Chuyên đê điện học - toanhoclavotan ON HSG DIEN CHUONG

Chuyên đê điện học - toanhoclavotan ON HSG DIEN CHUONG tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...

Phân phối chơng trình bdhs giỏi lý Phần IV: ®iƯn häc D¹ng Néi dung - kiÕn thøc D¹ng §o¹n m¹ch nèi tiÕp - m¹ch song song - m¹ch hỗn hợp Dạng Bài toán hạ Dạng Bài toán chuyển mạch Dạng Mạch điện có vôn kế ampe kế Dạng Mạch cầu Dạng Dạng Công thức tính điện trở Biến trở Dạng Công công suất điện Dạng Định luật Jun - Len xơ Dạng 10 Dạng 11 Toán cực trị Truyền tải điện xa Phần Điện học A/ Tóm tắt kiến thức 1/ Muốn trì dòng điện lâu dài vật dẫn cần trì điện trờng vật dẫn Muốn cần nối đầu vật dẫn với cực nguồn điện thành mạch kín Càng gần cực dơng nguồn điện cao Quy ứơc điện cực dơng nguồn điện , điện lớn , điện cực âm nguồn điện Quy ớc chiều dòng điện chiều chuyển dời có hớng hạt mang điện tích dơng, Theo quy ớc bên nguồn điện dòng điện có chiều từ cực dơng, qua vật dẫn đến -1- cực âm nguồn điện (chiều từ nơi có điện cao đến nơi có diện thấp) Độ chênh lệch điện điểm gọi hiệu điện điểm : VA-VB= UAB Muốn trì dòng điện lâu dài vật dẫn cần trì HĐT đầu vật dẫn ( U=0 I =0) a/ Định luật nút mạng - Từ công thức: I= I1+ I2+ +In(đối với mạch mắc song song), ta phát biểu tổng quát: nút, tổng dòng điện đến điểm nút tổng dòng điện khỏi nút Chú ý: +) Dòng điện IK mang dấu (+) chiều mạch +) Dòng IK mang dấu (-) ngợc chiều mạch s: 75; 37,5 Bài 5( HSGH 2003 - 2004) Cho mạch điện nh h×nh vÏ + - R1= R2 = 20Ω R1 R3= R4 = 15Ω R2 -2- N R4 C M R3 I2 = 0,3A a,Tính điện trở toàn mạch b, Tính cờng độ dòng điện qua điện trở c, Biết điện trở chịu đợc hiệu điện lớn 30V Tìm hiệu điện lớn mà điện trở mắc nh chịu đợc Bi 6: ( CĐBD L9) Cho mạch nh h×nh vÏR:2 R1 R3 R4 C M N R5 R6 BiÕt R1 = R3=10 Ω TÝnh RAB = ? Bài : ( CĐBD L9) ; R2 = Ω R7 A B ; R = R6 = Ω ; R = R = Cho mạch điện nh hình vẽ : R3 A C Các điện trở có giá trị HÃy tính điện trở tơng đơng toàn mạch điện ? + - R1 B E R5 R2 D R4 R6 F Bài 8:( CĐBD L9) Cho mạch điện nh hình vẽ biết : R1=R12=1 Ω ; R1 R4 M+ -3- A R2 C R3 E R2=R10=3 Ω R3=R8=2 Ω ; R4=R9=6 Ω R5=R7=18 Ω : R6=R11=4 Ω TÝnh RMN=? R5 R6 R7 R8 N R9 B R10 D R11 F R12 D¹ng 2: toán hạ I/ Lý thuyết chung: Càng gần cực dơng nguồn điện cao Độ chênh lệch điện điểm gọi hiệu ®iƯn thÕ gi÷a ®iĨm ®ã : VA-VB= UAB *TRong trờng hợp mạch phức tạp, Hiệu điện điểm mắc vôn kế phải đợc tính công thức céng thÕ: UAB = VAVB =VA- VC + VC - VB = UAC+UCB UAB = VA-VB=VA- VD + VD- VB = UAD+UDDB II / Bµi tËp : Bµi : Cho mạch điện nh hình vẽ: Cho mạch điện nh hình vẽ Trong R1 = , R2 = 10 Ω ,R3 = 15 Ω hiƯu ®iƯn thÕ UAB =5,4V a,Tính điện trở tơng đơng RAB đoạn mạch b,Tính cờng độ dòng điện qua điện trở sè chØ cña ampe kÕ A c, TÝnh UAC , UBC -4- R2 R1 C R3 A K A B + Bài 2:Giữa hai điểm MN mạch điện có hiệu điện luôn không đổi 12V,người ta mắc R1 R2 P R3 M N V nối tiếp hai điện trở R1=10 Ω R2=14 Ω a)Tính điện trở tương đương đoạn mạch b)Tính cường độ dòng điện chính,cường độ dòng điện qua điện trở hiẹu điện hai đầu điện trở c)Mắc thêm điện trở R3 nối tiếp