R4 168, 75.(6 + R4 ) U 13,5 + 8, 25R4 56, 25.(6 + R4 ) ⇒ I1 = = = A R1 13,5 + 8, 25 R4 75.(6 + R4 ) 6.R 450.R Ta có U = U =U = I R = = V 13,5 + 8, 25R4 + R 13,5 + 8, 25R c) Ta có R1 song song R3 ta có R 13 = :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 42 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 450.R4 U 13,5 + 8, 25 R4 75.R4 ⇒ I2 = = = A R2 13,5 + 8, 25R4 + Nếu dòng điện chạy qua dây từ M đến N I1 > I2 M ta có I = I M N +I ⇒ I M N = I -I 56, 25.(6 + R4 ) 75.R4 337,5 − 18, 75.R4 ⇔2 = = 13,5 + 8, 25 R4 13,5 + 8, 25R4 13,5 + 8, 25R4 414 ⇒ 27 + 16,5R = 337,5- 18,75R ⇒ 35,25R =310,5 ⇒ R = Ω 47 + Nếu dòng điện chạy qua dây từ N đến M I1 < I2 M ta có I = I N M +I ⇒ I N M = I -I 75.R4 56, 25.(6 + R4 ) 18, 75.R4 − 337,5 ⇔2 = = 13,5 + 8, 25R4 13,5 + 8, 25 R4 13,5 + 8, 25R4 ⇒ 27 + 16,5R = 18,75R - 337,5 ⇒ 2,25R = 364,5 ⇒ R =162 Ω Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ 2.25 Biết R 1= 5Ω, R2 = R2 R1 C 25Ω, R3 = 20Ω, UAB= 12V, RV → ∞ Khi hai điện trở r nối A B V tiếp Vôn kế U1V , chúng mắc song song Vôn kế R3 r D r U2V = 3U1V H×nh 2.25 a) Tính r? b) Tìm số Vôn kế nhánh DB có điện trở r? c) Vôn kế U1V (hai r nối tiếp) Để Vôn kế ta chuyển điện trở, điện trở chuyển đâu? Hướng dẫn giải: * Khi hai r mắc nối tiếp: + R12 = R1 + R2 = + 25 = 30 Ω + R3r = R3 + 2r = 20 + 2r U AB 12 = = 0, A I1 = I = R 12 30 ⇒ U1 = I1.R1 = 0,4.5 = 2V U AB 12 = = + I3 = I2r = R 3r 20 + 2r 10 + r 120 ⇒ U3 = I3.R3 = 20 = V 10 + r 10 + r 120 2r − 100 + Số vôn kế: U1V = UCD = UCA + UAD = U1 - U3 = 2= 10 + r 10 + r * Khi hai r mắc song song: + R12 = R1 + R2 = + 25 = 30 Ω + R3r = R3 + r/2 = 20 + r/2 U AB 12 = = 0, A I1 = I = R 12 30 ⇒ U1 = I1.R1 = 0,4.5 = 2V U AB 12 24 = = r 40 + r + I3 = I2r = R 3r 20 + 24 480 ⇒ U3 = I3.R3 = 20 = V 40 + r 40 + r 480 2r − 400 + Số vôn kế: U2V = UCD = UCA + UAD =U1 - U3 = 2= 40 + r 40 + r 43 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Bài 7: Cho mạch điện hình 2.54: Biết suất điện động E1 = , r1 18V; E2 = 6V, điện trở nội r1= Ω ; r2 = Ω ; R1 = 30 Ω ; R2 = 20 R1 R2 , r2 Ω Tính hiệu điện hai đầu nguồn điện? ĐS: U1= 14,8V, U2 = 4,4V Hình 2.54 ,r Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ 2.55: A1 Trong R1 = R2 = Ω ; R3 =3 Ω ; r = Ω ; ampe kế có điện trở không đáng kể Biết A1 0,6A a) Xác định suất điện động nguồn? B C A B b) Xác định số ampe kế A2 ? R1 R2 R3 A2 Hình 2.55 ĐS: a) E = 3,9V; b) IA2 = 0,3A R1 R2 Bài 9: Cho mạch điện hình vẽ 2.56 Biết E = 220V; r ,r = Ω ; R1 = 100 Ω ; R2 = 500 Ω Vôn kế 180V Xác định điện trở vôn kế V Hình 2.56 1800 Ω ĐS: 77 Bài 10: Cho mạch điện 2.57 Trong đó: E1 = 2V; E2 = V 6V; r =0,5 Ω , r =1 Ω , R = Ω , R v ≈ ∞ , R A = , r1 , r2 A a) Khi K ngắt, vôn kế số 4V Tính: R C - Tính R , số A? D - Công suất tiêu thụ mạch R2 K b) Khi K đóng vôn kế bao nhiêu, cực dương vôn Hình 2.57 kế nối vào điểm nào? ĐS: a) R = 0,5 Ω ; I A = 2A; P = 2W; b) UV = 74/19V, cực dương nối vào D Bài 11: Cho mạch điện hình vẽ 2.58: V Hình 2.58 nguồn có suất điện động E1 = 2, E2 = 3V điện trở r2 r1 tương ứng: r1 = 2r2 = Ω ; điện trở có giá trị: F R1 = R3 = Ω ; R2 = Ω tụ điện có điện dung C = 0,5 µ D F; vôn kế V có điện trở lớn, ampe kế A có điện trở C không đáng kể Hỏi vôn kế ampe kế M A B K điện tích hai tụ hai trường A R1 hợp: R3 R2 a) K ngắt N b) K đóng ĐS: a) IA = , UV = V, Q = 0,625 µ C; 12 b) IA = , UV = V, Q = 1,5625 µ C K Bài 12: Cho mạch điện hình vẽ 2.59: Trong Hình 2.59 R1 = R3 = 45 Ω ; R2 = 90 Ω ; tụ điện có điện dung C = C R1 C µ F; điện trở khoá K dây nối không đáng kể; hiệu điện hai đầu đoạn mạch U = 90V không thay đổi R2 R3 Biết K ngắt K đóng đèn sáng bình D thường B A a) Tính điện trở đèn? b) Tính hiệu điện định mức đèn? c) Ban đầu K ngắt sau K đóng sau khoảng thời gian ∆ t = 10-3s tụ điện phóng hết điện tích Tính cường độ dòng điện trung bình tụ điện phóng chạy qua khoá K khoảng thời gian nói trên? ĐS: a) 15 Ω ; b) Uđm = 10 V; c) IK = 0,12 A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 54 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Dạng 5: Định luật ôm cho đoạn mạch a) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện (hình H.2.60a): U +E I BA = BA , UBA tính theo chiều dòng điện R+r ⇒ UBA + E = IBA.