Đang tải... (xem toàn văn)
Rm = 50 a. Điện trở toàn phần của biến trở là Ro , điện trở của vôn kế rất lớn. Bỏ qua điện trở của ampe kế, các dây nối và sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Duy trì hai đầu [r]
(1)PHỊNG GD&ĐT NGHĨA ĐÀN BỘ MƠN VẬT LÍ
HỘI THẢO Chuyên đề: Điện học
Nghĩa Đàn, ngày 31 tháng 10 năm 2012
A MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 1 Đặc điểm tình hình
a Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, kiến thức vật lí thật khổng lồ nhưng lại vô gần gũi quanh ta, ta chết hay chìm sâu vào giấc ngủ khơng cảm nhận tượng Vật Lí Tuy nhiên thời lượng dành cho giảng dạy Vật lí lại ít: Chương trình vật lí cải cách có tiết lớp 7, tiết lớp 8, tiết lớp 9; chương trình đổi thay sách nay: lớp – tiết, lớp – tiết, lớp -1 tiết, lớp – tiết Chính thời lượng giảng dạy theo phân phối chương trình nên học sinh phụ huynh coi nhẹ Vả lại để giảng dạy Vật lí làm tốt lên chất khó Rèn luyện kĩ giải tập lại khó cơng cụ để giải tốn Vật lí Toán học nhiều trường hợp toán học lại trang bị sau chưa kể phân phối chương trình giải tập cịn
Thiết bị thí nghiệm dạy Vật lí có độ xác khơng cao, khơng có thời gian chuẩn bị chu đáo mà lấy dụng cụ lên dạy chưa thử trước nhiều lại phản tác dụng
Giáo viên chuyên Vật lí tồn huyện cịn ít, dạy Vật lí vất vả nên giáo viên có mơn Vật lí ngại dạy mơn
b Một số vần đề tập Vật lí
Đối với mơn vật lý trường THCS, tập vật lý đóng vai trị quan trọng Việc hướng dẫn học sinh làm tập vật lý hoạt động dạy học khó khăn, bộc lộ rõ trình độ người giáo viên vật lý việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ cho học sinh đặc biệt tập điện học, địi hỏi người giáo viên học sinh phải học tập lao động không ngừng Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý Thông qua tập dạng khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể tập đề học sinh phải vận dụng thao tác tư như: So sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hố để giải vấn đề, từ giúp giải phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận Nên tập vật lý gây hứng thú học tập cho học sinh tập định tính mà đặc biệt tập định lượng (Dạng tập tính tốn):
(2)Đây tập vật lý mà giải học sinh khơng cần tính tốn hay làm phép tốn đơn giản nhẩm Bài tập định tính có tầm quan trọng đặc biệt nhiều tập tính tốn giải phải thơng qua tập định tính Vì việc luyện tập, đào sâu kiến thức mở rộng kiến thức học sinh vấn đề cần tập định tính Đây loại tập có khả trau dồi kiến thức tạo hứng thú học tập học sinh Để giải tập định tính địi hỏi học sinh phải phân tích chất tượng vật lý Với tập định tính ta chia hai loại: Loại tập định tính đơn giản loại tập định tính phức tạp
* Bài tập định lượng
Đó dạng tập muốn giải đựơc phải thực loạt phép tính Để làm tốt loại tập giáo viên cần hướng dẫn học sinh đọc kỹ đề, tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ (nếu có), nắm vững kiện đâu ẩn số phải tìm
- Phân tích nội dung tập, làm sáng tỏ chất vật lý tượng mô tả tập
- Xác định phương pháp giải, vạch kế hoạch giải tập Bài tập định lượng thường sử dụng đề thi học sinh giỏi 2 Mục đích yêu cầu
Hội thảo Vật lí việc làm cần thiết tạo thống chung toàn huyện vấn đề gọi “ khó Lí” Trong hội thảo lần ta tập trung trao đổi với vấn đề Điện học để nâng cao chất lượng học tập học sinh, đặc biệt chất lượng đội tuyển học sinh giỏi nhà trường
B NỘI DUNG I LÍ THUYẾT
1 Định luật Ơm: Cường độ dòng điện chạy dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây dẫn tỷ lệ nghịch với điện trở dây
- Công thức: I =
U
R (1) Trong đó: I cường độ dịng điện, đơn vị đo Ampe(A).