với hai điện trở trên.dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu R3 U3 = 4V.Tính điện trở R3 Bài Cho mạch điện hình 4.8 R1=15Ω., R2 = R3 = 20Ω, R4 =10Ω Ampe kế 5A R1 Tính điện trở tương đương tồn mạch C A Tìm hiệu điện UAB UAC R2 R4 A Hình 4.8 -5- R3 B Dạng 3: toán chuyển mạch( vẽ lại mạch điện) Một số quy tắc chuyển mạch: Quy tắc : chập điểm điện thế: "Ta chập hay nhiều điểm có điện thành điểm biến đổi mạch điện tơng đơng." (Do VA-Vb = UAB=I RAB → Khi RAB=0;I ≠ hc RAB 0,I=0 Va=VbTức A B điện thế) Các trờng hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nèi, khãa K ®ãng, Am pe kÕ cã ®iƯn trë không đáng kể Đợc coi có điện Hai điểm nút đầu R5 mạch cầu c©n b»ng VD : Cho mạch điện hình vẽ Trong M RA = ; R1 = R2 = 15Ω R3 = 30Ω; R4 = 20Ω R1 A A R3 R2 N R4 B T ớnh RMN Ta có mạch điện tơng đơng R1 R2 M A R3 N R4 B RMN = 10 Quy tắc 2: Tách nút: Ta tách nút thành nhiều điểm khác nhau, điểm vừa tách có điện VD: A r M r r r D r P r r r r O Q r B A r r C -6- r B O2 r M r r N O1 r r r r r D C Q r N P r r Tách O thành hai điểm O1 O2 nh hình vễ O ;O1 ;O2 có điện mạch hai nhánh gièng hÖt RAMQC = RAPNC RMN = r ;RAMQC = 3r RAC = 1,5r Quy t¾c : Bá ®iƯn trë: ta cã thĨ bá c¸c ®iƯn trë kh¸c khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tơng đơng cờng độ dòng điện qua điện trở hoặchiệu điện hai đầu Các trờng hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc song song với vật dÃn có điện trở 0( điện trở đà bị nối tắt) ; vôn kế có điện trở lớn (lý tởng) QUY TẮC : Mạch cầu: Nếu mạch điện mạch cầu khơng cân phải chuyển mạch tam giác thành mạch hình theo cơng thức sau: Áp dụng biến đổi mạch tam giác sang cho mạng mạch AMN ta có: CHÚ Ý: -7- Khi giải toán với mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách vẽ sơ đồ tương đương đơn giản Trên sơ đồ tương đương, điểm có điện gộp lại để làm rõ phận đơn giản đoạn mạch ghép lại để tạo thnh on mch in phc Bài Trong sơ đồ sau đây, hÃy cho biết bóng đợc mắc nối tiếp với bóng song song với bóng nào? Bài Tính điện trở tơng đơng đoạn mạch a b dới đây, biết điện trở có giá trị r 4 H×nh a H×nh b Bài 3: Cho mạch điện nh hình dới, có hai công tắc K1 K2, biết điện trở R1 = 12,5Ω ; R2 = 4Ω, R3 = 6Ω Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5(V) a) K1 đóng, K2 ngắt, tìm cờng độ dòng điện qua điện trở -8- b) K1 ngắt, K2 đóng, cờng độ dòng điện mạch lúc 1A Tính R4 c) K1 K2 đóng Tính điện trở tơng đơng mạch cờng độ dòng điện mạch R1 R4 K2 K1 M Bài : Một đoạn mạch điện gồm điện trở mắc nh sơ đồ hình vẽ Cho biết R1 = 2,5Ω ; R2 = 6Ω ;R3 = 10Ω ; R4 = 1,25Ω ; R5 = Ω hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện 6V Tính cờng độ dòng điện qua điện trë N R3 R1 R4 C R2 A B D R3 R5 E Bi Cho mạch điện nh hình vÏ : R4 N + R2 R1 M R3 P K2 B A K1 Víi R1=1 Ω ;R2=2 Ω ; R3=3 ; R4=6 ( Điện trở dây nối không đáng kể ) Tính Rtđ = ? trờng hợp sau : a) Nếu K1 K2 më b) NÕu K1 më K2 ®ãng c) NÕu K1 ®ãng K2 më d) NÕu K1 vµ K2 cïng ®ãng Bài 19: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: -9- Biết R1 = Ω ; R2 = Ω ; R5 = Ω ; 2 R3 = R4 = R6 = 1Ω a/ Tính RAB b/ Cho UAB = 2V Xác định I4 D R3 R1 C A R5 R4 M B R6 N Hướng dẫn giải: a/ Do dây dẫn có điện trở không đáng kể nên điểm M, N, B coi trùng nên ta vẽ lại mạch điện sau: A C B D R1 R2 R3 R6 R5 R4 Điện trở tương đương đoạn mạch: R36 = R3 R6 = Ω R3 + R6 R236 = R2 + R36 = Ω R2365 = R236 R5 = Ω R236 + R5 R12365 = R1 + R2365 = Ω R AB = R4 R12365 = Ω R4 + R12365 b/ Cường độ dòng điện chạy mạch: I= U AB = 4( A) R AB Mặt khác: R4 // R12365 nên ta có: I = I1 + I4 = 4(A)(1) I1 R4 = ⇔ I1 = I ( ) I R12356 Kết hợp (1) (2): ⇒ I4 = 2A Bài 27: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ biết: R1 = 6Ω; R2 = 4Ω K R3 = 12Ω; R4 = 7Ω D R4 R5 = 5Ω; U = 12V R R2 E Bỏ qua điện trở khóa K B A Tính cường độ dịng diện qua K - 10 - R5 K R3 + U K - C II Bài tập Bài Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2: Đ1 có ghi ( 6V – 1A), Đ2 có ghi Đ2 ( 6V0,5A) a, Tính điện trở đèn đèn b, Coi điện trở không đổi tính cờng độ dòng điện qua mạch c, Công suất thực tế hai đèn mắc hai bóng vào hiệu điện 12V ? d) Khi mắc hai bóng vào hiệu điện 12V đèn có sáng bình thường khơng? Tại sao? Bài Trên bóng đèn có ghi: 220V- 100W a) Tính điện trở đèn (giả sử điện trở đèn không phụ thuộc nhiệt độ) b) Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện 200V độ sáng đèn nào? Khi cơng suất điện đèn bao nhiêu? c) Tính điện mà đèn sử dụng 10giờ GỢI Ý: a) Tính RĐ b) Tính PĐ dùng UAB=200V; so với Pđm=> độ sáng đèn c) Tính điện đèn sử dụng 10giờ Đs: a) 484Ω ; b) 82,6W; c) 2973600J Bài Có hai bóng đèn loại 12V- 0,6A 12V- 0,3A a) Có thể mắc hai bóng nối tiếp với mắc vào hai điểm có hiệu điện 24V khơng? Vì sao? GỢI Ý: a) Tính R1, R2 - 50 - U R U R 1 1 + Khi mắc hai bóng nối tiếp, ta có: U = R U + U = R + R => U1 ,U ; 2 2 + So sánh U1 với Uđm1, U2 với Uđm2 để nhận xét độ sáng hai đèn b) Từ kết đưa cách mắc hai đèn Đs: a) Khơng vì: U1 < Uđm1 => Đèn sáng mờ; U2 > Uđm2 => Đèn cháy Bài4 Cho đoạn mạch mắc sơ đồ hình 7.1 Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W Điện trở R có giá trị 6Ω Khi mắc đoạn mạch vào nguồn điện hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường vơn kế 12V a) Tính hiệu điện nguồn điện b) Tính cường độ dịng điện chạy qua R, Đ1, Đ2 c) Tính cơng suất Đ2 V Tính cơmg suất tiêu thụ tồn mạch A GỢI Ý: R B C a) Do đèn sáng bình thường nên xác Đ2 định U1, U2 Từ tính Đ1 UAB Hình 7.1 b) Tính I1 theo Pđm1, Uđm1 - Tính IR theo U1, R => Tính I2 theo I1 IR c) Tính P2 theo U2 I2 d) Tính P theo P1, P2, PR ( Hoặc tính P theo UAB I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W Lun TËp D1 D2 Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ sau: Trên đèn ghi cá giá trị sau D3 Đ1( 12V- 6W); Đ2( 12V- 12W) Đ3 A + R2 ghi 3W giá trị hiệu điện R1 bị mờ hẳn Mạch điện đèn sáng bình thường - 51 - B a) Hãy tính hiệu điện định mức đèn Đ b) Cho R1 =9Ω Hãy tính R2 c) Tìm giới hạn R1 để thực điều kiện sáng bình thường đèn Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ: Trong R đèn ( 2,5V- 1,25W) , R4 =2,5Ω; U= 10V không đổi Cho điện trở đèn không