(R + r) hay UAB = E - IBA.(R + r) b) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện (hình H.2.60b): U -E I AB = AB p , UAB tính theo chiều dòng điện R + rp R A I E ,r B I H.2.60a R A I Ep , rp B H.2.60b ⇒ UAB - EP = IAB.(R + rp) hay UAB = Ep + IBA.(R + rp) c) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện( E ,r) máy thu điện( Ep ,rp) (hình H.2.60c): U + E − Ep I AB = AB , UAB tính theo chiều dòng điện sau ta đảo cực UBA để UBA > R + r + rp ⇒ UAB + E - EP = IAB.(R + r + rp) hay UAB = Ep - E + IAB.(R + r + rp) Chú ý: + Khi ta chưa nguồn điện đâu máy thu điện ta giả sử R chiều dòng điện tính toán áp dụng định luật ôm theo chiều giả sử A I E , r E,r tính dòng điện dương chiều ta giả sử tính p p H.2.60c dòng điện âm chiều dòng điện chạy qua mạch sẻ ngược với chiều mà ta giả sử + Tụ điện không cho dòng điện không đổi qua nên có tụ C ta bỏ C để tính toán B Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ H.2.61: E1 =15V, E2 = 9V, E3 = 10V, r1 = Ω , r2 = Ω , r3 = Ω , R1 = E1 , r1 A E2 , r2 R1 Ω , R2 = Ω , R3 = Ω , R4 = Ω , Biết vôn kế có điện trở V R3 lớn Tính cường độ dòng điện qua R4 số vôn kế ? R2 B E3 , r3 R4 Hướng dẫn giải: H.2.61 Nhận xét: Do chưa nguồn đâu máy thu nên ta giả sử dòng điện mạch có chiều Thường ta chọn chiều dòng điện cho tổng suất điện động máy phát lớn máy thu E1 , r1 A E2 , r2 R1 Vì E1 + E2 >E3 nên chọn chiều dòng điện mạch R3 chiều kim đồng hồ R2 B E3 , r3 Vì điện trở vôn kế lớn nên ta bỏ vôn kế ta có mạch R4 H.2.62 hình H.2.62 R3 R4 6.3 = = 2Ω Ta có R3//R4 nên R34 = R3 + R4 + R34 nt R1 nt R2 nên R = R43 + R1 + R2 = + + = Ω - Theo định luật ôm cho toàn mạch ta có: E +E −E 15 + − 10 I= = = 1A > (vậy chiều dòng điện chiều ta chọn) R + r1 + r2 + r3 + +1+ U4 - Ta có I34 = I = 1A ⇒ U3 = U4 = U34 = R34.I34 = 2V ⇒ I4 = = A R4 U AB + E2 - Xét đoạn mạch A E2 B ta có I = R1 + R34 + r2 ⇒ UAB = I(R1 + R34+r2) - E2 = 1(4 + + 1) - = -2V ⇒ UBA = 2V ⇒ Uv = UBA = 2V A 55 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 E1 , r1 B E2 , r2 R V H.2.63 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ H.2.63 Trong E1 = 2V; r1 = 0,1Ω; E2 = 1,5V; r2 = 0,1Ω; R = 0,2Ω Điện trở vôn kế lớn a) Xác định số vôn kế? b) Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 R? Hướng dẫn giải: U BA + E1 (1) r1 U BA + E2 + Xét đoạn mạch A E2 B: ta có I2 = (2) r2 U + Xét đoạn ARB: ta có I = AB hay UAB = I.R (3) R Xét nút A ta có I = I1 + I2 (4) U BA + E1 U BA + E2 U U E E U U ⇒ AB - BA - BA = + Từ (1), (2), (3) (4) ta có AB = + r1 r2 r1 r2 r1 r2 R R 1 U U E E E E U + )= + ⇔ AB + AB + AB = + ⇔ U AB ( + r1 r2 r1 r2 r1 r2 r1 r2 R R a) + Xét đoạn mạch A E1 B: ta có I1 = ⇒ U AB E E 1,5 1 + + r r 0,1 0,1 = = 1,4V = 1 1 1 + + + + R r1 r2 0,2 0,1 0,1 Ta có UV = UAB = 1,4V Vậy vôn kế 5V 1, b) từ (3) ⇒ I = = 7A 0,2 − 1, Từ (1) ⇒ I1 = = 6A 0,1 1,5 − 1, Từ (2) ⇒ I2 = = 1A 0,1 Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ H.2.64 Biết E1 = 8V; E2 = 6V; E3 = 4V; r1 = r2 = 0,5Ω; r3 = 1Ω; R1 = R3 = 4Ω; R2 = 5Ω Tính điện áp điểm A, B cường độ dòng điện qua nhánh mạch? Hướng dẫn giải: Giả sử chiều dòng điện chạy qua mạch nư hình vẽ H.2.65 U AB + E1 E1 − U BA = + Xét đoạn mạch AR1B: ta có I1 = (1) R1 + r1 R1 + r1 U BA + E2 + Xét đoạn mạch AR2B: ta có I2 = (2) R2 + r2 U AB + E3 E3 − U BA = + Xét đoạn AR3B: ta có I3 = (3) R3 + r3 R3 + r3 Xét nút A ta có I2 = I1 + I3 (4) U BA + E2 E1 − U BA E3 − U BA Từ (1), (2), (3) (4) ta có = + R2 + r2 R1 + r1 R3 + r3 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 E1 , r1 R1 E2 , r2 R2 A E3 , r3 B R3 H.2.64 E1 , r1 A I1 R2 I2 E3 , r3 I3 R1 E2 , r2 B R3 H.2.64 56 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 ⇒ U BA U BA U BA E1 E E2 + + = + R1 + r1 R2 + r2 R3 + r3 R1 + r1 R3 + r3 R2 + r2 ⇔ U BA ( ⇒ U BA 1 E1 E3 E2 + + )= + R1 + r1 R2 + r2 R3 + r3 R1 + r1 R3 + r3 R2 + r2 E E E + − + − R + r R3 + r3 R2 + r2 = + 0,5 + + 0,5 = 32 V = 2,46V = 1 1 1 1 13 + + + + R1 + r1 R2 + r2 R3 + r3 + 0,5 + 0,5 + 32 16 từ (1) ⇒ I1 = A 13 = 13 + 0,5 32 6+ 20 ⇒ Từ (2) I2 = A 13 = + 0,5 13 32 4− Từ (3) ⇒ I3 = A 13 = 13 +1 8− E ,r R 1 E4 , r4 Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ H.2.65 E3 , r3 Trong E1 = 55V; r1 = 0,3Ω; E2 = 10V; r2 = 0,4Ω; E3 = 30V; r3 = A R B E , r R 0,1Ω; E4 = 15V; r4 = 0,2Ω; R1 = 9,5Ω; R2 = 19,6Ω; R3 = 4,9Ω 2 H.2.65 Tính cường độ dòng điện qua nhánh? Hướng dẫn giải: Vì E1 > E4 nên E1 nguồn điện E4 máy thu điện ta có dòng điện chạy hình vẽ H.2.66 E1 , r1 U AB + E1 − E4 E1 − E4 − U BA R E4 , r4 = + Xét đoạn mạch AR1B: ta có I1 = (1) R1 + r1 + r4 R1 + r1 + r4 E3 , r3 A R U BA + E2 E2 , r2 R + Xét đoạn mạch BR2A: ta có I2 = (2) R2 + r2 H.2.66 U AB + E3 E3 − U BA = + Xét đoạn AR3B: ta có I3 = (3) R3 + r3 R3 + r3 Xét nút B ta có I2 = I1 + I3 (4) U BA + E2 E1 − E4 − U BA E3 − U BA Từ (1), (2), (3) (4) ta có = + R2 + r2 R1 + r1 + r4 R3 + r3 3 ⇒ U BA U U BA E1 − E4 E3 E2 + BA + = + R1 + r1 + r4 R2 + r2 R3 + r3 R1 + r1 + r4 R3 + r3 R2 + r2 ⇔ U BA ( ⇒ U BA 57 1 E1 − E4 E3 E2 + + )= + R1 + r1 + r4 R2 + r2 R3 + r3 R1 + r1 + r4 R3 + r3 R2 + r2 E −E E3 E2 55 − 15 30 10 + − + − R + r + r R3 + r3 R2 + r2 = 9,5 + 0,3 + 0,2 4,9 + 0,1 19,6 + 0, = 190 V = 1 1 1 1 + + + + R1 + r1 + r4 R2 + r2 R3 + r3 9,5 + 0,3 + 0,2 19, + 0, 4,9 + 0,1 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 I1 I3 I2 B Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 190 + 55 − 15 47 từ (1) ⇒ I1 = = A 9,5 + 0,3 + 0,2 190 − 10 ⇒ Từ (2) I2 = = A 19,6 + 0, 190 30 − ⇒ Từ (3) I3 = = A 4,9 + 0,1 Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ H.2.67 E1 , r1 A B E E Trong = 18V; r1 = 4Ω; = 10,8V; r2 = 2,4Ω; R1 = 1Ω; R2 = 3Ω; RA R1 E2 , r2 A = 2Ω; C = 2µF R2 K Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 số ampe kế, hiệu điện C điện tích tụ điện C khi: H.2.67 a) K mở b) K đóng Hướng dẫn giải: a) Khi K mở ta có mạch điện hình vẽ H.2.67 E1 , r1 A B tụ điện C không cho dòng điện không đổi qua mà tích điện nên R1 E2 , r2 A IA = Khi tụ hai nguồn mắc xung đối: E1 > E2 nên E1 nguồn điện, E2 C H.2.67 máy thu điện Ta có Eb = E1 − E2 = 18 - 10,8 = 7,2V E 7, = 1,125A ⇒ I E1 = I E2 = b = r1 + r2 + 2, Xét đoạn mạch B E1 A: ta có UAB = E1 - I E1 r1 = 18 - 1,125.4 = 13,5V UC = UAB = 13,5V Điện tích tụ lúc đó: Q = C.UAB = 2.13,5 = 27 µ C b) Khi K đóng ta có mạch điện hình vẽ H.2.68 tụ điện không cho dòng điện qua nên ta bỏ C ta có mạch hình vẽ H.2.69 U BA + E1 + Xét đoạn mạch B E1 A: ta có I1 = (1) r1 U BA + E2 + Xét đoạn mạch B E2 A: ta có I2 = (2) r2 U AB + Xét đoạn AR1R2B: ta có I = (3) R1 + R2 + RA Xét nút A ta có I = I1 + I2 (4) U AB U BA + E1 U BA + E2 Từ (1), (2), (3) (4) ta có = + R1 + R2 + RA r1 r2 E1 , r1 A B R1 E2 , r2 A R2 C H.2.68 E1 , r1 A B R1 E2 , r2 A R2 H×nh 2.69 ⇒ U AB U U E E - BA - BA = + R1 + R2 + RA r1 r2 r1 r2 ⇔ 1 U AB U U E E E E + AB + AB = + ⇔ U AB ( + + )= + R1 + R2 + RA r1 r2 R1 + R2 + RA r1 r2 r1 r2 r1 r2 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 58 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 ⇒ U AB E E 18 10,8 1 + + r1 r2 2, = = 10,8V = 1 1 1 + + + + R1 + R2 + RA r1 r2 + + 2, E1 − U AB 18 − 10,8 = = 1,8A r1 E2 − U AB 10,8 − 10,8 = Từ (2) ⇒ I2 = = r2 2, Từ (4) ⇒ I = 1,8 + = 1,8A Vậy ampe kế 1,8A Ta có UC = U2 = I.R2 = 1,8.3 = 5,4V ⇒ Q = C.UC = 2.5,4 = 10,8 µ C Bài