Phương pháp giải bài tập chương dòng điện không đổi

Chƣơng II: Dòng điện khơng đổi Phần I: Cƣờng độ dòng điện – Suất điện động I Kiến Thức Cường độ dòng điện xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t khoảng thời gian q I= t Dòng điện khơng đổi dòng điện có chiều cường độ khơng thay đổi theo thời gian Đơn vị cường độ dòng điện Ampe (A) Nguồn điện nguồn lượng có khả cung cấp điện cho dụng cụ tiêu thụ điện mạch Suất điện động nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược chiều điện trường (trong vùng có lực lạ) độ lớn điện tích Đơn vị suất điện động Vôn (V) Cấu tạo pin, acquy Nguyên tắc hoạt động pin, acquy Pin điện hóa gồm cực có chất hóa học khác ngâm chất điện phân (dd axit, bazơ, muối,…) Do tác dụng hóa học, cực pin điện hóa tích điện khác chúng có hiệu điện giá trị suất điện động pin Acquy nguồn điện hóa học hoạt động dựa phản ứng hòa học thuận nghịch, tích trữ lượng lúc nạp điện giải phóng lượng phát điện U Đối với dây dẫn có điện trở R, ta có định luật Ơm : I  , với U hiệu điện hai đầu R dây, I cường độ dòng điện chạy qua dây II: Bài tập Dạng 1: CƢỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PP chung:  Tính cường độ dòng điện, số electron qua đoạn mạch q Dùng công thức I = (q điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch) t q N= ( e = 1,6 10-19 C) e  Tính suất điện động điện tích lũy nguồn điện A  Dùng công thức (  suất điện động nguồn điện, đơn vị Vôn (V) ) q Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn I = 0,5 A >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc 10 phút ? b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc khoảng thời gian ? Đ s: 300 C, 18,75 1020 hạt e Suất điện động nguồn điện 12 V Tính cơng lực lạ dịch chuyển lượng điện tích 0,5 C bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương ? Đ s: J Tính suất điện động nguồn điện Biết dịch chuyển lượng điện tích 10-3 C hai cực bên nguồn điện lực lạ thực công mJ Đ s: V Suất điện động acquy V Tính cơng lực lạ dịch chuyển lượng điện tích 0,16 C bên acquy từ cực âm đến cực dương ? Đ s: 0,96 J Tính điện lượng số electron dịch chuyển qua tiết diện ngang dây dẫn phút Biết dòng điện có cường độ 0,2 A Đ s: 12 C, 0,75 1020 hạt e Một pin thiết bị điện cung cấp dòng điện A liên tục phải nạp lại a Nếu pin sử dụng liên tục chế độ tiết kiệm lượng phải nạp lại Tính cường độ dòng điện mà pin cung cấp? b Tính suất điện động pin thời gian sinh cơng 72 KJ Đ s: 0,5 A, 10 V Trong giây lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn 4,5 C Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn ? Đ s: 0,9 A Phần II:Điện năng- Công suất I Kiến thức Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch A = U.I.t Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch A P =  U.I t Nếu đoạn mạch vật dẫn có điện trở R điện tiêu thụ đoạn mạch biến đổi hoàn tồn thành nhiệt Cơng suất tỏa nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua xác định nhiệt lượng tỏa vật dẫn khoảng thời gian giây U2  R.I P= R Cơng nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện Cơng nguồn điện cơng dòng điện chạy tồn mạch A =  I.t Cơng suất nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện Cơng suất nguồn điện cơng suất dòng điện chạy toàn mạch A P =   I t >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page Định luật Jun_LenXơ: Nhiệt lượng tỏa vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn Q= R.I2.t Cơng suất dụng cụ tiêu thụ điện: U2 + Với dụng cụ tỏa nhiệt: P = U.I = R.I = R ‘ + Với máy thu điện: P =  I + r.I = P + r.I2 (Với P ‘ =  I phần công suất mà máy thu điện chuyển hóa thành dạng lượng có ích, nhiệt Ví dụ: Điện chuyển hóa thành ) Đơn vị cơng (điện năng) nhiệt lượng Jun (J); đơn vị cơng suất ốt (W) II Hƣớng dẫn giải tập - Ở chủ đề này, câu hỏi tập chủ yếu về: Tính điện tiêu thụ cơng suất điện đoạn mạch Tính cơng suất tỏa nhiệt nhiệt lượng tỏa vật dẫn Tính cơng cơng suất nguồn điện - Cần lưu