chuyên đề PHÂN LOẠI và PHƯƠNG PHÁP GIẢI một số DẠNG bài tập về điện học

Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ ĐIỆN HỌC NGƯỜI VIẾT : KIM THỊ HƯỜNG GIÁO VIÊN TRƯỜNG THCS BỒ LÝ- TAM ĐẢO – VĨNH PHÚC Chuyên đề thực với đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý lớp trường THCS Bồ Lý -Tam Đảo - Vĩnh Phúc Dự kiến chuyên đề bồi dưỡng 36 tiết (12 buổi) A Kiến thức sử dụng chuyên đề: I Định luật ôm cho đoạn mạch: I U R Trong đó: I cường độ dòng điện (A) U hiệu điện (V) R điện trở (  ) II Công thức điện trở: R  l S Trong đó: l chiều dài dây dẫn (m)  S tiết diện dây dẫn (m2) điện trở suất dây dẫn (  m) III Định luật ơm cho đoạn mạch có điện trở mắc nối tiếp Cường độ dòng điện đoạn mạch mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = … = In Hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp: U = U + U2 + … + U n Điện trở toàn phần ( tương đương) đoạn mạch mắc nối tiếp: R = R + R2 + … + R n IV Định luật ơm cho đoạn mạch có điện trở mắc song song: Cường độ dòng điện mạch tổng cường độ dòng điện đoạn mạch rẽ: I = I1 + I2 + …+ In Hiệu điện đoạn mạch song song hiệu điện đoạn mạch rẽ: U = U = U2 = … = U n Điện trở toàn phần ( tương đương) đoạn mạch mắc song song: 1 1     R R1 R2 Rn Chú ý : Nếu có điện trở R R2 mắc song song điện trở tương đương tính sau: 1   R R1 R2 hay R R1 R2 R1  R2 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học B Phân loại tập phương pháp giải tập Bài tập “Điện học” có nhiều loại cụ thể chia làm nhiều loại sau: Dạng 1: Tính điện trở mạch điện (I) Phương pháp giải: - Căn vào mạch điện nối tiếp song song Phân tích xem mạch điện, điện trở nối tiếp với điện trở nào, điện trở song song với điện trở - Viết sơ đồ mạch điện theo thứ tự từ đoạn mạch nhỏ (đoạn mạch có cách mắc) đến đoạn mạch lớn - Dựa vào sơ đồ viết cơng thức tính điện trở mạch nối tiếp song song Tính điện trở đoạn mạch theo thứ tự giống tốn có ngoặc đơn (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Với R1 =  ; R2 = R5 = 20  R3 = R6 = R4 = R7 = 12  Tính điện trở tương đương mạch điện Giải: Ta có sơ đồ mạch điện:     R1ntR2  // R3 // R4  ntR5  // R6  ntR7 Điện trở tương đương đoạn mạch EGF là: R12 = R1+R2 = 20 + = 24  Điện trở tương đương đoạn mạch EF là: 1 1 1 24        REF   REF R3 R4 R12 12 12 24 Điện trở tương đương đoạn mạch CEF là: RCEF  R5  REF 20  Điện trở tương đương đoạn mạch AB là: R AB 124 12 276 12    124 23  12 (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết: R1 = R11=  ; R2 = R12 =  ; R3 = R5 =  ; R4 = R10 = 12  ; R6 = R7 =  ; R8 = R =  Tính điện trở tương đương đoạn mạch Đáp số: Bài tập 2: 24 124   5 517  32 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 = R2 = 10  ; R3 = R4 = 20  ; R5 = R6 = 12  ; R7 =  ; Tính điện trở tương đương đoạn mạch Đáp số: 6 Dạng 2: Vẽ lại mạch điện thành dạng đơn giản (I) Phương pháp giải: - Điền số chữ vào nút ( điểm có dây nối giao trở lên) - Tìm nút có điện ( hiệu điện ) chập chúng lại làm một, ghi lại nút chập để vẽ lại mạch điện * Nút có điện nút nối với dây dẫn dụng cụ có điện trở nhỏ không đáng kể, nút mắc với mạch có điện trở R khác dòng điện qua - Vẽ lại mạch điện theo nút chập tính theo yêu cầu * Chú ý: + Khi vẽ lại mạch điện, hai nút nối với nguồn hai đầu đoạn mạch ta để xa nhất, nút