tập tự giải Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 2.70 Trong E1 = 2V ; r1 = 0,1Ω ; E2 = 1,5V ; r2 = 0,1Ω ; R = 0,2Ω Điện trở vôn kế lớn a) Xác định số vôn kế? b) Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 R? ĐS: a) Uv =1,4V; b) I1 = 6A, I2 =1 A; I = 7A Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.71 Trong E1 = 18V ; r1 = 4Ω ; E2 = 10,8V ; r2 = 2,4Ω ; R1 = 1Ω ; R2 = 3Ω ; RA = 2Ω ; C = 2µF Tính cường độ dòng điện qua E1 , E2 số ampe kế, hiệu điện điện tích tụ điện C K đóng K mở ĐS: Khi K mở Q = 27 µ C, K đóng I1 = 1,8A, I2 = 0, Q = 10,8 µ C Từ (1) ⇒ I1 = E1 , r1 A B E2 , r2 R A V H×nh 2.70 E1 , r1 B R1 E2 , r2 A R2 C K H×nh 2.71 Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ 2.72 Biết: E1 = 6V, r1 = Ω , E2 = 12V, r2 = Ω , E3 = 18V, r3 = Ω ; R1 = R2 = R3 = Ω Hãy tính: E1 , r1 R a) Hiệu điện hai điểm A B? b) Cường độ dòng điện qua nhánh rẽ? E2 , r2 A B R 414 48 E3 , r3 R ĐS: a) UAB = V; b) E1 máy thu, I1 = A; E2 nguồn, I2 = H×nh 2.72 37 37 37 42 A, E3 nguồn, I3 = A 37 E1 , r1 R Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ 2.73 Biết E1 = 8V ; E3 = 6V; E2 = 4V; r1 = r2 = 0,5Ω ; r3 = 1Ω ; R1 = R3 = 4Ω ; R2 = 5Ω E2 , r2 B A R Tính hiệu điện điểm A, B cường độ dòng điện qua E3 , r3 R nhánh mạch H×nh2.73 ĐS: UBA = 1114/299V, I1 = 284/299A, I2 = 420/299, I3 =136/299A E4 , r4 E1 , r1 Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ 2.74 R Trong E1 = 55V; r1 = 0,3Ω; E2 = 10V; r2 = 0,4Ω; E3 = 30V; r3 = E3 , r3 B A R 0,1Ω; E4 = 15V; r4 = 0,2Ω; R1 = 9,5Ω ; R2 = 19,6Ω; R3 = 4,9Ω E2 , r2 R Tính cường độ dòng điện qua nhánh? H×nh 2.74 47 ĐS: I1 = A, I2 = A, I3 = A 7 Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ 2.75: Trong nguồn có suất điện E ;r R động E1 = 16V; E2 = 5V có điện trở r1 = Ω ; r2 = Ω ; điện trở R2 M1 A R1 E ; r B có giá trị Ω bóng đèn có ghi 3V – 3W Biết đèn sáng bình 2 thường ampe kế A số Tính: C 59 R3 A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 X 3 N Hình 2.75 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 a) Các điện trở R1 R3? b) Công suất nguồn E1 ? ĐS: a) R1 = 11,8 Ω ,; R3 = 8,85 Ω ; b) P = 28W Dạng 6: Điện - Công suất 1) Công - công suất + Công dòng điện (điện tiêu thụ): A = q.U = I.t.U A + Công suất dòng điện: P = = U.I t + Định luật Jun-Lenxơ: A = Q = U.I.t = R.I2.t + Công công suất nguồn điện: công lực lạ (vì công lực điện để dịch chuyển điện tích mạch kín không) - A= E q = E I.t; A - P = = E I t + Có loại dụng cụ tiêu thụ điện : Dụng cụ toả nhiệt máy thu điện a) Điện tiêu thụ dụng cụ toả nhiệt: U2 - A = U.I.t = R.I2.t = t R A - P = =U.I t b) Điện tiêu thụ điện khoảng thời gian t là: A = A’ + Q’ = Ep I.t + rP.I2.t A Công suất máy thu: P = = Ep I + rPI2 ( Ep suất phản điện máy thu) t Mà P = U.I nên U = Ep + rP.I (U điện áp cực máy thu) Với P’= Ep I công suất có ích máy thu điện Ep I P' U − rP I r I = = = 1− P c) Hiệu suất máy thu điện: H = P Ep I + rP I U U d) Hiệu suất mạch điện : H = U E 100% = R 100% R + rb 2) Bài toán công suất cực đại: + Cường độ dòng điện chạy qua mạch kín: I = Ep R + rb a) Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I2 = R ( R+ ta có theo côsi: R= rb ≥2 R R Ep R + rb )2 = Ep ( R+ rb ) R r rb = rb ⇒ ( R + b ) = rb R R rb ⇒ R = rb R Pmax = Eb 4.rb b) Công suất điện trở R1: P1 = R1.I tùy theo mối liên hệ I1 I ta biến đổi I1 theo I sau áp dụng bất đẳng thức côsi để giải :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 60 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Chú ý: Tiền điện phải trả: T = A.Đ, với Đ: đơn giá điện (đồng/KWh) Bài 1: Cho gồm nguồn điện có E = 12V; r = 1Ω mắc biến trở R thành mạch kín a) Điều chỉnh biến trở để công suất mạch 11W Tính giá trị R tương ứng Tính công suất nguồn trường hợp này, tính hiệu suất mạch điện nhận xét trường hợp trên? b) Phải điều chỉnh R có giá trị để công suất R lớn ? Tính công suất lớn đó? Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch ta có I = E R+r Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I2 = R ( E R+r ⇔ P.R + (2.rP − E ) R + ( P.r ) = ⇔ R + (2.r − R = 11Ω 122 2 )R +1 = ⇒ ⇔ R + (2.1 − R = Ω 11 11 12 + Khi R = 11Ω ⇒ I = =1A 11 + công suất P = 11.12 = 11W U Hiệu suất mạch điện : H1 = 100% = E )2 = R E P E R + R.r + r )R + r = R 11 100% = 100% = 91,7% R+r 11 + 12 ⇒ I'= = 11 + R = Ω A +1 11 11 Công suất P = 11 = 11W 11 R 100% = 11 100% = 8,3% Hiệu suất mạch điện : H2 = 100% = E R+r +1 11 U Ta thấy R =11Ω I = 1A, H1 = 91,7% R = Ω I’ = 11A H2 = 8,3% 11 dòng lớn nên không thuận lợi cho việc sử dụng b) Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I2 = R ( R+ ta có theo côsi: ⇒( R+ r ) = r R Pmax = 61 r ≥2 R E 4.r = E R+r E ) = ( R+ r =2 r R r R= ⇒ R = r = 1Ω R R 122 = 36W 4.1 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 r ) R Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ H.2.76 Trong E = 21V; r = 1Ω; R1 = 6Ω; R3 = 4Ω; R2 biến trở a) Khi R2 =3Ω, tính công suất mạch R2? b) Tính giá trị R2 để công suất tiêu thụ R2 lớn Tính công suất lớn đó? Hướng dẫn giải: a) Khi R2 = 3Ω ta có R1 R2 6.3 = R1//R2 ⇒ R12 = = 2Ω R1 + R2 + R12 nt với R3 nên R = R3 + R12 = + = Ω E 21 = Ta có I = =3A R + r +1 Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I2 = 6.32 = 54W U2 = U1 = U12 = I.R12 = 3.2 = 6V U I2 = = R = 2A E,r R3 Hình 2.76 R2 R1 Công suất tiêu thụ điện trở R2: P2 = R2 I = 3.22 = 12W R1 R2 6.R2 = b) ta có R1//R2 ⇒ R12 = R1 + R2 + R2 6.R2 24 + 10.R2 R = R3 + R12 = + = + R2 + R2 E 21 21(6 + R ) = I = R + r 24 + 10.R + = 30 + 16R + R2 21(6 + R ) 6.R2 126.R ⇒ U2 = I.R12 = = 30 + 16R + R2 30 + 16R U2 126.R 126 I2 = = = A R (30 + 16R )R 30 + 16R 1262 126 )2 = 30 Công suất tiêu thụ R2 PR2 = R2 I22 = R2 ( (16 R2 + ) 30 + 16R2 R2 30 ) Để PR2max (16 R2 + R2 30 ) ≥ 480 Theo cô si (16 R2 + R2 30 30 30 15 ) = 480 16 R2 = ⇒ (16 R2 + ⇒ R2 = = Ω R2 R2 16 PR2max = 1262 = 8,26875 W (2 480) :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 62 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Bài 3: Nếu mắc điện trở R1 = 2Ω R2 = 8Ω vào D nguồn điện chiều có suất điện động E , r công suất tỏa nhiệt điện trở R1 R3 R2 a) Hãy tính điện trở nguồn điện ,r R4 b) Người ta mắc song song R1 R2 mắc nối tiếp chúng với B C điện trở Rx để tạo thành mạch nguồn điện Hỏi R x A A phải công suất tỏa nhiệt mạch lớn H.2.77 nhất? c) Bây người ta lại mắc nguồn điện R 1, R2 vào mạch điện hình vẽ H.2.77 Trong R3 = 58,4Ω; R4 = 60Ω, ampe kế A có điện trở không đáng kể Hỏi ampe kế Biết suất điện động nguồn điện E = 68V Hướng dẫn giải: a) + Khi mắc R1 ta có Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P1 = R1.I12 = R1 ( E E E ) = ( R1 + r ) R1 + r R1 + Khi mắc R2 ta có Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P2 = R2.I22 = R2 ( E E E R2 + r ) = ( R2 + r ) R2 ( R + r ) ( R1 + r ) (8 + r ) (2 + r ) ⇔ Mà P1 = P2 ⇔ ( R1 + r ) = ( R2 + r ) ⇒ = = R2 R1 R1 R2 ⇒ 4(2 + r ) = (8 + r ) ⇒ 2(2 + r) = + r ⇒ r = Ω b) R1//R2nt RX ta có hình vẽ H.2.78 ,r 2.8 A = 1, 6Ω + R12 = B RX 2+8 + RAB = RX +R12 = RX + 1,6 H.2.78 Ta có I = R1 E RAB + r Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = RAB.I2 = RAB ( ta có theo côsi: RAB + r ≥2 RAB RAB r ) = r RAB = RAB ⇔ RX + 1,6 = ⇒ RX = 3,6 Ω c) ta có hình vẽ H.2.79 + R123 = R3 + R12 = 58,4 + 1,6 = 60 Ω 60.60 R123 R4 = = 30 Ω + RAB = R123 + R4 60 + 60 ⇒ ( RAB + 63 R2 E RAB + r E ) = ( RAB + r )2 R AB r =2 r R AB r ⇒ RAB = r RAB :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 ,r A,C B R3 D cR4 c H.2.79 R2 R1 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 E 68 = = 2A Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch ta có I = RAB + r 30 + - U123 = U4 = UAB = E - I.r = 68 - 2.4 = 60V U 60 = 1A ⇒ I = I12 = I123 = 123 = R123 60 ⇒ U1 = U2 = U12 = I12.R12 = 1.1,6 = 1,6V U 1, = 0,8 A ⇒ I1 = = R1 Vì I > I1 nên nút A ta có I = I1 + IA ⇒ IA = I - I1 = - 0,8 = 1,2A Vậy Ampe kế 1,2A R1 ,r Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ H.2.80 Trong nguồn điện có suất điện động E , điện trở r = 4Ω; đèn Đ(7V - 7W); R1 = 2Ω; R2 K Rb = 8Ω; Rb biến trở Điều chỉnh Rb đóng khoá K, đèn sáng bình thường R2 đạt công suất tiêu thụ mạch cực đại Ñ a) Tìm E giá trị Rb đó? H.2.80 b) hi K mở, đèn sáng ? Hướng dẫn giải: U2 72 = 7Ω + Điện trở bóng đèn Rđ = đm = ,r Pđm A B Rb Rđ P R1 + Cường độ dòng điện định mức bóng đèn: I đm = đm = = 1A cR2 U đm c H.2.81 Khi K đóng ta có mạch điện hình vẽ H.2.81 2.Rb R1.Rb = + R1//Rb nên R1b = R1 + Rb + Rb 2.Rb 14 + Rb + Rđ nt R1b nên R1bđ = Rđ + R1b = + = + Rb + Rb 14 + Rb 8(14 + Rb ) R R + Rb + R1bđ // R2 nên RAB = 1bđ = = 30 + 17 Rb R2 + R1bđ + 14 + Rb + Rb Ta có I = E RAB + r Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = RAB.I2 = RAB ( ta có theo côsi: ⇒ ( RAB + RAB + r ≥2 RAB r ) = r RAB RAB RAB = E RAB + r )2 = E ( RAB + r )2 R AB r =2 r R AB r ⇒ RAB = r RAB 8(14 + Rb ) = ⇒ 2(14 + 9Rb) = 30 + 17Rb ⇒ Rb = Ω 30 + 17 Rb ⇒ RAB = Ω Vì đèn sáng bình thường nên Iđ = I1b = Iđm = 1A Uđ = Uđm = 7V ⇔ :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 64 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 U ⇒ UAB = U1bđ = Uđ + U1b = Uđ + I1b.R1b = + 2.2 = 8V ; I2 = AB = = A R2 2+2 Ta có UAB = E - I r ⇒ E = UAB + I r = + 2.4 = 16V b) Khi K mở ta có mạch điện hình vẽ H.2.82 R1 ,r + R2 nt Rb nên R2b = R2 + Rb = + = 10 Ω A B Rb Rđ R2b 7.10 70 R2 = = Ω + R2b//Rđ nên R2bđ = cRđ Rđ + R2b + 10 17 c H.2.82 70 104 Ω + R1 nt R2bđ nên RAB = R1 + R2bđ = + = 17 17 E 16 68 I= = = Ta có RAB + r 104 + 43 A 17 68 70 280 - Uđ = U2b = U2bđ = I R2bđ = = = 6,5 V < Uđm 43 17 43 nên đèn sáng yếu mức bình Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ H.2.83 V ,r E = 6V, r = Ω ; R1 = R3 = R4 = R5 = Ω ; R5 B A D R2 = 0,8 Ω ; Rx có giá trị thay đổi a) Cho Rx = Ω Tính số vôn kế Rx R1 R4 trường hợp K đóng K mở? b) Khi K đóng Tìm Rx để công suất tiêu thụ R2 R3 Rx nhận giá trị cực đại? H.2.83 Hướng dẫn giải: E ,r a + Khi K mở mạch điện vẽ lại hình H.2.84 E = Áp dụng định luật ôm: I = = 1,25 A R12 Rx r + R1 + R2 + Rx + + 0,8 + UV = UAB = E – Ir = - 1,25.1 = 4,75V + Khi K đóng ta có mạch điện hình vẽ H.2.85 R x (R +R +R ) R X ta có R345 x = = R +R +R +R RX + R345x nt R1 nt R2 R X R X nên R = R1 +R2 + = 1,8 + RX + RX + H.2.84 A Rx R2 R1 H.2.85 6(R x +3) 6(2 + 3) = 1+1,8+ RX = = = 1,5A 8,4+5,8R x 8, + 5,8.2 R+r RX + 18 Rx R X 6(R x +3) 18.2 U345 = I.R345 = = = = 1,8V R X + 8,4+5,8R x 8, + 5,8 Rx 8, + 5,8.2 U 345 I34 = I345 = = 0,6A R +R +R Uv = UAD = U12 + U34 = I.(R1 + R2) + I34(R3 + R4) = 3,9V 18 Rx 6(R x +3) b ta có I = => UX = U345 = 8,4+5,8R x 8, + 5,8 Rx 18R x U 345 18 Ta có I R x = = 8, + 5,8R x = Rx 8, + 5,8 Rx RX I= 65 E B ,r :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R3 R4 D R5 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 18 )2 18 18 R x ( 8,4 2 PR x = I R x Rx = ( ) = ) Rx = ( +5,8 R x 8, + 5,8 Rx 8,4+5,8R x Rx Áp dụng bất đẳng thức cô si ta có: Vậy Pmax ⇔ 8,4 +5,8 R x ≥ Rx 8,4 5,8 R x = 48, 72 Rx 8,4 8,4 = 5,8 R x ⇒ R x = Ω Rx 5,8 Bài 6: Có 36 nguồn giống nguồn có E =12V r = Ω ghép thành nguồn hỗn hợp đối xứng gồm n dãy song song dãy gồm m nguồn nối tiếp Mạch bóng đèn giống hệt mắc song song Khi điện áp mạch U = 120 V công suất mạch 360W a) Tính điện trở bóng đèn biết đèn sáng bình thường? b) Tính m,n? c) Tính công suất hiệu suất của nguồn trường hợp này? d) Nếu có 80 nguồn giống tìm cách mắc nguồn hỗn hợp đối xứng để công suất tiêu thụ mạch lớn nhất? Hướng dẫn giải: a) Khi bóng đèn có công suất Pđ giống mắc song song đèn sáng bình thường nên công