Dien hoc lop 9

Thang ®o 50mA cho biÕt cêng ®é dßng ®iÖn lín nhÊt trong m¹ch chÝnh ®o theo thang ®o nµy.[r]

r

r

r

r

3



I

I

I

I

r

r

I

I

r

r

I

I

3 4 2

1



;



;



;



;

4

r

r

r

r

Phần Điện häc

A/ Tãm t¾t kiÕn thøc

1/ Muốn duy trì dòng điện lâu dài vật dẫn cần duy trì điện trờng

trong vật dẫn Muốn cần nối đầu vật dẫn với cực nguồn điện thành mch kớn

Càng gần cực dơng nguồn điện cao Quy ứơc điện cực dơng nguồn điện , điện lớn , điện cực âm nguồn điện

Quy ớc chiều dòng điện chiều chuyển dời có hớng hạt mang điện tích dơng, Theo quy ớc bên ngồi nguồn điện dịng điện có chiều từ cực dơng, qua vật dẫn đến cực âm nguồn điện (chiều từ nơi có điện cao đến nơi có diện thấp)

Độ chênh lệch điện điểm gọi hiệu điện điểm : VA-VB=

UAB Muốn trì dịng điện lâu dài vật dẫn cần trì HĐT đầu vật dẫn ( U=0  I =0)

2/ Mạch điện:

a Đoạn mạch điện mắc song song:

*c im: mch in bị phân nhánh, nhánh có chung điểm đầu điểm cuối Các nhánh hoạt động độc lập.

*TÝh chÊt: U chung

cờng độ dịng điện mạch trổng cờng độ dịng điện mạch rẽ

I=I1+I2+ +In

3.Nghịch đảo điện trở tơng đơng tổng nghịch đảo điện trở thành phần

R=R1+R2+ +Rn

-Từ t/c công thức định luật ôm 

.I1R1=I2R2= =InRn=IR

- tõ t/c Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị r điện trở đoạn mạch mắc song song R=r/n

- từ t/3  điện trở tơng đơng đoạn mạch mắc song song nhỏ điện trở thành phn

b Đoạn mạch điện mắc nối tiếp:

*Đặc điểm:các phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tục cực nguồn điện ( phận hoạt động phụ thuộc nhau)

*tÝnh chÊt: 1.I chung

U=U1+U2+ +Un

R=R1+R2+, Rn

*Từ t/c công thức định luật ôm I=U/R  U1/R1=U2/R2= Un/Rn (trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện đầu vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở chúng)

 Ui=U Ri/R

Từ t/s  có n điện trở giống mắc nối tiếp điện trở đoạn mạch R =nr Cũng từ tính chất  điện trở tơng đơng đoạn mạch mắc nối tiếp lớn hn mi in tr thnh phn

C.Mạch cầu :

Mạch cầu cân có tính chất sau:

- điện trở: ( R5 đờng chéo cầu)

-VỊ dßng: I5=0

-vỊ H§T : U5=0

suy

Mạch cầu không cân bằng: I5 kh¸c 0; U5kh¸c

* Trờng hợp mạch cầu có 1 số điện trở có giá trị 0; để giải toán cần áp dụng các quy tắc biến đổi mạch điện tơng đơng ( phần dới )

*Trờng hợp điện trở khác xét sau 3/ Một số quy tắc chuyển mạch:

a/ chập điểm điện thế: "Ta chập hay nhiều điểm có điện thành điểm biến đổi mạch điện tơng đơng."

(Do VA-Vb = UAB=I RAB Khi RAB=0;I 0 RAB 0,I=0 Va=VbTức A B

S l R

Các trờng hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở khơng đáng kể Đợc coi có điện Hai điểm nút đầu R5 mạch cầu

c©n b»ng

b/ Bỏ điện trở: ta bỏ điện trở khác 0 khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện t-ơng đt-ơng cờng độ dòng điện qua điện trở bằng 0.

