Phương pháp chập các điểm hoặc bỏ qua một đoạn mạch

Để học sinh dễ dàng xác định sơ đồ mắc các điện trở tôi xin đưa ra đề tài: “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc bỏ qua một đoạn mạch”.. Điểm mới của đề tài Đề tài này đã có nhiều tá

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong chương trình Vật lí lớp 11 chương “Dòng điện không đổi” chiếm một phần kiến thức quan trọng Ở chương này, học sinh sẽ được tìm hiểu các kiến thức cơ bản về dòng điện, nguồn điện, định luật ôm, điện năng, công suất điện và định luật Jun – Len xơ Giải bài tập về chương này học sinh sẽ phải gặp một hệ điện trở mạch ngoài mắc từ đơn giản đến phức tạp Để giải quyết được bài toán trước hết phải nhận

ra được cách mắc mạch để tính điện trở từng đoạn mạch và tổng trở Với những bài toán gây nhiễu, đề bài cho nhiều điện trở mắc với nhau và mắc thêm nhiều yếu tố như Ampe kế, Vôn kế, tụ điện Lúc này, học sinh sẽ gặp khó khăn trong việc xác định sơ

đồ mắc các điện trở Để học sinh dễ dàng xác định sơ đồ mắc các điện trở tôi xin đưa

ra đề tài: “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc bỏ qua một đoạn mạch”.

2 Điểm mới của đề tài

Đề tài này đã có nhiều tác giã đã nghiên cứu, tuy nhiên các đề tài đó đa số chỉ đưa ra phương pháp chập mạch và vẽ lại mạch điện Với đề tài này, sẽ đưa ra những trường hợp cụ thể khi nào thì chập các điểm và khi nào thì ta bỏ qua một đoạn mạch

và hướng dẫn chi tiết cách vẽ lại mạch điện để dễ dàng nhận ra sơ đồ mắc các điện trở

3 Phạm vi áp dụng đề tài

Đề tài: “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc bỏ qua một đoạn mạch”

áp dụng để giải quyết những bài toán về dòng điện không đổi mà sơ đồ mắc các điện trở mạch ngoài và các máy đo mà học sinh nhìn vào khó nhận ra sơ đồ mắc

NỘI DUNG

A Thực trạng vấn đề

Với những bài tập của phần dòng điện không đổi, việc nhìn nhận sai sơ đồ mắc điện trở sẽ làm cho học sinh lúng túng, mất thời gian, tính sai tổng trở, xác định sai chiều dòng điện dẫn đến giải sai bài toán

Đối với những học sinh yếu, trung bình không nhận ra sơ đồ mắc làm cho học sinh chán nản trong học tập, giảm hứng thú khi học vật lí

B Nội dung

I PHÂN BIỆT MẠCH NỐI TIẾP VÀ MẠCH SONG SONG

1 Sử dụng chiều dòng điện để phân biệt mạch nối tiếp hay song song

Mạch song song hay còn gọi là mạch rẽ nhánh, tại các điểm nút (giao nhau ít nhất 2 nhánh) dòng điện chia nhỏ về các nhánh, nếu dòng điện không rẽ nhánh thì đó

là mạch nối tiếp

Điểm nút nơi bắt đầu của mạch song song có dạng như sau:

2 Sử dụng phương pháp tháo điện trở

Mạch nối tiếp: tháo một điện trở thì mạch hở

Mạch song song: tháo một điện trở mạch vẫn kín

II PHƯƠNG PHÁP VẼ LẠI MẠCH ĐIỆN

1 Phương pháp kéo dài, thu gọn dây nối

Khi điện trở dây nói bằng không việc kéo dài hay thu gọn dây nối không ảnh hưởng đến mạch

Ví dụ 1: Vẽ lại mạch sau:

Phân tích: Dòng điện từ cực dương của nguồn qua các điện trở và không bị rẻ nhánh nên đây là mạch nối tiếp Mạch vẽ lại như sau

I3 I

I1

I2

I2

1

E,r

R3

R4

E,r

R3

2

R4

Ví dụ 2: Vẽ lại mạch

Phân tích: Dựa vào chiều dòng điện ta thấy tại A dòng điện phân nhánh nên ta thấy mạch AB gồm R5//(R3 nt R4), kéo dài, rút ngắn các dây nối mạch vẽ lại như sau

2 Phương pháp điểm nút thẳng hàng

Ví dụ: Vẽ lại mạch

Đặt hai điểm A, B trên một đường thẳng, A ở đầu, B ở cuối Thứ tự các điểm còn lại từ trên xuống dưới, từ trái sang phải là A,M,N,P,Q,B

Phân tích các điện trở mạch cũ: R1 nối giữa 2 điểm M và N, R2 nối giữa 2 điểm

M và Q, R3 nối giữa 2 điểm N và P, R4 nối giữa 2 điểm N và P, R5 nối giữa 2 điểm P

và Q Mạch được vẽ lại như sau

E,r

R3

R4

R5

A

B

E,r

R3

R4

R5

R1

3 R4

R5

A

B

P Q

1 R3

R4

R5

III PHƯƠNG PHÁP CHẬP CÁC ĐIỂM TRÊN MẠCH HOẶC BỎ QUA MỘT ĐOẠN MẠCH

1 Chập các điểm

Các điểm trên mạch có chung điện thế chúng ta có thể chập lại với nhau (các điểm nối với nhau bằng mạch không điện trở hoặc điện trở nhỏ không đáng kể như nối với nhau bằng một đoạn dây dẫn hoặc am pe kế )

2 Bỏ qua đoạn mạch

Đoạn mạch nối với nhau bằng vật liệu cách điện, không cho dòng một chiều đi qua hoặc có điện trở vô cùng lớn thì ta có thể bỏ qua đoạn mạch đó xem như không

có ( Đoạn mạch chứa vôn kế hặc tụ điện )

