Chuyên đê điện học - toanhoclavotan dien1

Chuyên đê điện học - toanhoclavotan dien1 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

Phân phối chơng trình bdhs giỏi lý Năm học : 2010 - 2011 Phần IV: điện học Nội dung - kiến thức Các dạng tập Đoạn mạch nối tiếp - mạch song song - mạch hỗn hợp Chuyển mạch Mạch điện có vôn kế ampe kế Mạch cầu Điện học Công thức tính điện trở Biến trở Công công suất điện Định luật Jun - Len xơ Toán cực trị Truyền tải điện xa -1- 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 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 ®i khái nót” Chó ý: +) Dßng ®iƯn IK mang dấu (+) chiều mạch +) Dòng IK mang dấu (-) ngợc chiều m¹ch -2- A ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP I Lý thuyÕt: a Đoạn mạch điện mắc nối tiếp: *Đặc điểm:các phận (các điện trở) mắc thành dÃy liên tục cực nguồn điện ( phận hoạt ®éng phô thuéc nhau) *tÝnh chÊt: 1.I chung U=U1+U2+ +Un R=R1+R2+, Rn *Từ t/c công thức định luật ôm I=U/R U1/R1=U2/R2= Un/Rn (trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện đầu vËt dÉn tØ lƯ thn víi ®iƯn trë cđa chóng)  Ui=U Ri/R Tõ t/s  nÕu cã n điện trở giống mắc nối tiếp điện trở đoạn mạch R =nr Cũng từ tính chất điện trở tơng đơng đoạn mạch mắc nối tiếp lớn điện trở thành phần II Bài tập Bi Mt on mch AB gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp với Hiệu điện hai đầu điện trở U1 U2 Biết R1=25  , R2 = 40  hiệu điện UAB hai đầu đoạn mạch 26V Tính U1 U2 Đs: 10V; 16V GỢI Ý: Cách 1: - Tính cường độ dịng điện qua điện trở theo U AB RAB Từ tính U1, U2 Cách : - Áp dụng tính chất tỉ lệ thức : U U U1  U U U 26       0, R1 R2 R1  R2 25 40 65 Từ tính U1 , U2 Bài Một đoạn mạch gồm điện trở mắc nối tiếp R1 =4  ;R2 =3  ;R3=5  -3- Hiệu điện đầu R3 7,5V Tính hiệu điện đầu điện trở R1; R2 đầu đoạn mạch Đs: 6V; 4,5V; 18V GỢI Ý :Cách 1: Tính cường độ dịng điện qua điện trở theo U3, R3 Từ tính U1, U2 ,UAB Cách : Đối với đoạn mạch nối tiếp ta có : U1 U U U1  U  U U U 7,5        1, R1 R2 R3 R1  R2  R3 từ tính U1, U2, UAB B ĐOẠN MẠCH SONG SONG b Đoạn mạch điện mắc song song: *Đặc điểm: mạch điện bị phân nhánh, nhánh có chung điểm đầu điểm cuối Các nhánh hoạt động độc lập *Tíh chất: Uchung cờng độ dòng điện mạch trổng cờng độ dòng điện mạch rẽ I=I1+I2+ +In 3.Nghịch đảo điện trở tơng đơng tổng nghịch đảo điện trở thành phần R=R1+R2+ +Rn -Từ t/c công thức định luật ôm I1R1=I2R2= =InRn=IR - từ t/c Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị r điện trở đoạn mạch mắc song song R=r/n - từ t/3 điện trở tơng đơng đoạn mạch mắc song song nhỏ điện trở thành phần II Bài tËp Bài Cho R1= 12  ,R2= 18  mắc song song vào hai điểm A B, Ampe kế đo cường độ dịng điện mạch chính, Ampe kế Ampe kế đo cường độ dòng điện qua R1 ,R2 a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện b) Ampe kế Ampe kế giá trị bao nhiêu? (theo cách) biết Ampe kế 0,9A -4- c) Tính hiệu điện hai đầu A B GỢI