Các trờng hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc song song với vật dãn có điện trở bằng 0( điện trở bị nối tắt) ; vơn kế có điện trở rất lớn (lý tởng)

4/ Vai trò am pe kế sơ đồ:

* Nếu am pe kế lý tởng ( Ra=0) , chức dụng cụ đo cịn có vai trị nh dây nối đó:

Có thể chập điểm đầu am pe kế thành điểm bién đổi mạch điện tơng đ-ơng( am pe kế điểm sơ đồ)

Nếu am pe kế mắc nối tiếp với vật đo cờng độ d/đ qua vậtđó

Khi am pe kế mắc song song với vật điện trở bị nối tắt ( nói trên)

Khi am pe kế nằm riêng mạch dịng điện qua đợc tính thơng qua dịng ở 2 nút mà ta mắc am pe kế ( theo định lý nút)

* Nếu am pe kế có điện trở đáng kể, sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo am pe kế có chức nh điện trở bình thờng Do số cịn đợc tính cơng thức: Ia=Ua/Ra

5/ Vai trị vơn kế s :

a/ trờng hợp vôn kế có ®iƯn trá rÊt lín ( lý tëng):

*Vơn kế mắc song song với đoạn mạch số vôn kế cho biết HĐT đầu đoạn mạch đó:

UV=UAB=IAB RAB

*TRong trờng hợp mạch phức tạp, Hiệu điện điểm mắc vơn kế phải đợc tính cơng thức cộng thế: UAB=VA-VB=VA- VC + VC- VB=UAC+UCB

*có thể bỏ vơn kế vẽ sơ đồ mạch điện tơng đơng

*Những điện trở mắc nối tiếp với vôn kế đợc coi nh dây nối vôn kế ( sơ đồ tơng đơng ta thay điện trở điểm dây nối), theo cơng thức định luật ơm cờng độ qua điện trở coi nh ,( IR=IV=U/



=0)

b/ Trờng hợp vơn kế có điện trở hữu hạn ,thì sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo vơn kế cịn có chức nh điện trở khác Do số vơn kế cịn đợc tính cơng thức UV=Iv.Rv

6/.Định lý nút :Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút ú

7/ Công thc điện trở: R =? ; 8/ Định luật ôm: I = U/R

Bài tập I Công thức điện trở

1.1Một dây dẫn đồng tính có chiều dài l Nếu gấp lại làm đơi, gập lại làm bốn, điện trở sợi dây chập phần điện trở sợi dây ban đầu

( §/S:R1=1/16R)

1.2 Một đoạn dây chì có điện trở R Dùng máy kéo sợi kéo cho đờng kính dây giảm lần , điện trở dây tăng lên lần.(ĐS: 16 lần)

1.3 Điện trở suất đồng 1,7 10-8m, nhôm 2,8.10-8m.Nếu thay dây

tải điện đồng , tiết diện 2cm2 dây nhơm, dây nhơm phải có tiết diện bao

nhiêu? khối lợng đờng dây giảm lần (D đồng=8900kg/m3, D nhôm=

2700kg/m3).

1.4 Một cuộn dây đồng đờng kính 0,5 mm,quấn quanh lõi hình trụ dài 10cm, đ-ờng kính lõi 1cm đđ-ờng kính đĩa đầu lõi 5cm Biết vòng dây đợc quán sát Hãy tính điện trở dây

1.5 Một dây nhơm có khối lợng m=10kg, R=10,5 .Hãy tính độ dài đờng kính dây

1.6 Một bình điện phân đựng 400cm3 dung dịch Cu SO

4 điện cực đồng đặt

4

d

2 

s l





a tÝnh ®iƯn trở suất dung dịch dẫn điện

b Đổ thêm vào bình 100cm3 nớc cất, mực d/d cao them 2cm Tính điện trở bình.

c điện trở bình trở lại giá trị ban đầu,phải thay đổi khoảng cách bao nhiêu, theo hng no?