U hiệu điện thế, đơn vị đo Vôn(V) R điện trở, đơn vị đo ôm(Ω) - Từ (1) => Hiệu điện thế: U = I.R (V)
- Từ (1) => Điện trở: R =
U
I (Ω) (Nhiều học sinh lầm tưởng định luật ơm)
Chú ý: Ngồi đơn vị ơm(Ω), người ta cịn dùng kilơơm(k), mêgm(1M)
(3)- Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện thế: Là đường thẳng qua gốc toạ độ
I(A)
O
U(V) - Cách xác định cường độ dòng điện
theo giá trị hiệu điện đồ thị cho trước:
Giả sử cần xác định giá trị cường độ dòng điện ứng với giá trị hiệu điện U0 ta thực sau:
I(A)
I0 M
U0 U(V) + Từ giá trị U0( Trên trục hoành), vẽ đoạn thẳng song song với trục tung ( trục dòng điện) cắt đồ thị M
+ Từ M vẽ đoạn thẳng song song với trục hoành ( trục hiệu điện thế) cắt trục tung điểm I0 Khi I0 giá trị cường độ dịng điện cần tìm
Chú ý: - Nếu biết giá trị cường độ dòng điện, cách tương tự ta tìm giá trị tương ứng HĐT
2. Đoạn mạch điện mắc nối tiếp:
a Đoạn mạch điện mắc nối tiếp hai điện trở: R1 nt R2
UAB HĐT đầu đoạn mạch
U1, U2, HĐT hai đầu điện trở
I1, I2, cường độ dòng điện qua điện trở
R1 R2
A B + Cường độ dòng điện: IAB = I1 = I2 (1)
(4)- Điện trở tương đương: RAB = R1+ R2 Từ (1) định luật ôm => tỉ số:
1
1 AB
U U U
R R R =>
1
2
U R
U R
=> U1 = R1 AB
U
R ; U2 = R2. AB U
R .
b Đoạn mạch điện mắc nối tiếp n điện trở: R1 nt R2 nt R3 nt ……nt Rn.
Đặc điểm: Các phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tiếp hai cực của nguồn: Các phận hoạt động phụ thuộc
- I chung: I = I1 = I2 = I3 =…….In (2) - Hiệu điện thế: U = U1 + U2 + + Un (3) - Điện trở tương đương: R = R1+ R2 + + Rn (4)
- Từ biểu thức (2) định luật Ơm ta có: U/Rtđ = U1/R1 = U2/R2 = ……= Un/Rn (5) => Ui = Ri td
U
R (*) ( với i nhận giá trị từ đến n)
Chú ý: + Từ (4) Nếu có n điện trở R giống mắc nối tiếp điện trở tương đương tính: Rtđ = n.R (Điện trở tương đương đoạn mạch mắc nối tiếp lớn điện trở thành phần
+ Công thức cộng thế: Nếu A, B, C điểm mạch điện ta có UAC = UAB + UBC ( Với UBC = - UCB)
3 Đoạn mạch điện mắc song song:
a Đoạn mạch mắc song song gồm điện trở: R1//R2
R1, R2 điện trở
U HĐT đầu đoạn mạch
I1, I2 cường độ dòng điện qua điện trở
I cường độ dịng điện mạch
R1
A B R2
- Cường độ dòng điện: IAB = I1 + I2 (6) - Hiệu điện thế: UAB = U1 = U2 (7)
- Điện trở tương đương: Rtđ-1 = R-11 + R-12 => Rtđ = 2
R R
R R
- Từ (7) định luật ôm => tỉ số:
1
2
I R
I R ; ……
b Đoạn mạch mắc song song gồm n điện trở: R1//R2// ……//Rn
Đặc điểm: Mạch điện bị phân nhánh, nhánh có chung điểm đầu điểm cuối. Các nhánh hoạt động độc lập
- Hiệu điện chung: UAB = U1 = U2 = … = Un (8) - Cường độ dòng điện: I= I1+ I2 +… + In (9)
- Điện trở tương đương: Nghịch đảo điện trở tương đương tổng nghịch đảo điện trở thành phần:
R-1= R
(5)-Từ (8) công thức định luật ôm IRtđ = I1R1 = I2R2 = = InRn
=> Ii =I
td i R
R ( với i nhận giá trị từ đến n)
- Từ (10) => Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị r mắc song song điện trở tương đương đoạn mạch là: R =
r
n Điện trở tương đương của
đoạn mạch mắc song song nhỏ điện trở thành phần Chú ý: + Công thức cộng thế: UMN= UMA + UAN
+ Tại nút: Tổng dòng điện vào tổng dòng khỏi nút.( mạch điện có m nút có m – phương trình độc lập)
+ Tại mắt mạng: Tổng đại số tích cường độ dịng điện với điện trở tương ứng tổng đại số hiệu điện có mắt mạng ( Nếu có p đoạn mạch điện số phương trình độc lập cho mắt mạng là: p – m -1)
4 M¹ch cầu: phân thành hai loại
Mch cầu cân khi: I5 = 0; U5 = Cho mạch cầu điện trở hình vẽ (H1.1):
Nếu qua R5 có dịng I5 = U5 = điện trở nhánh lập thành tỷ lệ thức:
1
3
R R
R R Ngược lại có tỷ lệ thức I5 = U5 = 0, ta có mạch cầu cân
bằng Lúc đó: Cđdđ I1 = I2; I3 = I4;
3
R I
I R ;
2
4
I R
I R .