Ý: b) Tính số Ampe kế Ampe kế dựa vào hệ thức mối quan hệ I 1, I2 với R1 , R2 (HS tìm cách giải khác) c) Tính UAB Cách 1: câu a Cách 2: sau tính I1,I2 câu a, tính UAB theo I2, R2 Đs: b) 0,54A; 0,36A; c) 6,48V Bài Cho R1 = 2R2 mắc song song vào hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện 30V Tính điện trở R1và R2 (theo cách) biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch 1,2A GỢI Ý: Tính I1, I2 dựa vào hệ thức mối quan hệ I1, I2 với R1 ,R2 để tính R1, R2 Học sinh giải cách khác Đs: 75; 37,5 B ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP I TÝnh điện trở tơng đơng -phân tích mạch Bi Cú ba điện trở R1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; mắc vào hai điểm A B có hiệu điện 12V (hình 3.3) a) Tính điện trở tương đương mạch b) Tính cường độ dịng điện qua điên trở c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở R1 R2 Đs: a) 4 ; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R3 // ( R1 nt R2) Tính R12 tính RAB b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U R12; Tính I3 theo U R3 c) Tính U1 theo I1 R1; U2 theo I2 R2; U3 ? U -5- Bài Cho mạch điện nh hình vÏ Trong ®ã R1 = Ω, R2 = 10 Ω ,R3 = 15 Ω hiƯu ®iƯn thÕ UCB =5,4V a) Tính điện trở tơng đơng RAB đoạn mạch b) Tính cờng độ dòng điện qua điện trở vµ sè chØ cđa ampe kÕ A R2 R1 C R3 A K + - Bài Cho mạch điện hình 4.4 Biết: R1 = 15, R2 = 3, R3 = 7, R4 = 10 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch 35V a) Tính điện trở tương đương A toàn mạch R2 D R3 R1 C R4 b) Tìm cường độ dịng điện qua B Hình 4.4 điện trở GỢI Ý: (theo hình vẽ 4.4) a) Tính R23 R234 Tính điện trở tương đương RAB=R1+R234 b) Tính IAB theo UAB,RAB=>I1 +) Tính UCB theo IAB,RCB +) Ta có R23 = R4 I23 so với I4; (I23=I2=I3) + Tính I23 theo UCB, R23 Đs: a) 20 ; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A Bµi 4( HSGH 20032004) Cho mạch điện nh hình vẽ + - R1= R2 = 20 R1 R3= R4 = 15 R2 N R4 C M -6- 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 GI í: (theo hình vẽ 4.4) a)Tính R123 Tính điện trở tương đương Rtd=R123+R4 b)Tính I theo U, Rtd=>I4 = I TÝnh UMN ADĐL Ôm tính I1, I2 , I3 c) Da vào Iđm1, Iđm2, Iđm3 Iđm4 xác định cường độ dòng điện I max qua điện trở ; + Tính Umax dựa vào giá trị IAB, Rtd Bài Cho mạch điện hình 4.8 R1=15., R2 = R3 = 20, R4 =10 Ampe kế R2 5A R1 Tính điện trở tương đương tồn mạch C A Tìm hiệu điện UAB R4 A UAC Đs: a) 7,14 ; b) 50V, 30V R3 Hình 4.8 Dạng 2: toán chuyển mạch( vẽ lại mạch điện) Một số quy tắc chuyển mạch: -7- B a/ 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 0 hc RAB 0,I=0 Va=VbTức A B điện thế) Các trờng hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở không đáng kể Đợc coi có điện Hai điểm nút đầu R5 mạch cầu cân b/ Bỏ điện trở: ta bỏ điện trở khác khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tơng đơng cờng độ dòng điện qua điện trở 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 