Gợi ý cách giải

1.1 Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiêù dài, tỉ lệ nhịch với tiết điện dây Theo đề bài, chiều dài giảm lần,làm điện trở giảm lần mặtkhác tiết diện lại giảm lần làm điện trở giảm thêm lần điện trở sợi dây chập giảm 16 lần so với dây ban đầu

1.4 Tính số vịng lớp: n=100/0,5=200 Tính độ dày phần quấn dây: (5-1): 2.10=20m Số lớp p=20: 0,5=40( lớp)

Tổng số vòng dây: N=n.p=8000 vòng

Đờng kính t/b vòng: d=(5+1):2=3cm Chiều dài củadây: l= dn=753,6m

TiÕt diƯn t/b cđa d©y: S = Điện trở dây: = R

1.6 a.diện tích miếng đồng ngập d/d:S1=a.h điện trở suất dây ban đầu = R1S1/11

b thể tích d/d ban đầu v1=400cm3, thể tích d/d lúc sau v2=500cm3 tỉ số nồng độ d/d lúc

đầu lúc sau:

= 5/4 (nồng độ d/d cao khả dẩn điện tốt, suất điện trở bé) Tiết diện dây dẩn lúc sau: S2= a.( h+0,02)= điểntở bình R2= 2.l/S2=6 

c lx=R1 S2/2=4,27m

II.ghÐp ®iÖn trë-tÝnh ®iÖn trë-®o ®iÖn trë II.1.ghÐp ®iÖn trë

2.1. Có điện trở giống hệt nhau, hỏi tạo đợc giá trị điện trở khác

Nếu điện trở có giá trị khác R1, R2, R3 tạo đợc bao nhiêu?

2.2. Có hai loại điện trở: R1=20 , R2=30 Hỏi cần phải có điện trở

loại để mắc chúng:

a Nối tiếp đợc đoạn mạch có điện trở R=200 ?

b Song song đợc đoạn mạch có điện trở R= 

(S 121/nc9)

2.3**. Cã c¸c điện trở loại r=5 Cần , phải mắc chúng

nh th nào, để đợc điện trở cá giá trị nguyên cho trớc? Xét trờng hợp X=6, 7,8,9( )

2.4. Phải lấy điện trở r=  để mắc thành đoạn mạch có điện trở R=0,6  (S121/nc9)

2.5 Cho mạch điện nh hình vẽ 1.8 ;UBD khơmg đổi 220v, R1=170 , R1

R

Am pe kÕ 1A R gồm 70 điện trở nhỏ mắc nối tiếp, thuộc loại khác nhau: 1,8 , , 0,2 .Hỏi loại có bao nhiªu chiÕc?

2.6*Một hộp kín (gọi hộp đen) chứa toàn điện trở, điện trở đợc nối với

3 chốt A,B,C nhơ ngồi Đo điện trở cặp điểm ta đợc:RAB=12 ,

RBC=16,5 

RAC= 28,5  Hỏi hộp chứa tối thiểu điện trở, tính điện trở y v v s cỏch

mắc chúng vào điểm A,B,C?

đoạn mạchđiện hình tam giác,hình (quy đoạn mạch song nối tiếp) 2.7** Ba điện trở x,y,z làm thành cạnh tam giác ABC hình vẽ.

Điển trở mạng đo theo ba cạnh AB, BC, CA lần lợt a,b,c Tính x,y,z Xét trờng hợp

1/ a=5 , b= , c=  §S 1/ x=6, y= 12, z=18

2/ a=8 , b= 18 , c= 20  2/ x=9, y=27, z=45

2.8** Một hộp đen ( tơng tự nh ë bµi 1.6) Cã R

AB= 20 , RBC==45 , RAC=50 .X¸c

định điện trở vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào điểm A,B,C

mạch điện vô hạn tuần hoàn phía, phía. (xem cácbài 2.9*, 2.10*,2.11* NC9/ĐHQG)

A B D H×nh1.8





1

2

1  

v

v

k

k

 Mạch điện có tính chất đối xứng ( đối xứng trục).Xem tập 2.7; 2.8 NC9/ ĐHQG

Các tập khác (về quy tắc chuyển mạch ):xem tập 2.2;2.3; 2.3; 2.4; 2.5NC9 /ĐHQG

II 2.Đo điện trở: ( Bài tập thực hành)

2.9 Dùng am pe kế có điện trở nhỏ, điện trở biết trớc trị số r, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn X.( cho ắc quy nối với mạch hiệu điện cực khơng thay đổi); (S/121/nc9)

2.10 Cho am pe kế, vôn kế, ắc quy số dây nối.Hãy xác định điện trở vật dẫn x Xét trờng hợp

a Am pe kế có điện trỏ nhỏ, vơn kế có điện trỏ lớn ( Am pe kế vơn kế lí tởng) b Am pe kế có điện trở đáng kể,vơn kế có điện trở hữu hạn