HĐT: U1 = U3; U2 = U4;
1
1
U U
R R ;
3
3
U U
R R
Khi mạch cầu cân ta bỏ qua R5 để tính điện trở tương đương mạch cầu
Mạch cầu khơng cân bằng: Trong mạch cầu khơng cân phân làm
2 loại:
- Loại có điện trở khơng Khi gặp loại tập ta chuyển mạch dạng quen thuộc, áp dụng định luật ôm để giải
(6)5 Điện trở dây dẫn, biến trở
a Điện trở dây dẫn: Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài l dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện S dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn Công thức điện trở: R = ρ.
l S
Chú ý: - Nếu dây có tiết diện trịn tiết diện là: S = 3,14.R2( R bán kính). - Nếu dây có tiết diện hình vng, tiết diện S = a2
- Nếu dây có tiết diện hình chữ nhật, tiết diện S = a.b b Biến trở
Là điện trở thay đổi trị số sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện mạch
- Khi giá trị biến trở thay đổi cường độ dịng điện mạch thay đổi theo:
+ Khi giá trị biến trở tăng cường độ dịng điện mạch giảm + Khi giá trị biến trở giảm cường độ dịng điện mạch tăng - Các loại biến trở thường dùng: Trong đời sống kĩ thuật người ta thường dùng biến trở chạy, biến trở tay quay biến trở than (chiết áp)
- Điện trở phần MC đoạn mạch: Gọi n số vòng dây quấn đoạn MC, l’ chu vi ( chiều dài vịng dây), chiều dài đoạn dây dẫn có dịng điện chạy qua lMC = n.l’
RMC = ρ
MC l
S = ρ.
'
n l
S
VD: Biến trở : RMN
Khi chạy C M gi trị 0, cường độ dịng điện mạch lớn nhất; Khi C N giá trị lớn nên cường độ dịng điện mạch nhỏ
6.Vai trò dụng cụ mạch a Vai trị Vơn kế:
- Nếu vơn kế có điện trở khơng q lớn sơ đồ có vai trị điện trở Số vôn kế là: Uv = Iv.Rv
- Nếu vơn kế có điện trở vơ lớn ( lí tưởng) thì:
+ Bỏ qua vơn kế vẽ sơ đồ tương đương, tính điện trở mạch điện + Những điện trở ghép nối tiếp với vơn kế coi dây nối vôn kế
+ Số vôn kế loại này, trường hợp mạch phức tạp tính theo cơng thức cộng thế: UMN = UMB + UBN ( UMB = - UBM)
M C
(7)b Vai trò Am pe kế
- Nếu ampe kế lí tưởng ( có RA = 0) sơ đồ có vai trị dây nối, vậy:
+ Khi mắc nối tiếp vào mạch dịng điện qua mạch
+ Khi ghép song song với điện trở điện trở bị nối tắt, nên bỏ khỏi sơ đồ
+ Khi nằm riêng mạch, dịng điện qua tính thơng qua dịng điện liên quan nút mà ta mắc Am pe kế
- Nếu am pe kế có điện trở đáng kể sơ đồ coi điện trở c Khoá K
- Khoá đóng ngắt mạch điện
- Nếu K đóng, coi dây nối, ta chập hai đầu dây nối có khố với - Nếu K mở bỏ khỏi sơ đồ khoá đầu dây nối khoá với mạch giải tập
7 Công suất điện – điện năng
a Công suất định mức dụng cụ điện:
Số oát ghi dụng cụ điện cho biết công suất định mức dụng cụ đó, nghĩa cơng suất điện dụng cụ hoạt động bình thường
b Cơng thức tính cơng suất điện: P = UI => I =
P