thay đổi Tìm R1 , R3 để đèn sáng bình thường K mở R3 K C K đóng A+ B R1 R4 D Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ Biết R 1= R 4= 6Ω , R2= R3 =3Ω , R5 đèn 3V- 1,5W sáng bình thường Tính U AB? R3 R2 C A+ R1 D R4 B Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ: Đ1 Đ4 hai đèn 6V- 9W; Đ2 Đ3 hai đèn 6V- 4W, ampêkế, khoá K dây nối có điện trở không đáng kể Đặt vào hai điểm M N môït hiệu điện không đổi U = 12V a) Xét hai trường hợp K đóng K mở đèn có sáng bình thường không? b) Xác định độ lớn cường độ dòng điện qua ampêkế K đóng? C M + K D - 52 - - A N Bài Cho mạch điện hình 8.1, U=12V R3= 4Ω Khóa K mở: Ampe kế 1,2A Tính điện trở R1 Khóa K đóng: Ampe kế 1,0A Xác định R2 công suất tiêu thụ điện trở R1, R2, R3 U A R A R R Hìnhvẽ8.1 GỢI Ý: (Theo hình 8.1) K mở: tính RAB=> R1 K đóng: tính U1=> U3, tính R2.Dựa vào cơng thức: P= U.I để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6Ω; b) 12Ω; 6W; 3W; 9W Bài 6.Một người đọc quạt trần nhà mình, thấy ghi 220V khơng thấy ghi ốt Người tắt hết dụng cụ dùng điện nhà, thấy công tơ 837,2kWh cho quạt quay lúc 11giờ Khi công tơ 837,4kWh đồng hồ 1giờ 30 phút Em tính cơng suất quạt Đs: 80W Bài 7.Trên bàn có ghi 110V – 550W, đèn có ghi 110V – 100W Nếu mắc bàn nối tiếp với đèn vào mạch có hiệu điện 220V đèn bàn hoạt động có bình thường khơng? Tại sao? Muốn đèn bàn hoạt động bình thường ta phải mắc thêm điện trở Hãy vẽ sơ đồ mạch điện tính giá trị điện trở đó? Đs: a) Iđ > Iđmđ => Đèn cháy hỏng Ibl < Iđmbl => Mặc dù bàn không bị hỏng đèn hỏng nên làm cho mạch bị hở, dịng điện khơng qua đèn nên bàn ngừng hoạt động b) Sơ đồ mạch điện:[(Đ // R) nt Rbl] Học sinh tự vẽ sơ đồ; Kết R = 27Ω Bài 8.Hai bóng đèn có ghi Đ1: 6V – 3W; Đ2: 6V -6W So sánh điện trở chúng chúng sáng bình thường Để chúng sáng bình thường mắc vào hiệu điện 12V Ta phải mắc thêm điện trở RX nối tiếp với hai bóng đèn Tính RX GỢI Ý: a) Tính Rđ1, Rđ2 dựa vào Uđm Pđm đèn, so sánh Rđ1, Rđ2 b) Để hai đèn sang bình thường phải mắc [ (Đ // Đ2 ) nt Rb ] Hs tự vẽ sơ đồ mạch điện + Tính Iđm1, Iđm2 dựa vào Uđm Pđm chúng + Tính cường độ mach I theo Iđm1, Iđm2 + Tính điện trở tương đương mạch: R tđ theo U I Mặt khác R tđ = Rđ12 + Rx => Tính Rx Bµi 9: Cã hai bóng đèn loại 110V 100W 110V 25W a) Tìm định mức bóng - 53 - b) So sánh độ sáng bóng mắc chúng nối tiếp vào hai điểm có hiệu điện 220V mắc chúng song song vào hai điểm có hiệu điện 110V Bài 10: Hai bóng 110V 100W 110V 25W đợc mắc vào hiệu điện 220V Để đèn sáng bình thờng phải dùng hai điện trở phụ ghép thêm vào bóng HÃy đề suất sơ đồ tính điện trở phụ Cách ghép có hiệu suất cao hơn? Bài 11: Một phòng học có 10 bóng đèn loại 220V 60W đợc mắc vào mạng ®iƯn 220V NÕu d©y dÉn b»ng ®ång cã tiÕt diƯn 0,5mm có đảm bảo an toàn không? Biết dây dẫn có tiết diện 1,5mm chịu đợc dòng điện tối đa 10A Bài 12: Một bóng đèn 6V đợc mắc vào nguồn điện qua biến trở nh hình vẽ Điện trở bóng đèn Điện trở lớn biến trở 20 Ampe kế 1,56A chạy vị trí M a) Tính hiệu điện nguồn điện C b) Phải điều chỉnh biến trở A nh để bóng đèn B sáng bình