2.11.Dùng vơn kế có điện trở lớn,một điện trở biết trớc điện trở r,một ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn x (S/121/nc9)

2.12:Xác định điện trở xuất chất làm dây dẩn với dụng cụ: am pe kế, vôn kế, ắc quy,thớc đo chiều dài, thớc kẹp số dây nối khỏc (S/121)

2.12.Ba điện trở mắc với hộp kín nh hình vẽ HÃy tìm điện trë R1,R2,R3 Dơng gåm cã: mét v«n kÕ, mét am pe kế, ắc quy số d©y

nèi (S/121/nc9)

2.13 Nêu phơng án xác định giá trị điện trở Rx với dụng cụ sau đây: Một

Am pe kế,một điện trở r1 biết trớc giá trị, Một đoạn dây dẫn có suất điện trở lớn,

một số dây nối(có suất điện trở bé) pin, thớc thẳng có thang đo

2.14 Cho vụn kế , vơn kế có điện trở R0 biết, cịn vơn kế có điện trở Rx

cha biết, nguồn điện chiều, điện trở R Hãy xác định Rx vôn kế vôn kế

2.15 Cho điện trở R1và R2 , am pe kế , nguồn điện không đổi.Tinh giá trị điện

trở

2.16 Làm đo đợc HĐT mạng điện cao 220 v , có vơn kế với thang đo đến 150V? ( điện trở vôn kế nh nhau)

2.17.Cho hộp đen (hình 2.10) có cực ra, vôn kế, am pe kế, nguồn điện dây nối Biết hộp có điện trở mắc hình Hãy xác định đọ lớn điện trở

2.18 Trong hộp kín A có bóng đèn pin, hộp kín B có điện trở Làm

nào biết bóng đèn nằm hộp

( xem bµi 117 /S121/nc9)

2.19 Bằng cách nào, nhúng dây dẩn nối với cực nguồn điẹn vào cốc nớc, có thểnhận biết đợc có tồn hay không chúng hiệu điện thế? 2.20 Để xác định xem cực nguồn điện cực dơng cực cực âm, thực tế ngời ta thờng đặt vào cốc nớc đầu dây dẫn nối với cực quan sát thấy gần dâỷ dẩn tỏa nhiều khí Theo số liệu làm xác định đợc cực cực âm?

2.21.*Cho nguồn điện có hiệu điện thé U nhỏ khơng đổi,một điện trở r cha biết

m¾c mét đầu vào cực nguồn, ampekế có điện trë Ra kh¸c cha biÕt, mét

biến trở có giá trị biết trớc Làm để xác định đợc hiệu điện ( nc8)

2.22.** Có am pe kế lí tởng , với giới hạn đo khác cha biết, nhng đủ đảm bảo

không bị hỏng Trên mặt thang chia độ chúng có vạch chia, khơng có chữ số Dùng am pê kế với nguồn có hiệu điện không đổi,cha biết, điện trỏ mẫu R1 biết giá trị nối để xác định điện trở Rx

cha biết.Hãy nêu phơng án thí nghiệm (có giải thích) Biết độ lệch kim am pe kế tỉ lệ thuận với cờng độ dịng điện chạy qua (cn8)

( h·y giải lại toán có ampekế)

III.Định luật ôm cho đoạn mạch- cho toàn mạch

R

R

R

R

R

x

3

3 1

.







R

R

R

R

R

z

3

3 2

.







R

R

R

R

R

y

3

2 1

.







 Cho mạch điện gồm điện trở R mắc cực nguồn điện chiều có suất điện độngE, điện trở r (h-A).gọi cờng độ dòng điện mạch I ta có

R r

E I



 (1)

 Từ công thức * định luật ơm cho tồn mạch  E=I(.r+R)hay E=I.r+I.R (2)

 Dấu E I mạch điện có nhiều nguồn ( hình B):Trongmạch điện có nhiều nguồn,để viết dấu nguồn cờng độ dòng điện chạy qua đoạn mạch ta làm nh sau:

- Chọn chiều dòng điện ®o¹n m¹ch( chän tïy ý)