suất tiêu thụ mạch tổng công suất bóng đèn P = 6.Pđ ⇒ P 360 Pđ = = = 60 W 6 Ta có Uđ = U = 120 V U đ2 1202 R = = = 240Ω đ Pđ 60 ⇒ I = Pđ = 60 = 0,5 A đm U 120 đ R 240 b) ta có điện trở mạch ngoài: R = đ = = 40Ω 6 cường độ dòng điện chạy mạch I = 6.Iđm = 6.0,5 = 3A Vì nguồn ghép hỗn hợp đối xứng gồm n dãy song song dãy gồm m nguồn nối tiếp nên m Eb = mE , rb = r n Eb m ⇔ Eb = ( R + rb ).I ⇔ m E = (R + r).I ⇔ mn E = (n.R + m.r).I Ta có I = R + rb n ⇔ m.n.12 = (n.40 + m.2).3 mà m.n = 36 (1) ⇒ 36.12 = (40n + 2m).3 ⇒ 20n + m = 77 (2) n = n = Từ (1) (2) ⇒ 20n2 - 72n + 36 = ⇒ n =3 n = 0, ⇒ m = 12 n ∈ Z c) Công suất nguồn: Png = I Eb = I.m E = 3.12.12 = 432W U U 120 100% = 100% = 83,33% Hiệu suất mạch H = 100% = Eb mE 12.12 d) có 80 nguồn ta có N = m.n = 80 (3) 66 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 ta có P = R.I2 mạch có điện trở R không đổi nên để công suất lớn I có giá trị lớn E m.E n.m.E N E I= b = = = ta có R + rb R + m r n.R + m.r n.R + m.r n theo bất đẳng thức côsi ta có n.R + m.r ≥ n.R.m.r = NRr Để Imax (n.R + m.r)min Mà (n.R + m.r)min = NRr n.R = m.r ⇔ 40n = 2m ⇒ m = 20n (4) Từ (3) (4) ⇒ 20n2 = 80 ⇒ n = m = 40 Vậy ta phải mắc 80 nguồn thành dãy song song dãy có 40 nguồn mắc nối tiếp công suất tiêu thụ mạch lớn Bài 7: Có N1 bóng đèn giống loại (3V - 3W) N2 nguồn điện giống suất điện động E =4V điện trở r = Ω mắc thành hỗn hợp đối xứng a) Nếu số đèn N1 = cần số nguồn để đèn sáng bình thường? b) Nếu số nguồn N2 = 15 thắp sáng tối đa bóng đèn? Tính hiệu suất trường hợp? U đ2 32 = = 3Ω Rđ = Pđ Ta có I = Pđ = = 1A đm U đ Gọi x số nguồn mắc nối tiếp thành y dãy song song Eb = x.E , rb = Gọi n số đèn mắc nối tiếp thành m dãy song song RN = Eb x r ; N2 = x.y y n Rđ; I = mIđ; N1 = n.m m nRd x.r + ).mI d ⇔ x.y E = Iđ(n.y.Rđ + x.m.r) RN + rb m y N E ⇔ N2 E =Iđ(n.y.Rđ + x.m.r) => n.y.Rđ + x.m.r = (1) Id Ta có I = ⇔ Eb = ( R + rb ).I ⇔ x.E = ( Theo côsi: n.y.Rđ + x.m.r ≥ N1.N Rd r (2) N E N1.Rd r ≥ N1.N Rd r => N2 ≥ Từ (1) (2) => (3) Id E N1 Rd r 4.8.3.1 = => N2min = =6 E 42 y = x x y = m n = ⇒ Khi m = n 3ny + xm = 24 2 3n x + x n = 24 ⇒ 9n − 12nx + x = ⇒ x = n Vì nghiệm x,y,n,m nguyên nên ta có n m x y Vậy có hai cách ghép đèn nguồn 67 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 Phân loại phương pháp giải tập Vật Lý lớp 11 Cách 1: đèn mắc nối tiếp thành dãy song song nguồn mắc nối tiếp thành dãy song song Cách 2: đèn mắc nối tiếp thành dãy song song nguồn mắc nối tiếp b) Khi N2 = 15 N E2 N E2 15.42 = từ (3) => N1 ≤ => N1max = = 20 4.Rd r 4.Rd r 4.3.1 15 y = x x y = 15 20 ⇒ m = ⇒ 9n2 - 12xn + 4x2 = ⇒ x = n từ (2) ta có m.n = 20 n 3ny + xm = 60 20 15 3n x + x n = 60 Vì nghiệm x,y,n,m nguyên nên ta có bảng nghiệm n 10 m 10 x 15 y Cách 1: đèn mắc nối tiếp thành 10 dãy song song nguồn mắc nối tiếp thành dãy song song x n Khi RN = Rđ = = 0,6 Ω ; rb = r = = 0, 6Ω y m 10 RN 0, = Hiệu suất nguồn H = = 0,5 = 50% RN + rb 0, + 0, Cách 2: 10 đèn mắc nối tiếp thành dãy song song 15 nguồn mắc nối tiếp x 15 n 10 Khi RN = Rđ = = 15 Ω ; rb = r = = 15Ω y m RN 15 = Hiệu suất nguồn H = = 0,5 = 50% RN + rb 15 + 15 Bài tập tự giải Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ 2.85 Trong E = 12V; r = 1Ω; R biến trở E,r R a) Điều chỉnh biến trở để công suất mạch 11W Tính giá trị R Hình 2.85 tương ứng?Tính công suất nguồn trường hợp này? b) Phải điều chỉnh R có giá trị để công suất R lớn ? Tính công suất lớn đó? ĐS: a) R = 11 Ω R = Ω ; b) R = 1Ω 11 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ 2.86 Trong E = 12V ; r = 1Ω ; E,r R2 R1 = 6Ω ; R3 = 4Ω ; R2 biến trở Hỏi R2 để công suất tiêu R3 R1 thụ R2 lớn Tính công suất lớn Hình 2.86 15 Ω ; PR2max = 8,27W ĐS: R2 = Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ 2.87; có nguồn; nguồn có E = 3V, r = Ω Xác định điện trở Rx để: A a) Ampe kế số không? R b) Ampe kế 0,2A? ĐS: a) Ω ; b) 14/9 Ω Hình 2.87 x :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 68 [...]