lại để bên cho hợp lý vị trí + Khi vẽ lại mạch mới, ta không vẽ dụng cụ hai nút có điện (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8 = R = R10 = R11 = 12 =R = 10  Dây nối có điện trở nhỏ khơng đáng kể Tính điện trở tương đương mạch điện Giải Vì dây nối có điện trở khơng đáng kể nên nút sau có điện nên chập với (coi chúng trùng nhau): A D C F B E M N Ta vẽ lại mạch điện sau: Do điện trở tương đương toàn mạch là: Rtđ = 2R + R 10 2.10  22 5 (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 = R3 = 12  ; R2 = R4 =  U = 12V, bỏ qua điện trở dây nối khố K Tính điện trở tương đương cường độ dòng điện qua điện trở khi: a) K1 đóng, K2 mở c) K1, K2 mở b) K1 mở, K2 đóng d) K1, K2 đểu đóng Đáp số: a) R = 4,5V; I2 = 2A; I3 = I4 = 3/4A b) R = 7,2V; I1 = I2 = 2/3A; I3 = 1A c) R = 9V; I1 = I2 = 2/3A; I3 = I4 = 2/3A d) R = 4V; I2 = 2I1 = 2A Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 =  ; R2 = R4 =6  ; U = 7,8V Bỏ qua điện trở khoá k a) Khi k mở, cường độ dòng điện qua R lớn gấp hai lần cường độ dòng điện qua R2 Tìm R3 b) Đóng khố k.Tính cường độ dòng điện qua điện trở qua khoá k Đáp số: a) R3 =  b) I1 = 1,2A; I2 = 0,8A; I3 = 1,5A I4 = 0,5A; dòng điện từ D đến C Dạng 3: Tính số điện trở để mắc thành mạch có điện trở cho trước (I) Phương pháp giải: - So sánh điên trở mạch điện (R) với giá trị điện trở R1, Nếu: + R  R1 đoạn mạch cần mắc gồm điện trở mắc nối tiếp với mạch X thoả mãn R = R1 + X + Nếu R  R1 đoạn mạch cần mắc gồm điện trở mắc song song với 1 1 mạch Y thoả mãn R  R  Y - Cứ so sánh điện trở mạch giá trị điện trở dừng lại vẽ sơ đồ mạch điện, đếm số điện trở kết luận (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở  , mắc để mạch điện có điện trở  ? Giải Ta thấy:    Vậy mạch cần mắc gồm điện trở  mắc nối tiếp với đoạn mạch X = - =  Ta lại thấy    , Vậy mạch X gồm điện trở  mắc song song với đoạn mạch Y thoả mãn 1    Y 6 Y Vậy mạch X gồm điện trở  mắc song song Vậy phải cần điện trở loại  mắc với sơ đồ để đoạn mạch có điện trở  (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: a) Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở  , mắc để mạch điện có điện trở  ? b) Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở 15  , mắc để mạch điện có điện trở 41  ? Đáp số: a) điện trở b) điện trở Bài tập 2: a) Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở R o  , mắc để mạch điện có điện trở 41/15Ro  ? b) Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở R o  , mắc để mạch điện có điện trở 9/4Ro  ? Dạng 4: Tính cường độ dòng điện mạch rẽ, biết cường độ dòng điện mạch ngược lại (I) Phương pháp giải: - Tính điện trở đoạn mạch mắc song song - Tính hiệu điện đoạn mạch mắc song song - Tính cường độ dòng điện đoạn mạch mắc song song * Chú ý có điện trở mắc song song ta có cơng thức: I1  I C R2 R1  R2 ; I2  (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: I C R1 R1  R2 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Với R1 =  ; R2 = R4 =  R3 = 10  ; R5 =  IC = 6A Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ Giải: Ta có sơ đồ mạch điện:   R1 // R2  ntR3  // R4 // R5 R12  R1 R2 3.6  2 R1  R2  R123 = R12 + R3 = + 10 = 12   1 1 1        Rtd 2 Rtd R123 R4 R5 12 Hiệu điện hai đầu AB là: UAB = RABIC = 2.6 = 12V Vậy cường