3 Các ví dụ

- Ví dụ 1

Xét đoạn mạch như hình vẽ, X là yếu tố chưa biết, hãy vẽ lại mạch nếu X là

a Am pe kế

b Vôn kế

Giải

a Khi X là Am pe kế có điện trở không đáng kể thì điểm M và P có cùng điện thế nên ta có thể chập hai điểm này lại Kết hợp với phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có

Phân tích từ mạch cũ: R1 nối giữa hai điểm A và M, R2 nối giữa hai điểm M và

N, R3 nối giữa hai điểm P và N, R4 nối giữa hai điểm N và B Nên mạch được

vẽ lại như sau

b Khi X là vôn kế có điện trở vô cùng lớn, sẽ không có dòng điện đi qua vôn

kế và R3 nên ta bỏ qua đoạn mạch này, vôn kế sẽ đo hiệu điện thế hai đầu R2 Kết hợp phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có mạch vẽ lại như sau

R1

R2

R3

R4

A

B

M

R3

R4

- Ví dụ 2

Xét đoạn mạch như hình vẽ, X là yếu tố chưa biết, hãy vẽ lại mạch nếu X là

a Am pe kế

b Vôn kế

Giải

a Nếu X là Am pe kế có điện trở không đáng kể, điểm M và n có cùng điện thế nên ta có thể chập M với N, mạch vẽ lại như sau

b Nếu X là vôn kế có điện trở vô cùng lớn ta bỏ qua đoạn mạch MN Mạch điện được vẽ lại như sau

IV BÀI TẬP VẬN DỤNG

1 Bài tập 1

Cho mạch điện không đổi như hình vẽ, trong đó R1 = 4Ω, R2 = 6Ω, R3 = 2Ω,

R4 = 2Ω, UAB = 12V, vôn kế có điện trở vô cùng lớn Tìm hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở và số chỉ vôn kế?

R2

R3

R1

R4

M

N

R2

R3

R1

R4

M

N

N

R2

R3

R1

R4

Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên đoạn mạch MB chứa vôn kế ta có thể bỏ qua mạch điện được vẽ lại

Từ mạch này ta dễ thấy sơ đồ mạch là {(R1ntR3)//R2}ntR 4

R13 = R1 + R3 = 4 + 2 = 6(Ω)

( )

13 2

123

13 2

3

6 6

R R

R

Rm = R123 + R4= 3 + 2 = 5(Ω)

( )

4

12 2,4 5

AB m

m

U

R

( )

4 m. 4 2,4.2 4,8

( )

( )

13

13 1 3

13

7,2

1,2 6

U

R

1 1. 1 1,2.4 4,8 ; 3 3. 3 1,2.2 2,4

Ta thấy vôn kế nối giữa hai điểm M và B nên số chỉ vôn kế là UMB

Mà UMB = UMN + UNB = U3 + U4 = 2,4 + 4,8 = 7,2(V)

Vậy, vôn kế chỉ 7,2 V

2 Bài tập 2

Cho mạch điện không đổi như hình vẽ, trong đó R1 = 4Ω, R2 = 6Ω, R3 = 3Ω,

R4 = 2Ω, UAB = 18V, Ampe kế có điện trở không đáng kể Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ Ampe kế?

R2

R4

M

N

R2

R3

R1

R4

Vì Ampe kế có điện trở không đáng kể nên điểm M và điểm B có cùng điện thế

ta có thể chập hai điểm này lại, mạch được vẽ lại như sau

Từ mạch điện ta dễ thấy sơ đồ mắc là {R1//[R2nt(R3//R4)]}

Ta tính tổng trở từ trong ra ngoài

( )

3 4

34

3 4

1,2

3 2

R R

R

( )

( )

1 234

1 234

m

R R

R

( )

1

1

18 4,5 4

AB

U

R

( )

234 2 34

234

18

2,5 7,2

AB U

R

( )

34 34. 34 2,5.1,2 3

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 chỉ 5,5 A

R1

R3

R2

R4

N

M

KẾT LUẬN

1 Ý nghĩa của đề tài

Trên đây là một số kinh nghiệm của bản thân khi giảng dạy cho học sinh giải

bài toán về dòng điện không đổi Với “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc

bỏ qua một đoạn mạch” khi giảng dạy cho học sinh, bản thân thấy rất có hiệu quả.

Học sinh không bị rối bởi hình vẽ đề bài, dễ dàng nhận ra sơ đồ mắc và giải bài toán một cách nhanh chóng Tạo hứng thú học tập cho học sinh Tuy nhiên với phạm vi nghiên cứu nhỏ, chưa có điều kiện tốt về thời gian cũng như hạn chế về năng lực nên một số điểm còn hạn chế

Rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp

2 Ý kiến đề xuất

Xuất phát từ cơ sở lí luận, thực tiễn, mục đích dạy học cũng như những thành công và hạn chế khi thực hiện đề tài, để giảng dạy bộ môn đạt kết quả tốt tôi xin có ý kiến đề nghị sau:

* Về phía tổ chuyên môn

Cầntăng cường hơn nữa hoạt động trao đổi, thảo luận nội dung chuyên môn trong các buổi sinh hoạt tổ, nhóm chuyên môn Chuẩn bị và đưa những nội dung mới

và khõ để trao đổi thảo luận đưa ra những giải pháp hay

* Về phía lãnh đạo cấp trên

Tạo điều kiện cho giáo viên về cơ sỡ vật chất, kinh phí để thực hiện hôi thảo chuyên đề, giao lưu học hỏi kinh nghiệm giảng dạy