... R = 11 122 2 2 )R +1 = 0 ⇒ ⇔ R + (2.1 − R = 1 Ω 11 11 12 + Khi R = 11 ⇒ I = =1A 11 + 1 công suất P = 11. 12 = 11W U Hiệu suất của mạch điện : H1 = 100% = E )2 = R E 2 P E 2 R 2 + 2 R.r + r 2 )R + r 2 = 0 R 11 100% = 100% = 91,7% R+r 11 + 1 12 1 ⇒ I'= = 11 1 + khi R = Ω A +1 11 11 1 2 Công suất P = 11 = 11W 11 1 R 100% = 11 100% = 8,3% Hiệu suất của mạch điện : H2 = 100% = 1 E R+r +1 11 U Ta... điện đâu là máy thu điện thì ta giả sử R chiều dòng điện và tính toán và áp dụng định luật ôm theo chiều giả sử A I E , r E,r đó nếu tính ra dòng điện dương thì chiều ta giả sử là đúng còn nếu tính p p H.2.60c ra dòng điện âm thì chiều dòng điện chạy qua mạch sẻ ngược với chiều mà ta đã giả sử + Tụ điện không cho dòng điện không đổi đi qua nên khi có tụ C ta bỏ C đi để tính toán B Bài 1: Cho mạch điện. .. Phân loại và phương pháp giải bài tập Vật Lý lớp 11 I E', r ' Eb =| E1 − E2 | , rb = r1 + r2 m¸y thu - Nếu E2 >E1 thì E2 là nguồn điện, E1 là máy thu điện I E,r - Nếu E2 E2 nên E1 là nguồn điện, E2 là C H.2.67 máy thu điện Ta có Eb = E1 − E2 = 18 - 10,8... độ dòng điện toàn mạch? B R4 A b) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B? Hình 2.51 c) Cường độ dòng điện qua mỗi nhánh rẽ? ĐS: a) I = 1A; b) UAB = 1,6V; c) I2 = I3 = 0,2A, I4 = 0,8A , r1 , r2 Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ 2.52: Biết suất điện động E1 = 12V; E2 = 6V; Điện trở trong r1 = r2 = 0,5 Ω ; điện trở mạch ngoài R = 11 Ω Tìm hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn E1 ; E2 R Hình 2.52 ĐS: UE1 = 11, 25V,... 1Ω H.2.38 a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính, cường độ dòng điện chạy qua từng điện trở? b) Điện áp giữa hai điểm M và N và cho biết đèn Đ có sáng bình thường không ? Tại sao ? 1 2 4 :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 3 48 Phân loại và phương pháp giải bài tập Vật Lý lớp 11 Hướng dẫn giải: 2 U đm 32 = = 3Ω + Điện trở của bóng đèn Rđ = Pđm 3 + Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn:... 74/19V, cực dương nối vào D Bài 11: Cho một mạch điện như hình vẽ 2.58: các V Hình 2.58 nguồn có suất điện động E1 = 2, E2 = 3V và điện trở r2 r1 trong tương ứng: r1 = 2r2 = 2 Ω ; các điện trở có giá trị: F R1 = R3 = 3 Ω ; R2 = 6 Ω tụ điện có điện dung C = 0,5 µ D F; vôn kế V có điện trở rất lớn, ampe kế A có điện trở C không đáng kể Hỏi vôn kế và ampe kế chỉ bao nhiêu và M A B K điện tích trên hai bản tụ... 11 a) Các điện trở R1 và R3? b) Công suất của nguồn E1 ? ĐS: a) R1 = 11, 8 Ω ,; R3 = 8,85 Ω ; b) P = 28W Dạng 6: Điện năng - Công suất 1) Công - công suất + Công của dòng điện (điện năng tiêu thụ): A = q.U = I.t.U A + Công suất của dòng điện: P = = U.I t + Định luật Jun-Lenxơ: A = Q = U.I.t = R.I2.t + Công và công suất của nguồn điện: là công của lực lạ (vì công của lực điện để dịch chuyển điện tích... Cho mạch điện như hình vẽ H.2.31 Trong đó E = 6V; r = 0,5Ω; R1 = R2 = 2Ω; R3 = R5 = 4Ω; A R4 = 6Ω Điện trở của ampe kế và của các dây nối không đáng + kể Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở, số chỉ của ampe kế và điện áp giữa hai cực của nguồn điện? :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 R2 R4 D R1 H.2.31 C A R3 B R5 ,r 46 Phân loại và phương pháp giải bài tập Vật Lý lớp 11 Hướng dẫn giải: Vì điện trở... điện phóng hết điện tích Tính cường độ dòng điện trung bình do tụ điện phóng chạy qua khoá K trong khoảng thời gian nói trên? ĐS: a) 15 Ω ; b) Uđm = 10 V; c) IK = 0,12 A :Lê Thanh Sơn, : 0905.930406 54 Phân loại và phương pháp giải bài tập Vật Lý lớp 11 Dạng 5: Định luật ôm cho đoạn mạch a) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện (hình H.2.60a): U +E I BA = BA , UBA tính theo chiều dòng điện