U thường dùng để tính Idm
P = I2R
P = U2/R => R =
P
U
thường dùng để tính điện trở biết Uđm Pđm P =
A t
c Điện năng: Là lượng điện
Dịng điện có lượng thực công cung cấp nhiệt lượng d Công dịng điện:
- Cơng dịng điện sản đoạn mạch số đo lượng điện chuyển hố thành dạng lượng khác
Cơng thức A = P.t (J) A = UIt
A = I2Rt ( Nên dùng cho mạch điện có điện trở mắc nối tiếp có I chung nên dễ so sánh)
=> A = 2.t
U
R ( Nên dùng cho mạch điện có điện trở mắc song song U chung
nên dễ so sánh)
(8)- Trên thực tế lượng điện sử dụng đo công tơ điện Mỗi số đếm công tơ điện cho biết lượng điện sử dụng 1kwh gọi “ số”
Chú ý: Khi dụng cụ hoạt động, công suất điện dụng cụ khác với cơng suất định mức Chỉ dụng cụ dùng điện sử dụng hiệu điện định mức cơng suất tiêu thụ với giá trị định mức ghi dụng cụ
8 Định luật Jun - Lenxơ a. Phát biểu định luật:
Nhiệt lượng toả dây dẫn có dịng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện, tỉ lệ thuận với điện trở thời gian dịng điện chạy qua
b Cơng thức: Q = I2Rt. Trong đó:
I: Cường độ dịng điện Đơn vị (A) R: Điện trở đơn vị ôm(Ω)
t thời gian dòng điện chạy qua (S)
Q nhiệt lượng tỏa dây dẫn thời gian t (đơn vị J) Theo định luật ôm I = U/R nên ta dùng biểu thức sau
Q = UIt
Q = I2R t ( Nên dùng cho mạch điện có điện trở mắc nối tiếp). Q = U2t/ R( Nên dùng cho mạch điện có điện trở mắc song song). c Tính cơng suất toả nhiệt: Áp dụng công thức công suất lưu ý đại lượng phải vật toả nhiệt
Chú ý: cơng thức tính cơng, nhiệt lượng toả vật dẫn, đại lượng thời gian t thiết phải tính đơn vị s, lúc cơng A nhiệt lượng Q tính J
- Nhiệt lượng cần thiết Qci = mc(t2 - t1) 9 Hiệu suất: H =
100 ci tp
Q
Q ( Nhiệt lượng toàn phần: Qtp = Q = Qci + Qvi)
Hoặc H =
100 ci tp A
A ( Cơng tồn phần Atp = Aci + Avi)
Hoặc H =
100 ci tp
P
P ( Cơng suất tồn phần Ptp = Pci + Pvi)
II MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP ( Các tập thông thường cần yêu câu HS tóm tắt, giải có lời giải đáp số( kết luận) để rèn luyện tư cho HS).
Sau xin giới thiệu số dạng tập phương pháp giải.( Mỗi bài giải nhiều cách khác nhau)
(9)Hãy so sánh giá trị điện trở R1, R2
TT:
U1 = U2 = U I1 = 2A I2 = 4A
So sánh R1, R2?
PP
Để so sánh R1 với R2 ta làm nào? ( Lập tỉ số:
2
I I =
2
R
R )
Giải
- Khi đặt hiệu điện U vào hai đầu R1 I1 =
U R
- Khi đặt hiệu điện U vào hai đầu R2 I2 =
U R
- Lập tỉ số:
I I =
2
R R =>
2
R
R =
4 2=
R2 = 2.R1
( Bài đơn giản) 2.Bài tập 2: Cho mạch điện hình vẽ: R1 = 5, R2 = 10, hiệu điện
giữa hai đầu đoạn mạch 18V
a.Tìm số Am pe kế Vôn kế? b Nếu tăng hiệu điện mạch thêm 12V số Ampe kế Vôn kế thay đổi nào?
R1 R2
+
-TT
R1 = 5 a IA = ?
R2 = 10 Uv = ?
U = 18V b I’ = ? ∆U = 12V U’ = ?