-Chọn chiều xét mạch kín quan tâm - lấy dấu (+) cho nguồn E chiều xét qua có chiều từ cực âm (-) sang cực dơng (+ ) , lấy dấu (+) cho cờng độ dòng điện I chiều dòng điện chạy qua điện trở ( hay đoạn mạch) với chiều tính mà ta chọn

Ví dụ:ở hình-B tạm quy ớc chiều dòng điện mạch nh hình vẽ,xét mạch kín CABC( theochiều C A  B  C) th×: E1 lÊy dÊu(+), E2 lÊy

dấu (-),I1 I2 lấy dấu (+)nên ta có phơng trình E1-E2=I1r1+I2r2

Bài tập vận dơng:

3 1.1 Cho mạch điện nh hình vẽ3.1.1 Trong E1=12V, r1=

, r2 = 

a tìm E2 để khơng có dịng điện qua R?

b Giả sử cho R=1 , E2=6 V,khi dịng điện qua R khác

tính cờng độ dịng điện UAB

c UAB=? NÕu R=0, R rÊt

lín ?

Bài tập khác: Đề thi HSG tỉnh ( 2001-2002),Bài ( trang 86 CC), bµi 100 ( trang 23/cc)

Mạch cầuTỏng quát.

Tóm tắt lí thuyÕt:

*Quy tắc biến đổi mạch hình thành mạch hình tam giác:

R1=

z zx yz xy 

, R1=

x zx yz xy 

, R1= y

zx yz xy 

*Quy tắc chuyển mạch hình tam giác thành hình sao:

 Bµi tËp mÉu:Xem vÝ dơ trang 66 sách vật lí nâng cao 9-ĐHQG

Bài tập vận dụng

3.2.1: Cho mạch điện nh hình vẽ 3.3.1 , R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3 ,R5=4 .,

UAB=5,7V Tìm cờng độ dịng điện điện trở tơng đơng mạch cầu

3.2.2 Cho mạch điện nh hình 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2

,R4=3 ,R5=4  ,I5=0,5A có chiều từ C đến D Tìm Hiệu

®iƯn thếgiữa điểm A B

3.2.3 Cho mạch ®iƯn nh h×nh 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2

,R4=3 ,R5=4,I5=0,5A Tìm Hiệu điện điểm A

B

3.2.4 Chomch in nh hình 3.2.2.trong R1 = R4 = , R3

=R2=3 ; R5 bóng đèn loại (3V-1,5W)ng sỏng bỡnh

th-ờng.tính UAB?

Phơng pháp giải: Bµi 3.2.1:

*cách 1: đặt ẩn số U1 U3;U5 Dựa vào cơng thức cộng tính U2,U4 theo U1 U3 ( đặt ẩn

lµ U1vµ U4 )

lập phơng trình dịng nút C D theo ẩn số chọn;  giải phơng trình tính đợc U1, U3 

*Cách 2: đặt ẩn số I1 I3, tính I2và I4 theo ẩn số chọn Lập phơng trình tính hiệu điện

AB ,giải hệ phơng trình I1 I2 I3, I4,I  RAB

*Cách 3: biến đổi mạch điện tơng đơng( tam giác thành ngợc lại), tính điện trở tơng đơng đoạn mạch, tính cờng độ dịng điện mạch tính I1 I3 từ hệ phơng trình I1+I3=I (1),

I1R1 +I5R5=I3R3

Bµi 3.2.2: Chọn cách giải

Đặt ẩn U1 U4 ( U1 U3 ) vận dơng c«ng thøc céng thÕ, viÕt c«ng thøc tÝnh U2 vµ U3

theo U1 vµ U4,  LËp tiÕp phớng trình tính UAB theo nhánh ACDB: UAB= U1 + I5 R5 + U4 =UAB (1)

LËp thªm phơng trình dòng nút C D:

(

2

)

2

1

R

U

U

U

R

U

AB







)

3

(

4

4

R

U

U

U

R

U





AB



.

Giải hệ phơng trình ẩn tìm đợc UAB (từ lại tìm đợc đại lợng khác cịn lại )

bài 3.2.3: giải tơng tự nh 3.3.2 nhng cha cho biết chiều dịng điện I5 cần phải xác định

chiều I5 trớc ( chọn sai, dẫn đến UAB <0 vụ lớ)

Mạch điện có am pe kÕ, v«n kÕ:

3.3.1 Cho mạch điện nh hình 3.1, điện trở Giống nhau, có giá trị r ; điện trở am pe kế khơng đáng kể; UAB có giá trị U0 khơng đổi Xác định số am

pe kÕ

a.cả khóa đóng Chốt (+) am pe kế mắc vào đâu? b c khúa cựng m?