độ dòng điện qua: U 12 AB R5 là: I  R  3 A U AB 12  2 A R4 R3 là: I  I C  I  I 6   1A I R2 1.6 R1 là: I  R  R    A I R1 1.3 R2 là: I  R  R    A R4 là: I4  (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết: R1 =  ; R2 =  ; R3 =  ; R4 =  ; Tính cường độ dòng điện qua điện trở Đáp số: I4 = 2,5A; I3 = 1A; I2 =1/2A; I1 = 2/3 A Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 =  ; R2 =  ; R3 =  ; UAB = 12V; a) Vôn kế số 0.Tính R4 b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở Đáp số: a) R4 = 6V b) I2 =I1 = A; I3 = I4 = 1,5A Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Dạng 5: Tính cường độ dòng điện qua đoạn mạch có điện trở nhỏ khơng đáng kể ngược lại biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch có điện trở nhỏ khơng đáng kể Tính đại lượng khác (I) Phương pháp giải: - Biểu diễn cường độ dòng điện đoạn mạch cách hợp lý Nếu trường hợp chưa biết chọn dòng điện cho hợp lý chọn chiều tuỳ ý sau vẽ lại mạch điện, dựa vào mạch điện để chỉnh lý (nếu cần) - Viết phương trình cường độ dòng điện nút theo định luật nút Biểu diễn mối quan hệ cường độ dòng điện qua mạch có điện trở nhỏ khơng đáng kể với cường độ dòng điện mạch lân cận * ý : Mạch điện có n nút viết (n-1) phương trình - Vẽ lại mạch điện, tính cường độ dòng điện qua phương trình nút phương trình khác tốn (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Với R1 =  ; R2 = R4 =  R3 = 12  ; R5 =  U= 21V Điện trở ampe kế nhỏ khơng đáng kể Tính số ampe kế Giải: Giả sử chiều dòng điện qua điện trở biểu diễn hình vẽ Ta có: I1 = I2 + Ia  Ia = I1 – I2 Điện trở ampe kế nhỏ không đáng kể nên Ta vẽ lại mạch điện sau: Ta có sơ đồ mạch điện:   R1 // R3  nt  R2 // R4  ntR5 R1 R3 6.12   4 R1  R3  12 R R 4    2 R2  R4  R AC  RCB Rtđ = RAC + RCB + R7 = + + =  Vậy cường độ dòng điện qua mạch qua điện trở R5 là: I I  U 21  3 A Rtd cường độ dòng điện qua điện trở R1 R2 là: I1  I R3 3.12  2 A ; R1  R3  12 I I  I  1,5 A Vậy số ampe kế là: Ia = - 1,5 = 0,5A Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 = 12  ; R2 =  ; R3 = 12  ; U = 18V Các ampe kế có điện trở khơng đáng kể Tìm số ampe kế? Đáp số: I1 = 1A; I2 = 1,5A; I = 2,5A Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 = R2 = 10  ; R3 =  ; R4 =  ; UAB = 12V Các ampe kế có điện trở khơng đáng kể Tìm cường độ dòng điện hiệu điện qua hai đầu điện trở Đáp số: I4 = 1A; U4 = 6V; I2 = 0,6A; U2 = 6V I3 =I1 = 04 A; U1 =4V; U2 = 2V Dạng 6: Tính hiệu điện hai đầu đoạn mạch phức tạp : Gồm đoạn mạch nhỏ không song song, không nối tiếp ngược lại biết hiệu điện hai đầu doạn mạch phức tạp Tính đại lượng khác (I) Phương pháp giải: - Tìm cường độ dòng điện chiều dòng điện đoạn mạch - Phân đoạn mạch phức tạp thành đoạn mạch nhỏ - Tìm hiệu điện hai đầu đoạn mạch nhỏ * Chú ý: UAB = - UBA (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Với R3 =2 R1 Điện trở vônkế vô lớn Vơnkế V1 10V, vơnkế V2 12V Tìm hiệu điện hai đầu đoạn mạch UAB Giải: Ta có chiều dòng điện qua điện trở biểu diễn hình vẽ U V U  U  I R1  I R2 Ta có: U V2 U  U  I R2  I R3 Điện trở vơnkế vơ lớn nên ta có sơ đồ mạch điện: Do I1 = I2 = I3 = I  U V  I1 R1  I R2 10 R1ntR2ntR3 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học U V2  I R2  I R3 12 R1  R2 R  R2 10    12 R1  R2  10 R2  R1   