PP:
- Để tính số ampe kế ta làm nào? (IA = 12
U R )
- Để tính số vơn kế ta làm nào? (Uv = U1 =I1.R1)
- Khi HĐT tăng thêm 12V HĐT lúc bao nhiêu? ( U = 30V) nên tính I’, U’ trên)
- Ta nên tìm đại lượng trước, đại lượng sau? Giải
a Điện trở tương đương đoạn mạch là: R12 = R1 + R2 = + 10 = 15()
- Số Ampe kế là: IA = 12
U R =
18
15 = 1,2(A) = I1 = I2
- Số Vôn kế hiệu điện hai đầu điện trở R1: Uv = U1 =I1.R1 = 1,2.5 = 6(V)
(10)b Khi hiệu điện tăng thêm 12V HĐT lúc U’ = U + ∆U = 18 + 12 = 30(V)
- Số Ampe kế lúc là: I’ = '
12
U R =
30
15 = 2(A)
- Số Vôn kế lúc là: U’ = I’.R1 =2.5 = 10(V) ( Bài đơn giản)
3 Bài tập3:
Cho mạch điện hình vẽ Trong R2 = R3 = 2R1 Hiệu điện hai đầu R3 U3 = 20V, Ampe kế 2,5A
a Tính điện trở R1, R2, R3
b Xác định hiệu điện đầu mạch điện
A R1 R2 R3 B
TT:
R2 = R3 = 2R1 U3 = 20V I = 2,5A a.Tính: R1 = ?
R2 = ? R3 = ? b UAB = ?
PP: Vì R1 nt R2 nt R3 nên ta lưu ý điều gì? ( I chung: I1 = I2 = I3 = I = 2,5A)
- Trước tiên cần tìm đại lượng nào? ( R3 = 3
U
I )
Sau suy R2; R1
- HĐT nguồn tính nào? (UAB = I.RAB) RAB có chưa? Chưa có tính nào?
- Ta nên tìm đại lượng trước, đại lượng sau? Giải
a Tính điện trở:
- Điện trở R3 có giá trị R3 =
U I =
20
2,5 = 8()
- Vì R2 = R3 nên => R2 = 8()
- Vì 2R1 = R3 => R1 = R3/2 = 8/2 = 4()
b Điện trở tương đương đoạn mạch là: RAB = R1 + R2 + R3 = + + = 20()
- Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là: UAB = I.RAB = 2,5.20 = 50(V)
ĐS: a R1 = 4
R2 = R3 = 8
b UAB = 50V 4 Bài tập 4:
Cho mạch điện hình vẽ Trong R1 = 2R2 = 3R3 UAB = 11V
Tìm hiệu điện hai đầu điện trở
A R1 R2 R3 B TT:
(11)R1 = 2R2 = 3R3 Tính U1 = ?
U2 = ? U3 = ?
1 điện trở (ở quy điện trở R3)
Giải
Theo ta có: R1 = 3R3; R2 = 1,5R3 => Rtd = 5,5R3 Vì R1 nt R2 nt R3 nên ta có:
3
1
1
U
U U
R R R
Hay
3
1
3 3 3
1
3 1,5 5,5 5,5
AB
U
U U U
R R R R R R
1
Từ suy ra: U1 = UAB
td
R
R = 11
3
3 5,5
R
R = 6(V)
U2 = 1,5R3
2
R = 3(V)
U3 = R3
2
R = 2(V)
Vậy U1 = 6V, U2 = 3V, U3 = 2V 5. Bài tập 5:
Một mạch điện mắc hình vẽ R1 = 30, R2 = 60
ampe kế A1 2,4A
a) Tính cường độ dịng điện chạy qua R2 ? b) Số Vôn kế bao nhiêu?
c) Số ampe kế A bao nhiêu?
Tóm tắt R1 = 30
R2 = 60
I1 = 2,4A
a I2 = ? b. U2 = ? c. I = ?
PP: Vì R1//R2 nên: áp dụng tỉ lệ thức nào? (
1
2
I R
I R ).
Số vơn kế tính nào? (UV = U2 = U1 = I1.R1) Số ampe kế tính nào? (I = I1 + I2)
( Bài tốn đơn giản) Giải
a Vì R1//R2 nên
1
2
I R
I R <=>
2, I =
60 30 =
=> cường độ dòng điện chạy qua R2 là: I2 = 1,2(A)
b Vì R1//R2 nên số Vơn kế HĐT hai đầu R2: UV = U2 = U1 = I1.R1 = 2,4.30 = 72(V)
c Số Ampe kế là: I = I1 + I2 = 2,4 + 1,2 = 3,6(A)
A A1
V
(12)ĐS: a I2 = 1,2A b.Uv =72V c I = 3,6A 6. Bài tập 6:
Cho mạch điện hình vẽ Cho biết: UAB = 70V; R1 =15 ; R2 = 30; R3 = 60 a) Tính điện trở tương đương toàn mạch điện ?
b) Tính cường độ dịng điện qua điện trở? TT
UAB = 70V a Rtđ = ? R1 =15 b I1 = ? R2 = 30 I2 = ? R3 = 60 I3 = ?