ý vấn đề sau: + Trong cơng thức tính cơng, tính nhiệt lượng: Để có cơng, nhiệt lượng tính có đơn vị Jun (J) cần ý đổi đơn vị thời gian giây (s) + Mạch điện có bóng đèn: U dm Rđ = Pdm ( Coi điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.) Nếu đèn sáng bình thường Ithực = Iđm (Lúc có Uthực = Uđm; Pthực = P đm ) Nếu Ithực < Iđm đèn mờ bình thường Nếu Ithực > Iđm đèn sáng bình thường III Bài tập Dạng 1: VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ CÔNG SUẤT ĐIỆN PP chung: Ap dụng công thức:  Công công suất dòng điện đoạn mạch: A = U.I.t , P= A  U.I t U2 t  U.I.t  Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I t hay Q= R  Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: P = U.I = R.I2 = U2 R R1 R2 Cho mạch điện hình, U = 9V, R1 = 1,5  Biết hiệu điện hai đầu R2 = 6v Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? Đ s: 1440 J Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page Khi R1 nối tiếp R2 cơng suất mạch W Khi R1 mắc song song R2 công suất mạch 18 W Hãy xác định R1 R2 ? Đ s: R1 = 24 , R2 = 12 , ngược lại Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W Đ2 ghi 6V - 4,5 W mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện U khơng thay đổi a Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng Rb bình thường Tìm điện trở biến trở lúc ? Trên mạch điện, đâu Đ1, đâu Đ2 ? b Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở chạy sang phải chút độ sáng đèn thay đổi ? Đ s: Rb = 24  Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12 V Đ  Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính cơng nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ? Đ s: 21600 J, 50 % Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta mắc nối tiếp với điện trở phụ R Tính R ? Đ s: 200  Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 , R2 =  R3 Biết cường độ dòng điện qua R3 A R1 a Tìm R3 ? b Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? R2 c Tính cơng suất đoạn mạch chứa R1 ? Đ s: , 720 J, W Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 Vthi2 dòng điện chạy qua quạt có cường độ A a Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ? b Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện 600 đồng / Kwh (Biết wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ) Đ s: 1980000 J (hay 0,55 kw) 9900 đồng Một ấm điện có hai dây dẫn R1 R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 nước ấm sơi sau khoảng thời gian 40 phút Còn dùng dây R2 nước sơi sau 60 phút Vậy dùng hai dây mắc song song ấm nước sơi sau khoảng thời gian ? (Coi điện trở dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.) Đ s: 24 phút Ba điện trở giống mắc hình, cơng suất tiêu thụ điện trở (1) W cơng suất tồn mạch ? Đ s: 18 W 10 Ba điện trở có trị số R, R, R mắc hình vẽ Nếu cơng suất điện trở (1) W cơng suất điện trở (3) ? Đ s: 54 W Phần III: Định luật ohm I Kiến thức Định luật ôm tồn mạch: Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page I  + - (, r) RN  r   = I.RN +I.r I Với I.RN = UN : độ giãm mạch I.r: độ giãm mạch  UN =  - r.I + Nếu điện trở r = 0, hay mạch hở (I = 0) UN =  + Nếu R = I   , lúc nguồn gọi bị đoản mạch r Định luật ơm tồn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn chuyển hóa lượng Theo định luật bảo tồn chuyển hóa lượng ta có: Cơng nguồn điện sinh mạch kín tổng cơng dòng điện sản mạch mạch A =  I.t = (RN + r).I2.t Hiện tượng đoản mạch xảy nối cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn gây nhiều tác hại Định luật ôm đoan mạch: U I= R  Đoạn mạch chứa nguồn điện: , r Thì UAB =  + I(R+ r) Hay UBA = -  - I (R +r)  Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở: Thì UAB = 1 - 2 + I (R1+ R2+ r1 +r2) Hay: UBA = 2 - 1 – I (R1+ R2+ r1 +r2) A U I t U N Hiệu suất nguồn điện: H  co ich  N (%)   I t  A nguon 1, r1 2, r2 Mắc nguồn điện:  Mắc n nguồn điện nối tiếp b = 1 + 2 + + n rb = r1 + r2 + + rn  Mắc m nguồn điện giống (0 , r0) song song