thờng? M N Bài 13: Giữa hai điểm mạch điện có hai điện trở R R2 mắc song song råi nèi tiÕp víi ®iƯn trë R = Điện trở R1 nhỏ R2 có giá trị R1 = Biết công suất tiêu thụ R 12W Tính R2, biết hiệu điện hai đầu đoạn mạch 30V Bài 14: Có bóng đèn loại 110V, công suất 25W, 40W, 60W,75W a) Tính điện trở bóng đèn cờng độ dòng điện qua nó đợc mắc hiệu điện định mức b) Có thể mắc bóng đèn vào lới điện 220V nh để chúng sáng bính thờng? c) Các bóng đèn đợc mắc nh câu b, bóng đèn 25W bị cháy Các bóng đèn khác sáng nh nào? Bài 15: Phòng làm việc ban biên tập có máy vi tính, máy có công suất 150W,12 bóng đèn, bóng 40W máy điều hòa nhiệt độ có công suất 1200W hoạt động liên tục Hỏi tháng(30 ngày) phòng làm việc Ban tốn tiền điện biết 1kWh có giá 500 đồng Bài 16: Trong bóng lắp M hình vẽ, bóng có điện trở R Cho biết công Đ4 suất bóng thứ t P4 = 1W Tìm công suất bóng - 54 - A Đ1 B Đ2 Đ3 lại Đ5 N Bài 17: Trong sơ đồ mạch điện bóng cã cïng c«ng suÊt Cho R4 = Ω H·y tÝnh R1 ; R2;R3; R5 Bµi 18: Mét bÕp ®iƯn cã ghi 220V – 1000W ®ỵc dïng ë hiƯu điện 220V a) Vẽ đồ thị công suất bÕp ®iƯn theo thêi gian t = b) Do bị sụt nên hiệu điện 200V Tính công suất bếp điện Bài 19: Có mạch điện nh hình vẽ Cho biết Đ1 (220V – 100W) ; §2 (220V – 60W) §3 (220V – 40W); §4 (220V – 25W); U = 240V a) Đèn sáng nhất? b) Tính điện tiêu thụ bóng c) Các đèn có sáng bình thờng không? Tại sao? U Đ1 Đ3 Đ2 Đ4 Bài 20: Dùng nguồn điện có hiệu điện không đổi U = 5,5V để thắp sáng bình thờng hai bóng đèn 3V 3W 2,5V 0,5W HÃy nêu sơ đồ, tính điện trở phụ để hai bóng sáng bình thờng Chọn sơ đồ có lợi nhất? Bài 21: Có bóng đèn hiệu điện 110V, nhng công suất lần lợt 60W, 50W, 50W 40W có cách mắc chúng vào mạch 220V đèn sáng bình thờng? a) Dựa vào lí luận công suất b) Thử lại định luật Ôm Bài 22: Trong mạch điện hình vẽ cho biết đèn Đ1 (6V 6W) ; Đ2 (12V 6W) Khi mắc hai ®iĨm A vµ B vµo mét hiƯu ®iƯn thÕ U A đèn sáng bình thờng HÃy xác định: B a) Hiệu điện định mức đèn Đ3; Đ4 ;Đ5 b) Công suất tiêu thụ mạch, biết công suất tiêu thụ đèn Đ3 1,5W tỉ số công suất định mức hai đèn cuối 5/3 - 55 - Đ1 C Đ2 Đ3 Đ4 D Đ5 Bài 23: Có bóng đèn Đ1 (6V 6W) ; Đ2 (6V 3,6W) Đ3 (6V 2,4W) a) Tính điện trở cờng độ dòng điện định mức bóng đèn b) Phải mắc ba bóng đèn nói nh vào hiệu điện U = 12V để ba bóng đèn sáng bình thờng? Giải thích? Bài 24: Hai bóng đèn Đ1 (6V3W) Đ2 (6V W) biến trở Rx đợc mắc vào hiệu điện U nh hình vẽ a-Khóa K mở, đèn Đ1 sáng bình thờng Xác Rx định hiệu điện U tính công suất U tiêu thụ đèn Đ2 a- Khóa K đóng + Độ sáng đèn thay đổi nh so với trớc? Giải thích? + Muốn đèn Đ2 sáng bình thờng biến trở phải có trị số bao nhiêu? K Đ2 Đ1 Bi 25 Một xã có 450 hộ Mỗi ngày hộ dùng điện giờ, với cơng suất thụ trung bình hộ 120W a) Tính tiền điện phải trả hộ xã tháng theo đơn giá 700đ/ kWh b) Tính trung bình cơng suất điện mà xã nhận bao nhiêu? c) Điện truyền tải đến từ trạm điện cách 1km Cho biết hiệu suất truyền tải lượng 68% hiệu điện nơi sử dụng 150V Tìm hiệu điện phát từ trạm điện điện trở đường dây tải d) Dây tải đồng có điện trở suất ρ = 