tëng) CHÚ Ý: 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 thành đoạn mạch in phc Bài Trong sơ đồ sau đây, hÃy cho biết bóng đợc mắc nối tiếp víi bãng nµo vµ song song víi bãng nµo? Bµi Tính điện trở tơng đơng đoạn mạch a b dới đây, biết điện trở có giá trị r -8- 4 Hình a Hình b Giải Ta lu ý r»ng ®iƯn thÕ hai ®iĨm 1,3 b»ng nhau; 2,4 b»ng nªn ta cã thĨ chËp chóng lại với nhau, ta có mạch sau: Hình a: Từ đề ta có hình bên 1,3 2,4 Vậy 1 1     R r r r r => R = r H×nh b) Bài cho ta có sơ đồ sau: 1,3 2,4 Vậy 1 1  1 2r     R   r R r 2r r 2r 5 Bài 3: Cho mạch điện nh hình dới, có hai công tắc K1 K2, biết điện trở R1 = 12,5 ; R2 = 4, R3 = 6 m¹ch UMN = 48,5(V) HiƯu điện hai đầu đoạn a) K1 đóng, K2 ngắt, tìm cờng độ dòng điện qua điện trở b) K1 ngắt, K2 đóng, cờng độ dòng điện mạch lóc nµy lµ 1A TÝnh R4 -9- c) K1 vµ K2 đóng Tính điện trở tơng đơng mạch cờng độ dòng điện mạch R1 R4 K2 K1 M N R3 Gi¶i a) Khi K1 đóng, K2 ngắt, mạch điện có R1 R2 mắc nối tiếp Vậy dòng điện qua điện trở : I U MN 48,5  2,94(A) R1  R 12,5 b) Khi K1 ngắt, K2 đóng Mạch điện gồm R1, R4 R3 mắc nối tiếp với -> Điện trở tơng đơng R1,4,3 = R1 + R4 + R3 = U MN 48,5  48,5 I Vậy điện trở tơng đơng R1,4,3 = 48,5 => R4 = R143 – R1 – R3 = 48,5 – 12,5 – = 30 c) Khi K1 vµ K2 cïng ®ãng m¹ch ®iƯn gåm R1nt {R2 //(R3 nt R4)} Ta cã : R3,4 = R3 + R4 = + 30 = 36 => R 2,3,4  R R3,4 R  R 3,4  4.36 3,6Ω  36 Điện trở tơng đơng mạch : RMN = R1 + R234 = 12,5 + 3,6 = 16,1 Cờng độ dòng điện mạch : I U MN 48,5  ~3A R MN 16,1 - 10 - U 16   12() R1 = I1 b, Khi Rx gi¶m > R2x gi¶m > I2x tăng > U2 = (I2R2) tăng Do ®ã Ux = (U - U2) gi¶m VËy Rx giảm Ux giảm Bi 5: Cho mạch điện nh hình vẽ 6.4 biến trở có điện trở toàn phần R0 =12 , đèn loại (6V-3W), UMN=15V Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thờng Gợi ý : Đèn sáng bình thờng Uđ = Uđm = 6V UMC = U® = 6V UCN = UMN - UMC = 9V TÝnh :R® = U2/P =12 () TÝnh Id = P/U = 3/6 = 0,5 (V) Gäi RBT(MC) = x RCN = 12 - x ICN = IMC = I® + I RBT(MC) UCN/ RCN = 0,5+ UMN/ RBT(MC) 9/(12-x) = 0,5 + 6/x Giải phơng trình ta ®ỵc x = => RBT(MC) = 6() RCN = 6() => vị trí chạy Bài :( HSGT_2009-2010) Cho mạch điện nh hình vè Biết U = 12 (V) R0 = 8() ; Rb lµ biÕn trë a) Điều chỉnh biến trở để công suất biến trở 4Ư.Tính giá trị Rb tơng ứng b) Phải điều chỉnh Rb có giá trị để công suất Rb lớn Gợi ý - 29 - a, TÝnh c«ng suÊt theo Rb theo c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt Rtd = R0 + Rb = + Rb I = U/ Rtd I = U/ (8 + Rb) Pb = I b Rb [12/ (8 + Rb)] 2.Rb = Rb = 16() hc Rb = 4() b Rtd = R0 + Rb = + Rb I = U/ Rtd I = U/ (8 + Rb) = I b Pb = I b Rb = [U/(8 + Rb) ]2 Rb thay sè: � 12 � Pb  � �.Rb  R � b� 144 144 � Pb = Rb  16  64 16  R 64 b Rb Rb Pb �4,5 = 64/ Rb Hay : Rb = () PbMax = 4,5 Rb C)C¸c toán thờng gặp mạch cầu dây: đ* Baứi toaựn cụ baỷn M Cho mạch điện nh hình vẽ (H- 4.3) R1 UMN N R2 §iƯn trë cđa am pe kế dây nối không đáng kể, điện trở