PP: Hãy xác định cấu trúc mạch điện? { R1 nt(R2//R3) }
Điện trở tương đương tính nào? ( RAB = R1 + RCB); RCB tính nào?
Để tìm Ii ta làm nào? Ii =
i i
U
R I2 = I1 – I3; ….
- Ta nên tìm đại lượng trước, đại lượng sau? Giải
a Vì R2//R3 nên điện trở đoạn CB là: RCB =
2 3
R R
R R =
30.60
30 60 = 20()
- Điện trở toàn mạch là: Rtđ = R1 + RCB = 15 + 20 = 35() b Cường độ dòng điện qua R1 là:
I1 = I = d
AB t U
R = 70
35 = 2(A).
Vì R2//R3 nên
3
3
R I
I R = => I2 = 2.I3 (*)
Mà I2 + I3 = I 2.I3 + I3 = 2(A) => I3 =
2
3 (A) Thay vào (*) ta có I2 = 3(A).
ĐS: a Rtđ = 35 b I1 = 2A I2 =
4 3A
I3 =
2 3A.
7 Bài tập 7
Có điện trở giống R mắc vào hiệu điện U = 120V Vôn kế mắc
U
R1
R R3
C B
(13)vào điểm A B 80V Hỏi nối tiếp Vôn kế với điện trở vơn kế vơn
A B C HD
- Vơn kế có lí tưởng khơng? sao? ( Vì điện trở giống mắc nối tiếp vào nguồn 120V vơn kế lí tưởng phải 90V)
- Cấu trúc mạch điện: {RV//(R nt R nt R )}nt R
- Số vôn kế lúc mắc nối tiếp tính nào? (Uv = Iv Rv R Rv khơng có giá trị cụ thể nên mạnh dạn làm đến lúc triệt tiêu R)
- Để tìm mối liên hệ R với Rv nào? ( Vì RAB nt RBC nên thiết lập cường độ dòng điện đoạn mạch AB CĐDĐ IBC)
- Khi mắc nối tiếp vơ kế bao nhiêu? tính nào? (Uv =I’.Rv) với I’ cường độ dòng điện mắc nối tiếp
Giải
- Vì điện trở giống mắc nối tiếp mà hiệu điện đầu điện trở 80V chứng tỏ vôn kế không lí tưởng Gọi RV điện trở vơn kế
- Hiệu điện hai đầu đoạn BC là: UBC = U – UAB =120 – 80 = 40(V)
- Điện trở đoạn AB là: RAB =
3
v v
R R R R
- Cường độ dòng điện qua đoạn AB là: I =
AB AB
U
R =
80(3 )
v v
R R R R
(1) - Cường độ dòng điện qua đoạn BC là: I =
BC
U
R =
40
R (2)
Từ (1) (2) ta có:
80(3 )
v v
R R R R
=
40
R => Rv = 6.R
Khi vôn kế mắc nối tiếp cường độ dịng điện lúc là:
I’ = Rtd
U
=
120 120 10 v
R R R =
12
R
Hiệu điện vôn kế lúc là: Uv =I’.Rv =
12
R .6R = 72(V)
8 Bài tập 8:
Một biến trở chạy có điện trở lớn 50 Dây điện trở biến trở hợp kim nicrơm có tiết diện 0,11mm2 quấn xung quanh lõi sứ trịn có đường kính 2,5cm
(14)b Biết cường độ dòng điện lớn mà dây chịu 1,8A Hỏi đặt vào hai đầu dây cố định biến trở hiệu điện lớn để biến trở không bị hỏng
TT
Rm = 50 a n = ? S = 0,11.10-6m2 Um = ? Ds = 0,025m
Im = 1,8A
= 1,1.10-6m
PP: Để tìm số vòng dây n ta làm nào? (số vòng n chiều dài dây l chia cho chiều dài một vịng dây l0)
Chưa có l, l0 ta tính nào? l =
R S
, lo = .Ds
Hiệu điện lớn nhất? ( Um = Im.Rm)
- Ta nên tìm đại lượng trước, đại lượng sau? Giải
a Chiều dài dây nicrôm là: l =
R S
=
6
50.0,11.10 1,1.10
= 5(m)
- chiều dài vòng dây là: lo = .Ds = 3,14.0,025 = 784.10-4(m) - Số vòng dây biến trở là: n =
l
l =
5 784.10
≈ 64(vòng)
b Hiệu điện lớn mà biến trở chịu mà khơng bị hỏng là: Um = Im.Rm = 1,8.50 = 90(V)
ĐS: a n ≈ 64vòng b Um= 90V. 9 Bài tập 9
Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ bên Điện trở toàn phần biến trở Ro , điện trở vôn kế lớn Bỏ qua điện trở ampe kế, dây nối phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ Duy trì hai đầu mạch hiệu điện U không đổi Lúc đầu chạy C biến trở đặt gần phía M Hỏi số dụng cụ đo thay đổi dịch chuyển chạy C phía N? Hãy giải thích sao?