3.3.2 Cho mạch điện nh h×nh 3.3.2 ; R1=R4= ;

R2=R3=3 ; R5= 0,5 ; UAB= v

a Xác định số am pe kế? Biết Ra=0

b Chốt (+) am pe kế mắc vào đâu

3.3.3.Một ampekế có Ra 0 đợc mắc nối tiếp với

điện trở R0 =20 , vào điểm M,N cú UMNkhụng i

thì số làI1=0,6A Mắc song song thêm vào

ampek mt in tr r=0,25 , số am pekế I2=0,125A.Xác định Io bỏ ampekế đi?

3.3.4. ( 95NC9) Có ampekế điện trở lầ lợt R1 , R2

, điện trở R=3 , nguồn điện không đổi U.Nếu mắc nối tiép ampekế R vào nguồn số ampekế 4,05A.Nếu mắc ampekế song song với mắc nối tiếp với R vào nguồn Ampekế thứ 3A, Ampekế thứ 2A

a.TÝnh R1 vµ R2 ?

b.Nếu mắc trực tiếp R vào nguồn cờng độ dịng điện qua R bao nhiêu?

3.3.5. Cho mạch điện nh ình vẽ 3.3 Trong R/=4R, vơn kế có điện trở R v, UMN

khơng đổi Khi k đóng K mở , số vôn kế có giá trị lần l ợt 8,4V 4,2 V Tính U Rv theo R ( 98/nc9/XBGD)

3.3.6*.Một mạch điện gồm ampekế có điện trở R

a, điện trở R=10

vôn kế co điện trở Rv=1000V,mắc nối tiếp.Đặt vào đầu đoạn mạch hiệu điện

U, số vôn kế 100V mắc vôn kÕ song song víi R th× sè chØ cđa nã vÉn lµ 100V TÝnh Ra vµ U ( 107/NC9/ XBGD)

3.3.7. (xem bài1- đề 9Trang 90 CC9)

3.3.8**. Có k điện trở giống hệt có giá trị r, mắc nối tiếp với vào một

mạnh điện có hiệu điện khơng đổi U mắc vôn kế song song với điện trở vơn kế U1

a.Chøng tá r»ng mắc vôn kế song song với k-1 điện trở số vôn kế Uk-1

)

(

2

R

r

R

u

P





)

(

2

r

R

U

R

P





b Chøng tá r»ng: số vôn kế mắc song song với k-p điện trở gấp kpplần so với mắc song song víi p ®iƯn trë (víik,p  Z+; K > P )

3.3.9. Hai điện trở R1 , R2 đợc mắc nối tiếp với vào điểm A B có hiệu điện

thế UAB khơng đổi Mắc vơn kế song song với R1 , s

chỉ làU1 mắc vôn kế song song víi R2 th× sè chØ cđa

nã lµ U2

a Chøng minh : U1 /U2 =R1 /R2

b BiÕt U=24V, U1 =12V, U2 = 8V TÝnh c¸c tØ sè

Rv/R1 ;Rv/R2 ;điện trở Rv vôn kế,và hiệu điệnthế thực tế

giữa đầu R1 R2 ? (NC9/XBGD)

3.3.10..Để đo cờng độ dòng điện qua điện trở R=250 , ngời ta đo gián tiếp qua vơn kế mắc nối tiếp( hình 3.3.10).Vơn kế V1 có R1 =5k, số U1 =20V, vơn kế

V2 có số U2 =80V.Hãy xác định cờng độ dịng điện mạch Cờng độ mạch

chính tìm đợc chịu sai số ảnh hởng dụng cụ đo %? ( trích đề thi HSG tỉnh năm 2002-2003)