R2 4 R1 R2  R3 R2  R1 12 U V1 UV U AB U 7   AB   U AB  U V1  10 14V Mà R1  R2  R3 R1  R2 R1 5R1 5  Vậy hiệu điện hai đầu đoạn mạchUAB = 14V (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết hiệu điện A D UAD = 9V; M B UMB = 12V; điện trở R1 =  ; R3 = 3R2 Tính điện trở R3 R2 Đáp số: R2 =  ; R3 =  Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 =  ; R2 = R4 =  ; R3 =  ; R5 =  ; R6 =  ; U = 24V Tính UCD ; UMC Đáp số: UCD = 4V; UMC = 13V I4 = 0,5A; dòng điện từ D đến C Dạng 7: Tìm cách mắc bóng đèn giống vào mạch (I) Phương pháp giải: - Tính giá trị điện trở đèn theo công thức: Rd  U dm Pdm P dm - Cường độ dòng điện định mức bóng đèn I dm U dm - Coi bóng đèn mắc thành x hàng song song, hàng gồm y bóng đèn mắc nối tiếp (x, y  N * ) - Tính điện trở tương đương mạch đèn Rmd  y.Rd x - Tính cường độ dòng điện qua cụm đèn I md  x.I dm U m - Áp dụng định luật ơm tính cường độ dòng điện qua mạch chính: I C  R m U m đặt I m  R giải phương trình theo phương pháp giải phương trình nghiệm m nguyên * Chú ý: x.y = tổng số đèn (II) Bài tập vận dụng: Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học (1) Bài tập mẫu: Có số bóng đèn 2,5V – 1,25W mắc chúng thành cụm nối tiếp với điện trở R0 =  Giữa hai cực nguồn điện có hiệu điện U = 12V Hỏi phải mắc bóng đèn để chúng sáng bình thường? Giải - Giá trị điện trở đèn là: Rd  U dm 2,5  5 Pdm 1,25 P 1,25 dm - Cường độ dòng điện định mức bóng đèn I dm U  2,5 0,5 A dm - Coi bóng đèn mắc thành x hàng song song, hàng gồm y bóng đèn mắc nối tiếp đẻ chúng sáng bình thường (x, y  N * ) y.Rd y  x x  x.I dm 0,5.x - Điện trở tương đương mạch đèn Rmd  - Cường độ dòng điện qua cụm đèn I md - Áp dụng định luật ơm ta có cường độ dòng điện qua mạch chính: IC  Um Um 12 12 x    y  y Rm R0  Rmd 1 x Do cụm đèn mắc nối tiếp mạch nên IC = Imđ 12 x hay 0,5.x  x  y  x  y 24  x 24  y 24 4,8 x, y số nguyên nên y =1,2,3,4  x=19,14,9,4 Do x0  24  y0  y  24  y  Vậy có cách mắc bóng đèn để chúng sáng bình thường: Cách 1: 19 hàng song song, hàng có bóng đèn Cách 2: 14 hàng song song, hàng có bóng đèn Cách 3: hàng song song, hàng có bóng đèn Cách 4: hàng song song, hàng có bóng đèn (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Biết hiệu điện nguồn hai điểm MN U = 24V, điện trở r = 1,5  a) Hỏi hai điểm A,B mắc bóng đèn loại 6V – 6W để chúng sáng bình thường? b) Nếu có 12 bóng đèn 6V- 6W phải mắc để chúng sáng bình thường? Đáp số: a)16 bóng đèn 10 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học b) Cách 1: 12 bóng mắc song song Cách 2: dãy song song, dãy có bóng đèn mắc nối tiếp Bài tập 2: Để trang trí cho quầy hàng người ta dùng bóng đèn 3V – 4,5W mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện U = 120V a) Tính số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường? b) Nếu có bóng bị cháy người ta nối tắt đoạn mạch có bóng lại cơng suất tiêu thụ bóng tăng hay giảm phần trăm? Đáp số: a) 40 bóng đèn b) cơng suất tiêu thụ bóng tăng lên thêm 4% Dạng 8: Tìm cực trị đại lượng điện vấn đề có liên quan (I) Phương pháp giải: - Chọn đối số lập hàm số có dạng y = f(x) Dùng cách sau để giải Cách1: Sử dụng bất đẳng thức Côsi ( đối số thường điện trở) Cách 2: Sử dụng điều kiện có ẩn phương trình bậc hai ẩn ( đối số thường cường độ dòng