toàn phần biến trở a- Tìm vị trí cuả chạy C biết số ampekế (IA) C b- Biết vị trí chạy C, tìm số ampe kế? * Phơng pháp giải: (H- 4.3) - 30 - B Vì điện trở ampe kế không đáng kể -> mạch điện (R1RAC) nt (R2 RCB) a- Đặt x = RAC (0< x< R) * Trờng hợp 1: Nếu toán cho biÕt sè chØ cña ampe kÕ I A = Thì mạch cầu cân bằng, lúc ta có điều kiƯn c©n b»ng R1 R  x R x (1) Giải phơng trình (1) ta tìm đợc RAC = x * Trêng hỵp 2: Am pe kÕ chØ giá trị IA Viết phơng trình dòng điện cho hai nút C D Rồi áp dụng định luật ôm để chuyển hai phơng trình dạng cã Èn são lµ U1 vµ x + Nót C cho biÕt U U x Ux  Rx x U  U1 U1  hay I A  R x x I A  I BC  I x  + Nót D cho biÕt: hay IA  IA = (2) I1 - I2 U1 U  U1  R1 R2 (3) (Trong giá trị U, Ia, R, R1, R2 đầu cho trớc ) - Xét chiều dòng điện qua ampe kế (nếu đầu không cho trớc), để giải phơng trình (3) tìm giá trị U 1, thay vào phơng trình (2) để tìm x - Từ giá trị x ta tìm đợc vị trí tơng ứng chạy C b- Vì đầu cho biết vị trí chạy C, nên ta xác định đợc điện trở RAC RCB - Mạch điện: (R// RAC ) nt (R2 //RCB) -> áp dụng định luật ôm ta dễ dàng tìm đợc I1và I2 Suy sè chØ cña Ampe kÕ: IA = I1 - I2 * Bài tập áp dụng: M Cho mạch ®iƯn nh h×nh vÏ (H - 4.4) R1 UMN N R2 Biết U = 7V không đổi R1 = 3, R2= 6 - 31 -  C B BiÕn trở ACB dây dẫn Có điện trở suất lµ = 4.106 ( m) ChiỊu dµi l = AB = 1,5m TiÕt diƯn ®Ịu: S = 1mm2 a - Tính điện trở toàn phần biến trở b- Xác định vị trí chạy C để số ampe kế c- Con chạy C vị trí mà AC = 2CB, hỏi lúc ampe kế bao nhiêu? d - Xác định vị trí chạy C để ampe kế Lời giải a- Điện trở toàn phần biến trở RAB (A) l 1,5  4.10   6 () S 10 b- Ampe kÕ chØ sè th× mạch cầu cân bằng, R1 R RAC RCB x x Đặt x = RAC -> RCB = -x Suy x = () Víi RAC = x = 2 th× chạy C cách A đoạn AC  RAC S 0,5(m)  VËy ch¹y C cách A đoạn 0,5m ampe kế số c- Khi chạy vị trí mà AC = 2CB, ta dễ dàng tính đợc RAC = () Cßn RCB = () VT RA = => Mạch điện (R1 //RAC ) nt (R2 //RCB) - Điện trở tơng đơng mạch Rtd R1 .RAC R R 12 12 45  CB    () R1  RAC R2  RCB 14 - Cờng độ dòng điện mạch I Suy ra: U 98   ( A) Rtd 45 45 14 RAC 98 56 I1  I   ( A) R1  RAC 45 45 - 32 - I2 I V×: RCB 98 49   ( A) R2  RCB 45 90 I1 > I2, suy sè chØ cđa ampe kÕ lµ: I A  I1  I  56 49   45 90 10 hay IA = 0,7 (A) VËy ch¹y C vị trí mà AC - 2CB ampe kế 0,7 (A) d- Tìm vị trí chạy C ®Ĩ ampe kÕ chØ (A) - V×: RA = => mạch điện (R1// RAC) nt (R2 // RCB) suy ra: Ux = U1 + Phơng trình dòng ®iƯn t¹i nót C: I A  I BC  I x  U  U U1  R x x IA  hay  U1 U x x (1) + Phơng trình dòng điện t¹i nót D: I A  I1  I  U1 U  U1  R1 R2 hay U1  U1  I A (2) + Trêng hỵp 1: Ampe kÕ chØ IA = (A) D đến C - Từ phơng trình (2) ta tìm đợc U1 = (V) - Thay U1 = (V) vào phơng trình (1) ta tìm đợc x = () - Víi RAC = x = ta tìm đợc vị trí chạy C cách A đoạn AC = 75 (m) + Trờng hợp 2: (A) chiều từ C đến D - Từ phơng trình (2) ta tìm đợc U1  (V ) - Thay U1  (V ) vào phơng trình (1) ta tìm đợc x  1,16 () Ampe kÕ chØ IA = - 