Phương pháp chập các điểm hoặc bỏ qua một đoạn mạch

MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong chương trình Vật lí lớp 11 chương “Dòng điện khơng đổi” chiếm phần kiến thức quan trọng Ở chương này, học sinh tìm hiểu kiến thức dòng điện, nguồn điện, định luật ơm, điện năng, công suất điện định luật Jun – Len xơ Giải tập chương học sinh phải gặp hệ điện trở mạch mắc từ đơn giản đến phức tạp Để giải toán trước hết phải nhận cách mắc mạch để tính điện trở đoạn mạch tổng trở Với toán gây nhiễu, đề cho nhiều điện trở mắc với mắc thêm nhiều yếu tố Ampe kế, Vôn kế, tụ điện Lúc này, học sinh gặp khó khăn việc xác định sơ đồ mắc điện trở Để học sinh dễ dàng xác định sơ đồ mắc điện trở xin đưa đề tài: “Phương pháp chập điểm mạch bỏ qua đoạn mạch” Điểm đề tài Đề tài có nhiều tác giã nghiên cứu, nhiên đề tài đa số đưa phương pháp chập mạch vẽ lại mạch điện Với đề tài này, đưa trường hợp cụ thể chập điểm ta bỏ qua đoạn mạch hướng dẫn chi tiết cách vẽ lại mạch điện để dễ dàng nhận sơ đồ mắc điện trở Phạm vi áp dụng đề tài Đề tài: “Phương pháp chập điểm mạch bỏ qua đoạn mạch” áp dụng để giải tốn dòng điện khơng đổi mà sơ đồ mắc điện trở mạch máy đo mà học sinh nhìn vào khó nhận sơ đồ mắc NỘI DUNG A Thực trạng vấn đề Với tập phần dòng điện khơng đổi, việc nhìn nhận sai sơ đồ mắc điện trở làm cho học sinh lúng túng, thời gian, tính sai tổng trở, xác định sai chiều dòng điện dẫn đến giải sai toán Đối với học sinh yếu, trung bình khơng nhận sơ đồ mắc làm cho học sinh chán nản học tập, giảm hứng thú học vật lí B Nội dung I PHÂN BIỆT MẠCH NỐI TIẾP VÀ MẠCH SONG SONG Sử dụng chiều dòng điện để phân biệt mạch nối tiếp hay song song Mạch song song hay gọi mạch rẽ nhánh, điểm nút (giao nhánh) dòng điện chia nhỏ nhánh, dòng điện khơng rẽ nhánh mạch nối tiếp Điểm nút nơi bắt đầu mạch song song có dạng sau: I1 I I1 I I2 I2 I3 Sử dụng phương pháp tháo điện trở Mạch nối tiếp: tháo điện trở mạch hở Mạch song song: tháo điện trở mạch kín II PHƯƠNG PHÁP VẼ LẠI MẠCH ĐIỆN Phương pháp kéo dài, thu gọn dây nối Khi điện trở dây nói khơng việc kéo dài hay thu gọn dây nối không ảnh hưởng đến mạch E,r R2 R1 Ví dụ 1: Vẽ lại mạch sau: R3 R4 Phân tích: Dòng điện từ cực dương nguồn qua điện trở không bị rẻ nhánh nên mạch nối tiếp Mạch vẽ lại sau E,r R1 R3 R4 R2 Ví dụ 2: Vẽ lại mạch A R1 E,r R2 R5 R3 B R4 Phân tích: Dựa vào chiều dòng điện ta thấy A dòng điện phân nhánh nên ta thấy mạch AB gồm R5//(R3 nt R4), kéo dài, rút ngắn dây nối mạch vẽ lại sau E,r R1 R2 R5 A B R3 R4 Phương pháp điểm nút thẳng hàng Ví dụ: Vẽ lại mạch A R1 M N R2 R3 R4 R5 B Q P Đặt hai điểm A, B đường thẳng, A đầu, B cuối Thứ tự điểm lại từ xuống dưới, từ trái sang phải A,M,N,P,Q,B A N M Q P B Phân tích điện trở mạch cũ: R nối điểm M N, R nối điểm M Q, R3 nối điểm N P, R nối điểm N P, R nối điểm P Q Mạch vẽ lại sau A M R1 N R3 P R5 Q B R4 R2 III PHƯƠNG PHÁP CHẬP CÁC ĐIỂM TRÊN MẠCH HOẶC BỎ QUA MỘT ĐOẠN MẠCH Chập điểm Các điểm mạch có chung điện chập lại với (các điểm nối với mạch không điện trở điện trở nhỏ không đáng kể nối với đoạn dây dẫn am pe kế ) Bỏ qua đoạn mạch Đoạn mạch nối với vật liệu cách điện, khơng cho dòng chiều qua có điện trở vơ lớn ta bỏ qua đoạn mạch xem khơng có ( Đoạn mạch chứa vôn kế hặc tụ điện ) Các ví dụ - Ví dụ Xét đoạn mạch hình vẽ, X yếu tố chưa biết, vẽ lại mạch X a Am pe kế b Vôn kế A R1 M R2 B R4 R3 N P Giải a Khi X Am pe kế có điện trở khơng đáng kể điểm M P có điện nên ta chập hai điểm lại Kết hợp với phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có M P A N B Phân tích từ mạch cũ: R1 nối hai điểm A M, R2 nối hai điểm M N, R3 nối hai điểm P N, R nối hai điểm N B Nên mạch vẽ lại sau R2 R1 M P R4 N A B R3 b Khi X vôn kế có điện trở vơ lớn, khơng có dòng điện