r b = 0 , rb = m  Mắc N nguồn điện giống (0 , r0) thành m dãy, dãy có n nguồn điện n.r0 b = n.0 , rb = m  Mắc xung đối Giả sử cho 1 > 2 1, r1 2, r2 b = 1 - 2 , rb = r1 + r2 II Hƣớng dẫn giải tập Ở chủ đề có dạng tập sau đây: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín + Tính điện trở mạch ngồi + Tính điện trở toàn mạch: Rtm = RN + r + Áp dụng định luật Ôm: I   RN  r >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page Trong trường hợp mạch cĩ nhiều nguồn cần xc định xem nguồn mắc với nào: Tính b, rb thay vào biểu thức định luật Ôm ta tìm I  I RN  r Bài tốn ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi tốn cho cường độ, hiệu điện mạch cho đèn sáng bình thường, … - Dạng tốn tính cơng suất cực đại mà nguồn điện cung cấp cho mạch ngồi Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo st biểu thức ny ta tìm R để P max giá trị Pmax P  2 ( R  r) 2 R  ( R r R )2 2 4.r R - Dạng tốn ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, điện trở nguồn Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu nguốn ghép song song Xét R r đạt giá trị cực tiểu R = r Khi Pmax = - Mạch chứa tụ điện: khơng có dòng điện qua nhánh chứa tụ; bỏ qua nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ hiệu điện điểm mạch điện nối với hai tụ hai đầu tụ III.Bài tập Dạng 1: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH PP chung: Định luật ơm tồn mạch: I ,r  Rr Hệ quả: - Hiệu điện mạch (cũng hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện):U =  - I.r - Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) U =   - Nếu điện trở mạch ngồi R = I = , lúc đoạn mạch bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, r I tăng lên nhanh đột ngột mang giá trị lớn.) Tính hiệu điện hai cực nguồn có suất điện động , biết điện trở ?  Đ s: 2 Nếu mắc điện trở 16  với pin cường độ dịng điện mạch A Nếu mắc điện trở  vo pin cường độ 1,8 A Tính suất điện động điện trở pin Đ s: 18 V,  Một nguồn điện có suất điện động V, điện trở r = , mạch có điện trở R a Tính R để cơng suất tiêu thụ mạch W >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page b Với giá trị R để cơng suất mạch ngồi có giá trị cực đại? Tính giá trị đó? Đ s:  (1 ); , 4,5 W Mắc bóng đèn nhỏ với pin có suất điện động 4,5 v vơnkế cho biết hiệu điện hai đầu bóng đèn V ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin Đ s:  Mắc dây có điện trở  với pin có suất điện động 1,1 V cĩ dịng điện 0,5 A chạy qua dây Tính cường độ dịng điện đoản mạch ? Đ s: 5,5 A Dùng nguồn điện để thắp sáng bóng đèn có điện trở R1 =  v R2 = , cơng suất tiêu thụ hai bóng đèn Tìm điện trở nguồn điện ? Đ s:  7* Vôn kế V mắc vào hai cực nguồn điện Mắc thêm vào hai cực đèn A vơn kế V Hy tìm số Vơn kế mắc thm đèn B giống đèn A: a Nối tiếp với đèn A b Song song với đèn A Điện trở bóng đèn (1) (2)  v 12  Khi mắc vào nguồn điện cơng suất tiu thụ chng Tính: a Điện trở nguồn điện b Hiệu suất đèn Đ s: , 33,3 %, 66,7 % Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, biết  = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1  + a Muốn cho cơng suất mạch ngồi lớn nhất, R phải cĩ gi trị bao  r nhiu ? a phải chọn R để công suất tiêu thụ R lớn nhất? tính cơng suất lớn ? Đ s: ; 2,  10 Cho mạch điện hình 1 = V, r1= r2 =  Đèn có ghi 12 V – W Xác định giá trị 2 biết đèn sáng bình thường Đ s: 2 = V 1, r1 2, r2 11 Cho  = 12 V, r = , R l biến trở a Điều chỉnh cho R =  Tìm cơng nguồn  nhiệt lượng tỏa R pht ? b Điều chỉnh R cho điện tiêu thụ đoạn mạch chứa R pht 3240 J, tính R ? b Với gi trị no R cơng suất tiu thụ trn R đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại ? Đ , r Đ s: 4320 J, 3240 J  v  36 W (R = r) 12 Cho mạch điện hình vẽ, 1 = 10 V, 2 = V, r1 = r2 =  R biến trở a Điều chỉnh R = 10 , tìm hiệu điện hai cực nguồn 2 Tính nhiệt lượng tỏa R phút ? 