điện) (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Tìm giá trị biến trở để công suất tieu thụ biến trở cực đại Tính cơng suất cường độ dòng điện đó? Biết U= 6V, R0 = 1,5  Giải: Cách 1: Sử dụng bất đẳng thức Côsi Gọi giá trị điện trở biến trở công suất tiêu thụ điện biến trở cực đại R U Vậy cường độ dòng điện qua mạch I  R  R Do cơng suất tiêu thụ điện biến trở là:  P U2   R0   R  R0  P mắc   R     R   R  R R R Theo bất đẳng thức Côsi:  R 2 R   R 2 R0 R R R P = I2.R = U 2R R0  R  R   R     R  khi  R  2 R0  R R0 1,5  R   R  Vậy giá trị biến trở R = 1,5  cơng suất tiêu thụ biến trở cực U 2R U2 62   6W đại Pmắc =  R0  R  R0 4.1,5 Vậy cường độ dòng điện mạch I = 2A Cách 2: Sử dụng điều kiện có ẩn PT bậc hai ẩn Gọi cường độ dòng điện chạy mạch I, Công suất tiêu thụ biến trở P 11 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Ta có cơng suất tiêu thụ tồn mạch Pm = UI công suất tiêu thụ điện trở P0 = I2R0 Mặt khác: Pm = P0+P hay UI = I2R0+P  1,5I  I  P0 0 Để PT có nghiệm    6  4.1,5 0  6W Vậy Pmắc = 6W; I = 2A suy R = 1,5  (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: U = 12V, R0 =  ; Rb biến trở a) Điêù chỉnh biến trở để công suất biến trở 4W Tính giá trị Rb tương ứng công suất mạch trường hợp này? b) Phải điều chỉnh Rb có giá trị để cơng suất Rb lớn Tính cơng suất này? Đáp số: a) Rb =  Rb = 16  b) Rb =  , Pmắc = 4,5W Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: R1 =  ; R0 =  ; R3 =  ; U = 12V; R2 biến trở a) Hỏi R để cơng suất R2 lớn Tính cơng suất b) Hỏi R để cơng suất đoạn mạch AB lớn Tính cơng suất Trên R2 lớn Tính cơng suất Đáp số: a) R2 =  ; P2mắc = 0,23W b) R2 =30  ; P2mắc = 14,4W Dạng 9: Tìm cách mắc bóng đèn có hiệu điện định mức vào hiệu điện lớn (I) Phương pháp giải: - Tìm số nhóm mắc nối tiếp n  U nguon U dm với n  N * - Tính cơng suất định mức cho nhóm Pn hom  P cacbong son hom noitiep - Chọn số bóng đèn mắc song song cho tổng công suất định mức chúng công suất định mức nhóm (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: 12 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Có số bóng đèn có hiệu điện 110V, gồm bóng 20W, bóng 40W, bóng 60W bóng 30W, mắc thành mạch vào hiệu điện 220V Hỏi phải mắc bóng đèn để chúng sáng bình thường? Giải - Ta thấy 220V  110V nên bóng khơng bị hỏng phải mắc chúng thành n nhóm mắc nối tiếp Số nhóm n  220 2 110 Khi đèn sáng bình thường cơng suất nhóm là: 1.20  1.40  1.60  2.30 Pn hom  90W Ta Thấy 90 = 20 + 30 + 40 = 60 + 30 Do bóng có hiệu điện định mức nên bóng nhóm phải mắc song song Vậy để đèn sáng bình thường phải mắc đèn thành nhóm nối tiếp, nhóm đèn mắc song song sau: Nhóm 1: bóng 20W, bóng 30W bóng 40W Nhóm : bóng 30W, bóng 60W (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Người ta cần lắp mạng điện gồm bóng đèn( hai bóng loại 6V- 4w bóng loại 6V- 2W) vào hiệu điện 12V a) Xác định cách lắp để bóng sáng bình thường ? b) Nếu có bóng đèn loại 6V- 4W bị hỏng phải mắc bóng lại để chúng sáng bình thường? Đáp số: a) cụm nối tiếp gồm: cụm có bóng 6V- 4w mắc song song, cụm có bóng 6V- 2W mắc song song b) cụm nối tiếp gồm: cụm có bóng 6V- 4w mắc song song với bóng 6V – 2W, cụm có bóng 6V- 2W mắc song song Bài tập 2: Có bóng đèn gồm đèn Đ1 loại 120V – 45W, đèn Đ2 loại 120V – 60W, đèn Đ3 loại 120V – 50W mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện U = 120V a) Hỏi phải mắc bóng đèn vào mạng điện có hiệu điện 220V để chúng sáng bình thường? b) Nếu có bóng bị cháy, độ sáng đèn lại sao? Đáp số: a) cụm nối tiếp gồm: cụm có bóng Đ mắc song Song với bóng Đ2, cụm có bóng Đ3 mắc song song b) Đèn lại sáng Dạng 10: Nghiên cứu vai trò ampe kế vôn kế mạch điện (I) Phương pháp giải: Ampe kế: a) ampe kế có điện trở nhỏ không đáng kể: - Ampe kế mắc nối tiếp với đoạn mạch cường độ dòng điện qua mạch 13 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học - Ampe kế mắc song song với đoạn mạch có điện trở dòng điện khơng qua mạch mà qua ampe kế tức ampe kế dòng điện qua mạch b) Nếu ampe kế có điện trở đáng kể tham gia vào mạch điện điện trở Khi tính số tính cường độ dòng điện qua Vơn kế a) Vơn kế có điện trở vơ lớn: - Vơn kế mắc song song với đoạn mạch hiệu điện hai đầu đoạn mạch - Vơn kế mắc nối tiếo với đoạn mạch có điện trở coi bỏ qua điện trở mắc nối tiếp với vơn kế vôn kế hiệu điện hai đầu đoạn mạch song song với đoạn mạch b) Vôn kế có điện trở Rv xác định khơng phải vơ lớn tham gia vào mạch diện trở tím số theo cơng thức: Uv = Iv Rv Uv = U// = IcR// (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ: Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 180V; R1 = 2000  ; R2 = 3000  Điện trở dây nối không đáng kể Khi mắc vônkế có điện trở Rv//R1 vơn kế U1 = 60V a) Xác định cường độ dòng điện chạy qua R1 R2 b) Nếu thay vôn kế song song R2 vơn kế bao nhiêu? c) Thay vơn kế câu ampe kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể ampe kế bao nhiêu? Giải: a) áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch mắc nối tiếp ta có: UMN = UV + U2  U2 = UMN – UV =120V Do (V1) mắc // R1  UV = U1 = 60V Vậy cường độ dòng điện qua: 60 0,03 A 2000 120 0,04 A R2 I  3000 60 60 RV I V  R 0,04  0,03 0,01A  RV  I 6000 V V R1 I  b) Khi mắc vôn kế song song với R ta có sơ đồ mạch điện R1nt(R2//RV) ta có: R2V  R2 RV 2000 R2  RV điện trở tương đương toàn mạch là: 14 Rtđ = R2V Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học +R1 =2000 + 2000 = 4000  cường độ dòng diện qua mạch I C I1  Um 180  0,045 A  U  I R1 0,45.2000 90V Rtd 4000 là: U2 = UV = 180 – 90 = 90V Vậy số vôn kế U2 = 90V c) Nếu thay vôn kế câu b ampe kế có R A = R2 khơng có dòng U MN điện chạy qua Ampe kế I C  R 0,09 A (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: vơn kế có điện trở Vôn kế V2 6V, vôn kế V1 22V Tìm số vơn kế V? Đáp số: UV = 82 V Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Biết: ampe kế có điện trở Ampe kế A 0,2A, ampe kế A1 0,8A Tìm số ampe kế A? Đáp số: IA = 3A Dạng 11: Tính nhiệt lượng vấn đề có liên quan (I) Phương pháp giải: - Tính nhiệt lượng dòng điện toả cơng thức sau: U2 Qtp  I Rt  t UIt  Pt R - Tính nhiệt lượng có ích công thức sau: - Qi = H.Qtp Qi = Qtp – Qhp - Tính nhiệt lượng mà vật hấp thụ để nóng lên Q= mc t Đặt PT Qi = Q giải PT để tính (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: 15 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Dùng bếp điện120V - 600W hiệu điện 100V để đun sôi lít nước từ 200C Tìm thời gian cần thiết để đun sơi nước biết dụng cụ có hiệu suất 80%; nhiệt dung riêng nước 