qua vôn kế R3 nên ta bỏ qua đoạn mạch này, vôn kế đo hiệu điện hai đầu R Kết hợp phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có mạch vẽ lại sau R1 M R4 R2 N A B - Ví dụ Xét đoạn mạch hình vẽ, X yếu tố chưa biết, vẽ lại mạch X R1 a Am pe kế b Vôn kế M R2 A B R3 R4 N Giải a Nếu X Am pe kế có điện trở khơng đáng kể, điểm M n có điện nên ta chập M với N, mạch vẽ lại sau R1 R2 A M B N R3 R4 b Nếu X vơn kế có điện trở vơ lớn ta bỏ qua đoạn mạch MN Mạch điện vẽ lại sau R1 R2 M A B R3 R4 N IV BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập Cho mạch điện khơng đổi hình vẽ, R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω , R4 = Ω , UAB = 12V, vơn kế có điện trở vơ lớn Tìm hiệu điện hai đầu điện trở số vôn kế? R1 M V R3 A R2 B R4 N Giải Vì vơn kế có điện trở vơ lớn nên đoạn mạch MB chứa vơn kế ta bỏ qua mạch điện vẽ lại R1 M R3 A N R4 B R2 Từ mạch ta dễ thấy sơ đồ mạch {(R1ntR3)//R2}ntR4 R13 = R1 + R3 = + = 6( Ω ) R13 R2 6.6 = = 3( Ω ) R13 + R2 + Rm = R123 + R4= + = 5( Ω ) U 12 I m = I = AB = = 2,4 ( A ) Rm U = I m R4 = 2,4.2 = 4,8 ( V ) U13 = U = U AB − U = 12 − 4,8 = 7,2 ( V ) U 7,2 I13 = I1 = I = 13 = = 1, ( A ) R13 U1 = I1.R1 = 1,2.4 = 4,8 ( V ) ;U = I R3 = 1,2.2 = 2,4 ( V ) R123 = Ta thấy vôn kế nối hai điểm M B nên số vôn kế UMB Mà UMB = UMN + UNB = U3 + U4 = 2,4 + 4,8 = 7,2(V) Vậy, vôn kế 7,2 V Bài tập Cho mạch điện khơng đổi hình vẽ, R1 = Ω , R2 = Ω , R3 = Ω , R4 = Ω , UAB = 18V, Ampe kế có điện trở khơng đáng kể Tìm cường độ dòng điện qua điện trở số Ampe kế? R1 M A R3 A R2 B R4 N Giải Vì Ampe kế có điện trở không đáng kể nên điểm M điểm B có điện ta chập hai điểm lại, mạch vẽ lại sau R1 R3 A R2 N M B R4 Từ mạch điện ta dễ thấy sơ đồ mắc {R1//[R2nt(R3//R4)]} Ta tính tổng trở từ R3 R4 3.2 = = 1,2 ( Ω ) R3 + R4 + R234 = R2 + R34 = + 1,2 = 7,2 ( Ω ) R R 4.7,2 18 Rm = 234 = = ( Ω) R1 + R234 + 7,2 U 18 I1 = AB = = 4,5 ( A ) R1 U 18 I 234 = I = I 34 = AB = = 2,5 ( Α ) R234 7, U 34 = I 34 R34 = 2,5.1,2 = ( V ) U U 3 I = 34 = = 1( Α ) ; I = 34 = = 1,5 ( Α ) R3 R4 R34 = Xét nút N ta thấy I2 = I3 + I4 nên dòng điện qua R3 có chiều từ N đến M Xét nút M ta có IA = I1 + I3 = 4,5 +1 = 5,5(A) Vậy Am pe kế 5,5 A KẾT LUẬN Ý nghĩa đề tài Trên số kinh nghiệm thân giảng dạy cho học sinh giải tốn dòng điện khơng đổi Với “Phương pháp chập điểm mạch bỏ qua đoạn mạch” giảng dạy cho học sinh, thân thấy có hiệu Học sinh khơng bị rối hình vẽ đề bài, dễ dàng nhận sơ đồ mắc giải tốn cách nhanh chóng Tạo hứng thú học tập cho học sinh Tuy nhiên với phạm vi nghiên cứu nhỏ, chưa có điều kiện tốt thời gian hạn chế lực nên số điểm hạn chế Rất mong góp ý đồng nghiệp Ý kiến đề xuất Xuất phát từ sở lí luận, thực tiễn, mục đích dạy học thành cơng hạn chế thực đề tài, để giảng dạy mơn đạt kết tốt tơi xin có ý kiến đề nghị sau: * Về phía tổ chun mơn Cần tăng cường hoạt động trao đổi, thảo luận nội dung chuyên môn buổi sinh hoạt tổ, nhóm chun mơn Chuẩn bị đưa nội dung khõ để trao đổi thảo luận đưa giải pháp hay * Về phía lãnh đạo cấp Tạo điều kiện cho giáo viên sỡ vật chất, kinh phí để thực thảo chuyên đề, giao lưu học hỏi kinh nghiệm giảng dạy ... III PHƯƠNG PHÁP CHẬP CÁC ĐIỂM TRÊN MẠCH HOẶC BỎ QUA MỘT ĐOẠN MẠCH Chập điểm Các điểm mạch có chung điện chập lại với (các điểm nối với mạch không điện trở điện trở nhỏ không đáng kể nối với đoạn. .. am pe kế ) Bỏ qua đoạn mạch Đoạn mạch nối với vật liệu cách điện, khơng cho dòng chiều qua có điện trở vơ lớn ta bỏ qua đoạn mạch xem khơng có ( Đoạn mạch chứa vơn kế hặc tụ điện ) Các ví dụ -... có dòng điện qua vơn kế R3 nên ta bỏ qua đoạn mạch này, vôn kế đo hiệu điện hai đầu R Kết hợp phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có mạch vẽ lại sau R1 M R4 R2 N A B - Ví dụ Xét đoạn mạch hình vẽ,