 Một số toán đồ thị

3.4.1. Cho mạch điện nh hình vẽ 3.4.1.a: ampe kế lí tởng, U=12V Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cờng độ dòng điện chạy qua ampekế(Ia) vào giá trị biến trở Rx cú

dạng nh hình

3.4.1.b.Tìm R1 , R2 ,

R3 ? (đề thi tuyển

sinh vào lớp 10 chuyên lí ĐHTN) 3.4.2 Xem 142( NC9/ XBGD)

IV.Điện năng-Cơng suất dịng điện: Tính công suất cực đại:

4.1 Ngời ta lấy điện từ nguồn MN có hiệu điện U ngồi chốt A,B qua điện trở r đặt hộp nh hình vẽ 1.1.Mạch ngồi điện trở R

thay đổi đợc, mắc vào A B

a Xác định giá trị R để mạch ngồi có cơng suất cực đại Tính giá trị cực đại đó?

b Chứng tỏ rằng, cơng suất mạch ngồi nhỏ cơng suất cực đại(Pcđ) điện trở R ứng với giá trị R1 R2 R1.R2

=r2

Phơng pháp:

Thiết lập phơng trình tính công suất mạch theo r R :

P măc R=r giá trị Pmăc

Từ (1) suy PR2 -(U2-2rP)2 +r2P=0  tÝnh =4r2P

cđ( Pcđ P)  tìm điều kiện củađể phơng

tr×nh bËc có2 nghiệm phân biệt kết luận.

Các tập khác: Bài 82, 84(S121 / NC8)

Cách mắc đèn ( toán định mức)

4.2 (bài77/121):Cho mạch Nh hình vẽ bên:UMN=24v, r=1,5

a.Hi điểm AB mắc tối đa bóng đèn loại 6V-6w để chúng sáng bình thờng

b.Nếu có 12 bóng đèn loại 6V-6w phải mắc để chúng sáng bình thờng?

Ph¬ng pháp giải

a Tớnh cụng sut cc i mạch ngồi  số bóng tối đa

b.- (Xét cách mắc đối xứng M dãy, dãy có n điện trở mắc nối tiếp có 3 phơng pháp)

-Lập phơng trình dịng:I=U/(r+R) Theo ẩn số m n,Trong đó m+n=12

-đặt phơng trình cơng suất:P=PAB+PBN Theo biến số m n đó

H

P

P

tp i



Pt UIt t R

u

2  

-Đặt phơng trình thế: U=UMB+Ir theo biến số m,n m+n=12

4.3:Cho nguồn điện có suất điện động E khơng đổi , r=1,5  Có cách mắc đèn 6V-6W vào điểm A B để chúng sáng bình thờng? Cách mắc có lợi hơn? sao?

Phơng pháp: a.cách mắc số bóng đèn.

Cách2: Từ phơng trình thế:E=UAB+I r Theo biến m n, phơng trình m.n=N( N số bóng đợc

m¾c, m số dÃy, n số bóng dÃy) phơng trình: m=16-n ( *), biện luận *n<4  n= { }; m={ }.

b Cách lợi hơn? xét hiệu suất Trong đóPi=Pđmn, Ptp=Pi+I2r hay Ptp=PI +(mI)2r.

So sánh hiệu suất mạch điện c¸c c¸ch  kÕt luËn

4.4.( 4.23 nc9):Cho mạch điện nh hình vẽ, UMN=10V,r

=2 , HĐT định mức bóng Uđ=3V, Cơng suất định mức

của bóng tùy chọn từ 1,5  3W Tím số bóng,loại bóng, cách ghếp bóng để chúng sáng bình thờng?

Phơng pháp giải: Xét cách mắc N bóng đèn thành m dãy, dãy có n bóng mắc nói tiếp

*Đặt phơng trình thế:UMN=UMA+UAB 12=UAM+nUđ  khoảng xác định của

n={1,2,3} (1)

* Đặt phơng trình cơng suất: PAB=NPđNPđ=15n-4,5n2 khoảng xác định N:

 t×m sè dÃy m: m=N/n (3) Tìm Pđ=

(4) lp bảng giá trị N,m Pđ Trong trờng hợp n=1; n=2, n=3. đáp số

4.5:Có bóng đèn hiệu điện định mức 110v,công suất chúng lần lợt 10,15,40, 60, 75 oát.Phải ghép chúng nh để mắc vào mạch điện 220v chúng đềi sáng bình thờng?

Phơng pháp giải:