1 , r1 >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page b Điều chỉnh R cho hiệu điện hai cực nguồn 1 khơng 2, r2 Tính R ? c Với giá trị R cơng suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại này? Đ s: V, 3000 J; ; , 18 W 13 Mạch điện hình vẽ 1 = V, 2 = V, r1 = r2 =  a Tính cường độ dòng điện hiệu điện cực nguồn k mở b.* Tính I qua K K đóng ? Đ s: 4,5 A, U1 = 1,5 V, U2 = -1,5 V A 14 Cho mạch điện hình vẽ.R2 = R3 = R4 = 30  R1= 35 , r =  Rv lớn, V 13,5 V a Tính suất điện động nguồn? b Đổi chổ nguồn Vơn kế, tìm số V ? Đ s: 18 V, 13,5 V 15 Cho mạch điện hình 2 = V, r1 =  Đèn ghi 12 V- W Xác định giá trị 1 r2 biết đèn sáng thường Hiệu điện hai cực nguồn V Đ s: V,  R Đ Dạng 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH (THUẦN R HOẶC CHỨA NGUỒN) PP chung: U R Trường hợp ngồi điện trở, mạch có dụng cụ đo(Vơn kế Ampe kế ) vào kiện cho đề để biết có phải dụng cụ đo lý tưởng (nghĩa Vôn kế có R v = , Ampe kế có RA = 0) hay không  Đoạn mạch chứa nguồn: (máy thu điện)  r Thì UAB =  + I(R+ r) Hay UBA = -  - I (R +r)  Đoạn mạch chứa nguồn điện (máy phát)  r Thì UAB = - + I (R + r) Hoặc UBA =  - I (R + r)  Định luật ôm đoạn mạch: I  Cho mạch điện hình vẽ, Rb biến trở Hiệu điện U hai đầu mạch điện có giá trị khơng đổi Biết Ampe kế có điện trở khơng đáng kể, vơn kế có điện trở lớn Điều chỉnh biến trở cho: - Khi ampe kế 0,4 A vơn kế 24 V - Khi ampe kế 0,1 A vơn kế 36 V Tính hiệu điện U điện trở R ? Đ s: 40 , 40 V >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page Cho mạch điện hình vẽ:R1 =  , R2 =  , R3 =  Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2  ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: 0,67 A, 18  Cho mạch điện hình vẽ:R1 =  , R2 =  , R3 =  Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2  ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: A, 180  Cho mạch điện hình vẽ, biết UAB = 48 V R1=  , R2 = , R3 =  , R4 = 16  a Tính hiệu điện hai điểm M N ? b Muốn đo UMN phải mắc cực dương vônkế vào điểm nào? Đ s: 4V, điểm N Xác định cường độ dòng điện qua ampe kế theo mạch hình vẽ Biết RA ≈ 0; R1 = R3 = 30 ; R2 = ; R4 = 15  U = 90 V Đ s: A * CHÚ Ý:  Trong trường hợp khơng biết rõ chiều dòng điện mạch điện ta tự chọn chiều dòng điện theo dòng điện mà phân biệt nguồn điện máy phát (dòng điện từ cực dương vào cực âm), đâu máy thu (dòng điện vào cực dương từ cược âm)  Nếu ta tìm I > 0: chiều dòng điện ta chọn chiều thực dòng điện mạch  Nếu ta tìm I < 0: chiều dòng điện thực mạch ngược với chiều ta chọn ban đầu Cho mạch điện hình vẽ Biết 1 =12 V, r1 = ; 2 =6 V, r2 = ; 3 = V, r3 = ; R1 = , R2 = , R3 =  Tính hiệu điện hai điểm A B ? Đ s: 13,6 V Cho mạch điện hình : 1 = 1,9 V; 2 = 1,7 V; 3 = 1,6 V; r1 = 0,3 ; r2 = r3 = 0,1  Ampe kế A số Tính điện trở R cường độ dòng điện qua mạch nhánh Đ s: R = 0,8 , I = A, I1 = I2 = A 1 r1 2 r2 3 r3 1 2 3 >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page 8.Cho mạch điện hình: cho biết 1 = 2 ; R1 = , R2 = ; r2 = 0,4  Hiệu điện hai cực nguồn 1 khơng Tính r1 ? 1 2 Đ s: 2,4  Cho mạch điện hình vẽ:  = 3v, r = 0,5  R1 = , R2 = , R4 = , R5 = 100 , RA =  Ban đầu k mở ampe kế I = 1,2 A a Tính UAB cường độ dòng điện qua điện trở b Tìm R3, UMN, UMC c Tìm cường độ mạch nhánh K đóng ? Đ s: 4,8 v, I1 = I2 = 0,4 A I3 = I4 = 0,8 A R3 = , UMN = V, UMC = 0,8 V Không thay đổi 10 Cho mạch điện hình vẽ: 1 = 20V, 2 = 32 V, r1 = , r2 = 0,5 , R =  Xác định chiều cường độ dòng điện qua nhánh ? 1 r1 2 r2 Đ s: I1 = A, I2 = 16 A, I = 12 A >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt ! Page 10 ... nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện Cơng nguồn điện cơng dòng điện chạy tồn mạch A =  I.t Cơng suất nguồn điện tích suất điện. .. khơng biết rõ chiều dòng điện mạch điện ta tự chọn chiều dòng điện theo dòng điện mà phân biệt nguồn điện máy phát (dòng điện từ cực dương vào cực âm), đâu máy thu (dòng điện vào cực dương từ... - Mạch chứa tụ điện: khơng có dòng điện qua nhánh chứa tụ; bỏ qua nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ hiệu điện điểm mạch điện nối với hai