33 - - Víi RAC = x = 1,16  , ta tìm đợc vị trí chạy C cách A đoạn AC 29 (cm) Vâỵ vị trí mà chạy C cách A đoạn 75 (cm) 29 (cm) am pe kÕ chØ ( A) UMN M Bài toán 6: N Cho mạch điện nh hình vẽ (H -4.5) Hiệu điện hai đầu đoạn mạch U V Không đổ.Biểntở có điện toàn phần R Vôn kế có điện trở lớn (H-4.5) B C a- Tìm vị trí chạy C, biết số vôn kế b- Biết vị trí chạy C, tìm số vôn kế * Phơng pháp giải: - Vì vôn kế có điện trở lớn nên mạch điện có dạng (R nt R2) // RAB a- Tìm vị trí chạy C - Với vị trí C, ta tìm ®ỵc R1 R1  R2 U  R U1 U I AC - Xét hai trờng hợp: UAC = U1 + UV vµ UAC = U1 - UV U AC Mỗi trờng hợp ta có: RAC T AC Từ giá trị RAC ta tìm đợc vị trí tơng ứng chạy C b- Biết vị trí chạy C, ta dễ dàng tìm đợc RAC RCB dễ dàng tính đợc U1 UAC M Từ số vôn kế: UMN N U v  U1  U AC * Bài tập áp dụng: V - 34 C B Cho mạch điện nh hình vẽ (H 6) Biết V = 9V không đổi, R1 = 3, R2 = Biến trở ACB có điện trở toàn phần lµ R= 18 Vèn kÕ lµ lý tëng (H4.6) a- Xác định vị trí chạy C để vôn kế số b- Xác định vị trí chạy C để vôn kế số 1vôn c- Khi RAC = 10 vôn kế vôn ? Lời giải - Vì vôn kế lý tởng nên mạch điện có dạng: (R1 nt R2) // RAB a- Để vôn kế số 0, mạch cầu phải cân bằng, đó: Hay R1 R2 RAC R  RAC  => RAC = () RAC 18 RAC b- Xác định vị trí chạy C, để Uv = 1(V) - Với vị trí chạy C, ta có R1 9 3(V ) R1  R2 36 U   0,5( A) R 18 U1 U Vµ I AC + Trờng hợp 1: Vôn kế chỉ: UV = U1 - UAC = (V) Suy ra: UAC = U1 - UV = - = (V) U AC => RAC = I  0,5  () AC + Trờng hợp 2: Vôn kế UV = UAC - U1 = (V) Suy ra: UAC = U1 + UV = + = (V) U AC => RAC  I  0,5 = () AC Vậy vị trí mà RAC = () RAC = () vôn kÕ chØ (V) - 35 - c- T×m sè chØ v«n kÕ, RAC = 10 () Khi RAC = 10() => RCB = 18 - 10 = () => UAC = IAC RAC = 0,5 10 = (V) Suy sè chØ cđa v«n kÕ lµ: UV = UAC - U1 = - = (V) Vâỵ RAC = 10 vôn kÕ chØ 2(V) Chủ đề CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN I Một số kiến thức * Cơng suất dịng điện: đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh cơng dịng điện Cơng thức: P= A/ t Vì ( A = U I t ) (Ta có P = U.I = I2.R =  P=UI U2 ) R * Số đo phần điện chuyển hoá thành dạng lượng khác mạch điện gọi cơng dịng điện sản mạch điện - 36 - Cơng thức: A = UI t U2 (Ta có A = P.t = U.I.t = I R.t = t ) R * Ngồi đơn vị ( J ) ta cịn dùng ( Wh ; kWh ) kWh = 000 Wh = 600 000 J * Lưu ý: Mạch điện gồm có vật tiêu thụ điện, nguồn điện dây dẫn Công thức A = UIt, cho biết điện A (công) mà đoạn mạch tiêu thụ chuyển hóa thành dạng lượng khác Nếu dây dẫn có điện trở nhỏ (coi 0) Khi điểm đoạn dây dân coi khơng có hiệu điện (hiệu điện 0) Chính mà đoạn dây dẫn có dịng điện lớn qua, mà khơng tiêu thụ điện năng, khơng bị nóng lên Nhưng mắc thẳng dây dẫn vào hai cực nguồn điện (trường hợp đoản mạch) Do nguồn điện có điện trở nhỏ nên điện trở mạch (cả dây dẫn) nhỏ Cường độ dịng điện mạch lớn, làm hỏng nguồn điện II Bài tập Bài Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2: Đ1 có ghi ( 6V – 