1,7.10-8Ωm Tính tiết diện dây Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ b) 54 kW; c) 220V, Rdây = 0,194Ω ; GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) d) 175mm2 A a) Tính điện tiêu thụ hộ ( A= P.t); tính thành tiền hộ; tính số tiền xã (450 hộ) U0 R Hình7.2 Biết PTB hộ số hộ xã, tính công suất điện P xã nhận - 56 - B b) Mạng điện xã kí hiệu R, hai điểm A,B (như hình 7.2) + Dịng điện chạy dây tải dịng điện qua cơng tơ xã có giá trị là: I= P U Gọi U’ hiệu điện “sụt” dây tải; công suất mát dây là: P’= U’.I; Công suất sử dụng xã : P = U.I Theo đề hiệu xuất truyền tải lượng 68%, có nghĩa cơng suất mát 32% Chia P' 32 U ' = => U’ P 68 150 + Hiệu điện phát từ trạm dây : U’+ U U' + Điện trở đường dây tải : Rd = I +) Tính tiết diện thẳng dây từ công thức: Rd = ρ - 57 - l S Chủ đề 4: ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ I Một số kiến thức bản: Nhiệt lượng toả dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện, tỷ lệ thuận với điện trở thời gian dòng điện chạy qua Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt Bài Một bàn có khối lượng 0,8kg tiêu thụ cơng suất 1000W hiệu điện 220V Tính: a) Cường độ dòng điện qua bàn b) Điện trở bàn - 58 - c) Tính thời gian để nhiệt độ bàn tăng từ 20 0C đến 900C Cho biết hiệu suất bàn H= 80% Cho nhiệt dung riêng sắt 460J/kg.K GỢI Ý: c) Tính nhiệt lượng Q1 để nâng nhiệt độ bàn lên 700C + Tính nhiệt lượng cần cung cấp Q theo Q1 H + Từ Q= I2.R.t=> tính t Đs : a) 4,54A ; b) 84,4Ω ; c) 32s Bài Một bếp điện hoạt động hiệu điện 220V a) Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn thời gian 25phút theo đơn vị Jun đơn vị calo Biết điện trở 50Ω b) Nếu dùng nhiệt lượng đun sơi lít nước từ 20 0C.Biết nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước 4200J/kg.K 1000kg/m3 Bỏ qua mát nhiệt GỢI Ý: a) Tính nhiệt lượng Q tỏa dây dẫn theo U,R,t b) Tính lượng nước đun sơi nhiệt lượng nói + Tính m từ Q= C.m.∆ t + Biết m, D tính V Đs: a) 1452000 J = 348480 Cal; b) 4,32 lít Bài Người ta đun sơi 5l nước từ 200C ấm điện nhơm có khối lượng 250g 40phút 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 - 59 - GỢI Ý: + Tính nhiệt lượng ấm nhơm nước thu vào: Qthu (theo C1,C2, m1, m2 ∆ t) + Tính nhiệt lượng dây điện trở ấm tỏa 40phút: Qtỏa theo P,t + Tính hiệu suất ấm Đs: 71% Bài Người ta mắc hai điện trở R 1= R2=50Ω hai cách nối tiếp song song nối vào mạch điện có hiệu điện U= 100V a) Tính cường độ dịng điện qua điện trở trường hợp b) Xác định nhiệt lượng tỏa điện trở hai trường hợp thời gian 30phút Có nhận xét kết tìm GỢI Ý: a) Khi (R1 nt R2): tính I1, I2 +) Khi (R1// R2): tính I1’, I2’ b) Tính nhiệt lượng tỏa điện trở (R1 nt R2); (R1// R2) Lưu ý: R1= R2 Q1?Q2 Q '1 Q2 ' Lập tỉ số: = tính kết đưa nhận xét Q1 Q2 Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) I1 = I2 = 1A + Khi (R1// R2) I1’= I2’ = 2A b) 9000J Bài Giữa hai điểm A B có hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai Cường độ dòng điện qua dây thứ 4A, qua dây thứ hai 2A a) Tính cường độ dịng điện mạch - 60 - b) Tính điện trở