HD Các dụng cụ đo đại lượng nào? đâu?
- Ampe kế đo cường độ dòng điện qua R1 Vơn kế đo HĐT đầu MC HĐT U1 = IA.R1 Vì ta tìm thay đổi IA, Uv thay đổi biến trở - Cấu trúc mạch điện? {(R1//RMC) nt RCN }
- Tìm CĐDĐ mạch nào? ( I = U/Rm) Rm có chưa? Tính ntn? V
A
N C
(15)- Với cấu trúc mạch điện ta nên sử dụng tỉ số nào? ( 1
MC A
MC MC
I
I I
R R R R )
=> IA biện luận; viết công thức Uv biện luận Giải
Khi dịch chuyển chạy C biến trở phía N số dụng cụ đo tăng Giải thích:
Gọi x phần điện trở đoạn MC biến trở; IA UV số ampe kế vôn kế => RCN = (Ro – x)
Điện trở tương đương đoạn mạch: Rm = (Ro – x) + xR1
x+R1
<=> Rm
2
1
x R
x R
= R0 –
1
x+ R1 x2
Khi dịch chạy phía N x tăng => ( 1
x+ R1 x2
) tăng => Rm giảm => cường độ dịng điện mạch chính: I = U/Rm tăng (do U khơng đổi)
Mặt khác, ta lại có: 1
A A
I I I I
x R R x
=> IA =
1
I x I
R
R x
x
Do đó, x tăng (1 + 1)
R
x giảm I tăng (c/m trên) nên IA tăng.
Đồng thời UV = IA.R1 tăng (do IA tăng, R1 không đổi)
10 Bài tập 10
Cho mạch điện hình vẽ: R1 = 6, U = 15V
Bóng đèn có điện trở R2 = 12và hiệu điện định mức 6V
a Hỏi giá trị R0 biến trở tham gia vào mạch điện phải để đèn sáng bình thường?
b Khi đèn sáng bình thường dịch chuyển chạy phía phải độ sáng đèn thay đổi sao?
R1 R0
Đ
HD
(16)- Cấu trúc mạch điện? { R0 nt ( R1// R2) }
- Điện trở tương đương? ( Rtđ = R0+ R12) => R0 Mặt khác Rtđ = UI
- Tính cường độ dịng điện I nào? (I = Ib = I12)
- Khi biến trở dịch bên phải cường độ dịng điện qua biến trở Ib tính thé nào? (Ib =I = RU
tm mà U không đổi => Ibt? => Uđ ?
- Vậy ta nên tìm đại lượng trước đại lượng sau? Giải
a Vì Đ//R1 nên điện trở R1,2= 612 4 12
2
2
R R
R R
Khi đèn sáng bình thường HĐT đầu đèn đạt giá trị định mức, ta có U12 = Uđ = 6(A)
Cường độ dịng điện tồn mạch: I = Ib = I12 =
1,5
4
12 12
R U
=> điện trở toàn mạch RTM = 1,5 10
15
I U
Vì R0 nt R12 nên điện trở: R0 = RTM – R12 = 10 – = 6()
b Khi dịch chuyển chạy phía phải R0 tăng RTM tăng mà U khơng
đổi nên cường độ dịng điện tồn mạch Ic = TM
U
R giảm.