1A), Đ có ghi ( 6V0,5A) a, Tính điện trở đèn ®Ìn b, Coi ®iƯn trë kh«ng ®ỉi tÝnh cêng độ dòng điện qua mạch - 37 - c, Công st thùc tÕ cđa hai ®Ìn 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) 484 ; 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 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; - 38 - U2 > Uđm2 => Đèn cháy Bài2 Cho đoạn mạch mắc sơ đồ hình 7.1 Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W Điện trở R có giá trị 6 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 toàn 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 LuyÖn TËp Bài Một xã có 450 hộ Mỗi ngày hộ dùng điện giờ, với công suất thụ trung bình hộ 120W a) Tính tiền điện phải trả hộ xã tháng theo đơn giá 700đ/ kWh b) Tính trung bình công 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  = 1,7.10-8m Tính tiết diện dây - 39 - Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ b) 54 kW; c) 220V, Rdây = 0,194 ; d) 175mm2 GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) A a) Tính điện tiêu thụ hộ ( A= P.t); tính thành tiền hộ; tính số tiền U0 xã (450 hộ) R Hình7.2 B Biết PTB hộ số hộ xã, tính cơng suất điện P xã nhận b) Mạng điện xã kí hiệu R, hai điểm A,B (như hình 7.2) + Dòng điện chạy dây tải dòng 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 + Điện trở đường dây tải : Rd = U' I +) Tính tiết diện thẳng dây từ cơng thức: Rd =  Chủ đề 4: ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ I Một số kiến thức bản: - 40 - l S 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 II Bài tập Bài : Dùng ca múc nước thùng chứa nước A có nhiệt độ t A = 20 0C thùng chứa nước B có nhiệt độ tB = 80 0C đổ vào thùng chứa nước C Biết trước đổ, thùng chứa nước C có sẵn lượng nước nhiệt độ t C = 40 C tổng số ca nước vừa đổ thêm vào Tính số ca nước phải múc thùng A B để có nhiệt độ nước thùng C 50 0C Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường, với bình chứa ca múc nước Híng dÉn gi¶i - Gọi : c nhiệt dung riêng nước ; m khối lượng nước chứa ca ; n1 n2 số ca nước múc thùng A thùng B ; (n1 + n2) số ca nước có sẵn thùng C - Nhiệt lượng n1 ca nước thùng A đổ vào thùng C hấp thụ : Q1 = n1.m.c(50 – 20) = 30cmn1 - Nhiệt lượng n2 ca nước thùng B đổ vào thùng C toả : Q2 = n2.m.c(80 – 50) = 30cmn2 - Nhiệt lượng (n1 + n2) ca nước thùng C hấp thụ : Q3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2) - Phương trình cân bằn nhiệt : Q1 + Q3 = Q2 � 30cmn1 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn2 � 2n1 = n2 - Vậy, múc n ca nước thùng A phải múc 2n ca nước thùng B số nước có sẵn thùng C trước đổ thêm 3n ca Bài2: Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 200C a) Thả vào thau nước thỏi đồng khối lượng 200g lấy bếp lị Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ bếp lị Biết nhiệt dung riêng nhơm, nước, đồng là: c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường b) Thực ra, trường hợp