4190J/Kg.K; khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Giải: Ta có: m = D V = 1000.0,001 = kg Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước là: Q= mc t = 1.4190(100-20) = 335 200J Vì hiệu suất bếp 80% nên nhiệt lượng toàn phần cần cung cấp cho bếp là: Qi 335200.100  419000 J H 80 U dm U2 R  Mà Qtp  t =24  Pdm R R.Q 24.429000 1005,6( s) 16 phut 45,6 s Nên t  2tp  U 100 Qtp  Vậy thời gian đun sôi nước 16 phút 45,6s (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Dùng ấm điện để đun nước sau phút nước nóng từ 85 0C lên 900C, ngắt điện sau phútnước lại nguội 10C Tìm lượng nước biết ấm tiêu thụ công suất 500W vào đun nước, biết C = 4290J/ kg.K Đáp số: m = ,05 kg Bài tập 2: Người ta dùng hai dây dẫn điện khác để đun sôi lượng nước dùng điện trở R1, sau thời gian t1 nước sôi, dùng điện trở R 2, sau thời gian t2 phút nước sôi.Xác định thời gian cần để đun sôi nước khi: a) R1 nối tiếp R2 b) R1 song song R2 Đáp số: a) tnt = 50 phút b) t// = 12 phút Dạng 12: Tính điện trở mạch đối xứng (I) Phương pháp giải: - Xác định trục đối xứng mạch điện nằm mặt phẳng hay mặt đối xứng mạch nằm không gian + Trục hay mặt đối xứng đường thẳng hay mặt phẳng qua nút vào nút mạch điện, phân chia mạch điện thành hai nửa đối xứng + Trục hay mặt đối xứng trước sau đường thẳng hay mặt phẳng thừa nhận nút vào nút hai điểm đối xứng phân chia mạch điện thành hai nửa trước sau đối xứng * Chú ý: Không thiết mạch điện có hai loại đối xứng 16 Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học - Dựa vào đối xứng đoạn mạch, xác định đối xứng cường độ dòng điện biểu diễn mạch ccường độ chiều dòng điện - Tìm đoạn mạch liền nằm đối xứng trước sau có cường độ dòng điện để coi mắc nối tiếp để tách riêng tìm nút đối xứng có điện để chập chúng lại - Vẽ sơ đồ mạch điện ( sau vẽ lại mạch điện) tính điện trở (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ Mỗi đoạn mạch có điện trở R Tìm RAB Giải: Ta thấy AB qua nút vào nút chia mạch thành hai nửa đối xứng AB đối xứng rẽ Do tính chất đối xứng nên cường độ dòng điện qua đoạn mạch biểu diễn hình vẽ CO đối xứng OD có cường độ nên coi CO nối tiếp OD Tương tự, EO đối xứng OF Ta vẽ lại mạch sau: R.2 R Rtd   R R  2R (2) Bài tập tự giải: Bài tập 1: Cho mạch điện hình vẽ, phần đoạn mạch có điện trở r Tính điện trở tương đương mạch cho dòng điện chạy qua: a)Vào A C b)Vào A D c)Vào A H Đáp số: a) 3r 7r 5r ; b) ; c) 12 Bài tập 2: Cho mạch điện hình vẽ, điện trở cạnh hình vng r Tính điện trở hai điểm: a) A B b) C D Đáp số: a) 17 13r 3r ; b) Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Tôi xin trân trọng cảm ơn ! Bồ lý, ngày 12 tháng 01 năm 2012 Người viết Kim Thị Hường 18 .. .Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học B Phân loại tập phương pháp giải tập Bài tập Điện học có nhiều loại cụ thể chia làm nhiều loại sau: Dạng 1: Tính điện trở mạch điện (I) Phương. .. R giải phương trình theo phương pháp giải phương trình nghiệm m nguyên * Chú ý: x.y = tổng số đèn (II) Bài tập vận dụng: Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học (1) Bài tập mẫu: Có số. .. mạch điện, đếm số điện trở kết luận (II) Bài tập vận dung: (1) Bài tập mẫu: Phân loại phương pháp giải số dạng tập điện học Hỏi phải mắc tối thiểu điện trở  , mắc để mạch điện có điện trở  ? Giải