Mà HĐT đầu đèn: Uđ = U12 = Ic.R12 giảm Vậy đèn sáng yếu bình thường 11 Bài tập 11
Cho mạch điện hình vẽ 2, Đ1 Đ4 bóng đèn loại 6V - 9W; Đ2 Đ3 bóng đèn loại 6V - 4W Hiệu điện điểmA, B U = 12V a) Tính cơng suất tiêu thụ đèn cho biết chúng sáng nào, hai trường hợp : K mở K đóng b) Khi đóng khóa K, dịng điện qua khóa K có độ lớn có chiều nào?
HD
- Khi K mở cấu trúc mạch điện nào? ( R1 nt R2) // (R3 nt R4)
- Khi K đóng cấu trúc mạch điện nào? Ta chập C D nên cấu trúc mạch điện là: ( R1 // R3) nt (R2 // R4)
Tóm tắt giải
Đ1
A B
Đ2 K
Đ3 Đ4 C
(17)a) Điện trở: R1 = R4 = U2
P =
2:9 = 4(); R2 = R3 = U2
P =
2:4 = 9() *Khi K mở: R12 = R34 = 4+ = 13() I12 = I34 = 13
12
(A) Công suất thực tế đèn Đ1 Đ4: P1 = P4 = (13
12
)2.4 3,4W < 9W Đ1 Đ4 tối mức bình thường
Công suất thực tế đèn Đ2 Đ3: P2 = P3 = (13 12
)2.9 7,6W > 4W Đ2 Đ3 sáng mức bình thường (cháy)
* Khi K đóng: Chập C với D
=> R13 = R24 U13 = U24 = 12:2 = 6V = UĐM nên đèn sáng bình thường
b) Khi K đóng: I1 = I4 =
U24
R4 =6: 4=
3
(A); I2 = I3 =
U13
R3 =
2
(A) Vì I1> I2 nên nút C: I1 = I2 + IK IK = I1 -I2 =
3
-3
=
(A) Vậy dòng điện từ CD qua khóa K hình vẽ
12 Bài tập 12.
Một dây xoắn ấm điện có tiết diện S = 0.20 mm2, chiều dài 10 m Tính thời gian cần thiết để đun sơi lít nước từ 15oC hiệu điện đặt vào hai đầu dây xoắn 220V Biết hiệu suất ấm 80%, điện trở suất cuả chất làm dây xoắn 5,4 10-5m, nhiệt dung riêng cuả nước 4200 J/kg.K
TT
S = 0.20.10-6 m2 l= 10m
m= 2kg t1 = 150C t2 = 1000C c = 4200J/kg.K U = 220V H = 80% ρ =
5,4 10-5 m t = ?
HD Tính thời gian nào? ( t =
tp
nhiet
Q
P ; mà Qtp =
.100 ci
Q
H ; Qci = m.c.(t2 – t1) ; Pnhiet =
2
U R ,
l R
s
) Ta nên xếp tính đại lượng trước, đại lượng sau ?
Giải Điện trở cuả dây xoắn là:
Đ1
A B
Đ2 IK
Đ3 Đ4
C
(18)
5
6
10 5, 4.10
0, 2.10
l R
s
27()
- Cường độ dòng điện qua bếp : I =
220 8,15 27
U
R (A)
- Nhiệt lượng cần cho nước cho từ 150C đến sôi (Q hữu ích): Qci = cm(t2 – t1) = 4200.2.(100 -15) = 714000(J)
- Nhiệt lượng bếp toả :
.100% 71400.100%
892500 80%
Qi Q
H
(J) - Công suất toả nhiệt bếp là: Pnhiet =
2
U
R =
2
220
27 = 1792,6(W)
- Nhiệt lượng điện chuyển thành từ dây xoắn Vậy thời gian cần thiết cho nước sôi :
t =
892500 1792,6 nhiet
Q
P 497,9(s) = 8,3(phút) = phút 18s
ĐS: t = 8,3 phút = phút 18s
Mỗi có nhiều cách giải khác Các cách giải chưa phải tối ưu ( Hơm chưa nói đến tối ưu cách giải Việc bồi dưỡng học sinh giỏi cấp huyện phải đạt mức độ mặt này)
C MỘT SỐ KIẾN NGHỊ
1 Phòng Giáo dục đào tạo tổ chức thêm buổi hội thảo Vật lí với chuyên đề khác để nâng cao mặt chất lượng vật lí học sinh toàn huyện
2 Đề nghị nhà trường tạo điều kiện phân công chuyên môn khối lớp buổi dạy, để thuận lợi cho giáo viên chuẩn bị đồ dùng nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí nhà trường
3 Mua sắm thêm dụng cụ thí nghiêm, sở vật chất cho phòng thực hành
(19)