nhiệt lượng toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Tìm nhiệt độ thực bếp lò c) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 0C Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối hệ thống Biết để 1kg nước đá 00C nóng chảy hồn tồn cần cung cấp nhiệt lượng 3,4.10 5J Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường - 41 - Híng dÉn gi¶i a) Nhiệt độ bếp lị: ( t0C nhiệt độ ban đầu thỏi đồng) Nhiệt lượng thau nhôm nhận để tăng nhiệt độ từ t1= 200C lên t2 = 21,20C: Q1 = m1.c1(t2 - t1) Nhiệt lượng nước nhận để tăng nhiệt độ từ t1= 200C lên t2 = 21,20C: Q2 = m2.c2(t2 - t1) Nhiệt lượng thỏi đồng toả để hạ nhiệt độ từ t0C xuống t2 = 21,20C: Q3 = m3.c3(t – t2) Vì khơng có toả nhiệt mơi trường nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q3 = Q1 + Q2 => m3.c3(t - t2) = m1.c1(t2 - t1) + m2.c2(t2 - t1) => t = [(m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) / m3.c3] + t2 số ta tính t = 160,780C b) Nhiệt độ thực bếp lò(t’): Theo giả thiết ta có: Q’3 - 10% ( Q1+ Q2 ) = ( Q1+ Q2 ) Q’3 = 1,1 ( Q1+ Q2 )  m3.c3(t’ - t2) = 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1)  t’ = [ 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) ] / m3.c3 }+ t2  Thay số ta tính t’ = 174,740C c) Nhiệt độ cuối hệ thống: + Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn 00C: Q = 3,4.105.0,1 = 34000(J) + Nhiệt lượng hệ thống (thau, nước, thỏi đồng) toả hạ 21,20C xuống 00C: Q’ = (m1.c1+ m2.c2 + m3.c3 ) (21,20C - 00C) = 189019,2(J) + So sánh ta có: Q’ > Q nên nhiệt lượng toả Q’ phần làm cho thỏi nước đá tan hồn tồn 00 C phần lại (Q’-Q) làm cho hệ thống ( bao gồm nước đá tan) tăng nhiệt độ từ 00C lên nhiệt độ t”0C + (Q’-Q) = [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] (t”- 0) => t” = (Q’-Q) / [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] thay số tính t” = 16,60C Bài Một bàn có khối lượng 0,8kg tiêu thụ cơng suất 1000W hiệu điện 220V Tính: a) Cường độ dòng điện qua bàn - 42 - b) Điện trở bàn 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) 84,4 ; 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 50 b) Nếu dùng nhiệt lượng đun sơi lít nước từ 200C.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 sôi 5l nước từ 200C ấm điện nhơm có khối lượng 250g 40phút Tính hiệu suất ấm Biết ấm có ghi 220V- 43 - ... 100W (điện trở suất dây 1,6 1 0-8 m) a) Tính điện trở dây tải điện b) Tính điện trở mạng đèn sử dụng xà B c) Tính cờng độ dòng điện dây tải điện d) Hiệu điện sụt đờng dây tổng ? - 48 - e) Hiệu điện. .. Cho mạch điện nh hình vẽ + - R1= R2 = 20 R1 R3= R4 = 15 R2 N R4 C M -6 - R3 I2 = 0,3A a,TÝnh điện trở toàn mạch b, Tính cờng độ dòng điện qua điện trở c, Biết điện trở chịu đợc hiệu điện lớn... thích - Mạch điện gồm ( R2 nt Rx) // R1 R1 V R2 U x a, Ux = U 1- U2 = 16 - 10 = 6V => IX= R   (A) = I2 x U 10   15() R2 = I 2 P 32 P = U.I => I =  = (A) => I1= I - I2 = -  (A) U 16 3 - 28 -