dây điện trở tương đương mạch c) Tính cơng suất điện mạch điện sử dụng 5giờ d) Để có cơng suất đoạn 800W người ta phải cắt bớt đoạn đoạn dây thứ hai mắc song song lại với dây thứ vào hiệu điện nói Hãy tính điện trở đoạn dây bị cắt GỢI Ý: a) Tính IAB theo dịng mạch rẽ b) + Dựa vào cơng thức R= U để tính R1 , R2 I + Tính RAB c) +Tính P theo U, I + Tính A theo P,t d) Gọi R'2 điện trở đoạn dây bị cắt + Tính I’ qua đoạn mạch (R1//R2) theo P’,U + Tính R’ABtheo U,I’ R1.R2' + Tính R Từ R AB= R1 + R2' ’ ’ + Tính điện trở đoạn dây cắt : RC= R2 - R’2 Đs: a) 6A; b) 30Ω ; 60Ω ; 20Ω ; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15Ω Bài Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình có chiều dài tổng cộng 40m có lõi đồng tiết diện 0,5mm 2.Hiệu điện cuối đường dây(tại nhà) 220V Gia đình sử dụng dụng cụ điện có tổng cơng suất 165W trung bình ngày Biết điện trở suất đồng 1,7.10-8Ωm a) Tính điện trở toàn dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình - 61 - b) Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn 30 ngày đơn vị kW.h GỢI Ý: a) Tính điện trở R tồn đường dây theo ρ,l,S b) Tính cường độ dòng điện I qua dây dẫn theo P,U + Tính nhiệt lượng Q tỏa đường dây theo I,R,t đơn vị kW.h Đs: a) 1,36Ω ; b) 247 860J = 0,069kWh Bài 7: Để chế tạo cuộn dây đốt nóng ấm đun nước điện ta dùng dây nikêlin đường kính d= 0,2 mm, quấn lỏi sứ hình trụ đường kính D = 1,5cm Hỏi phải quấn vòng để đun sôi 120g nước 10 phút Biết hiệu điện mạch U0= 100V, nhiệt độ ban đầu nước 100 C, hiệu suất bếp H = 60%, điện trở suất dây nikêlin 4.10 -7 Ωm, nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K HD:Công thức tính tiết diện S=Π r2 Cv= Πd ( ĐS: n= 133 vòng) Bài 8: Trước mắc dụng cụ điện vào mạch hiệu điện đ U= 110V, Khi mắc thêm đèn có công suất định mức P0= 100w vào mạch hiệu điện giảm xuống U0=166V, Khi mắc ấm điện song song với đèn hiệu điện giảm xuống U 1= 100V Bỏ qua phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ Biết ấm đèn có hiệu điện định mức.hãy tính công suất định mức bếp Hướng dẫn Tính r dây hai trường hợp kiện U đm ( xác định điện trở ấm R 1=R0r U/( R0{U- U1}- U1r) Suy P1= U( U0- U1) P0/ U1(U- U0)= 165W Bài 9: Khi mắc bếp điện có công suất định mức 300W công suất thực tế 250W Hỏi công suất toả hai bếp ta dùng đồng thời hai bếp mắc song song vào mạch Hướng dẫn Lập phương trình theo r hai trường hợp, so sánh giải ta - 62 - ( hiệu điện định mức bếp hiệu điện nguồn nhau) P= 2P1P0/ ( P - P ) = 423W Baøi 10: Trong mạch điện có dây đồng tiết diện 5mm2, cần phải mắc thêm cầu chì Hỏi tiết diện dây chì bằêng để đốt nóng mạch lên 10 0C chảy Nhiệt độ ban đầu dây chì 27 0C nhiệt độ nóng chảy dây chì 3270C ( ĐS: 4,25mm2) Bài 11: Một ấm nước có lò xo xoắn, có điện trở R 0=120Ω mắc song song với Ấm mắc với điện trở r = 50Ω Hỏi thời gian đun sôi lò xo bị đứt? ĐS: t2=(242/243) t1 Bai 12: Người ta dùng bếp điện loại 800W – 220V họat động hiệu điện 165V để đun kg nước đá có nhiệt độ ban đầu t1=- 200C Bỏ qua sư trao đổi nhiệt lượng kế với môi trường Xác định nhiệt độ cuối của nước thời gian đun t= 20phút hiệu suất bếp H= 80% Nhiệt dung riêng nước nước đá 2100J/kgK; 4200J/kgK Bài 13: Để đun sôi ấm nước người ta dùng bếp điện có hai dây điện trở R1 R2.Nếu dùng dây R1 thời gian đun 10phút nước sôi Nếu dùng dây R2 thời gian đun 30 phút nước sôi Hỏi thời gian đun nếu: a) Mắc nối tiếp hai điện trở để đun b) Mắc song song hai điện trở để đun.Biết hiệu điện nguồn không thay đổi, bỏ toả nhiệt ấm môi trường Bài 14: Để đun sôi ấm nước người ta dùng bếp điện có hai dây điện trở R1 R2 Khi mắc nối tiếp hai điện trở thời gian đun 15 phút măùc song song thời gian đun phút 20giây Hỏi dùng riêng điện trở đun thời gian bao nhiêu? Biết hiệu điện nguồn không thay đổi, bỏ toả nhiệt ấm môi trường Bài 15: Dùng bếp loại 200V- 1000W hoạt động hiệu điện U = 150V để đun sôi ấm nước Bếp có hiệu suất 80% Sự toả nhiệt môi trường sau: Nếu thử ngắt mạch điện sau phút nước hạ xuống 0,5 0C Ấm có khối lượng m1= 100g ; C1= 600J/kgK, nước có khối - 63 - lượng m= 500g ; C1= 4200J/kgK, nhiệt độ ban đầu 200C Tính thời gian cần thiết để đun ( ĐS : t = 400s) Bài 16: Người ta đun nước mộït ấm có hiệu suất 100% Ấm toả nhiệt không khí, nhiệt lượng hao phí toả không khí tỉ lệ với thời gian đun Khi hiệu điện dùng U1 =200V sau phút nước sôi, U2 =100V sau 25 phút nước sôi Hỏi U3 =100V sau nước sôi? Hướng dẫn Công suất tỏa nhiệt môi trường p h = Q/t trường hợp không đổi Qtp = Qn + Qh  Qtp= Qn + Pht ÑS: t 3=18,75 phút Bài 17: Khi mắc bếp điện vào hiệu điện U 1= 120V thời gian đun t1= 10ph, mắc vào hiệu điện U2= 110V thời gian đun t2= 15ph, Tính thời gian đun t3 mắc mắc vào hiệu điện U3= 100V Biết lượng nước ấm nhiệt độ ban đầu nước nhiệt lượng bếp toả môi trường tỉ lệ với thời gian đun Bài 18: Khi dòng điện có cường độ dòng điện I 1= 1A qua dây dẫn khoảng thời gian dây nóng đến nhiệt độ t1= 400C, Khi dòng điện có cường độ dòng điện I2= 2A qua dây dẫn khoảng thời gian dây nóng đến nhiệt độ t2= 1000C Hỏi dòng điện có cường độ dòng điện I3= 4A qua dây dẫn khoảng thời gian dây nóng đến nhiệt độ t Coi nhiệt độ xung quanh dây không đổi Biết nhiệt độ toả môi trường tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ dây dẫn môi trường xung quanh Hướng dẫn Công suất toả nhiệt dây dẫn P = I2R Công suất toả nhiệt môi trường P h= k( t- t0) Khi cân nhiệt P= Ph ĐS: t3 = 5t20 4t1=340 C Toán cực trị Bi Trờn in tr R1 có ghi 0,1k Ω – 2A, điện trở R2 có ghi 0,12k Ω – 1,5A - 64 - ... (-) ngợc chiều mạch s: 75; 37,5 Bài 5( HSGH 2003 - 2004) Cho mạch điện nh hình vẽ + - R1= R2 = 20Ω R1 R3= R4 = 15Ω R2 -2 - N R4 C M R3 I2 = 0,3A a,TÝnh điện trở toàn mạch b, Tính cờng độ dòng điện. .. lệch điện điểm gọi hiệu điện điểm : VA-VB= UAB *TRong trờng hợp mạch phức tạp, Hiệu điện điểm mắc vôn kế phải đợc tính công thức cộng thế: UAB = VAVB =VA- VC + VC - VB = UAC+UCB UAB = VA-VB=VA-... điện trở: ta bỏ điện trở khác khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tơng đơng cờng độ dòng điện qua điện trở hoặchiệu điện hai đầu Các trờng hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc song song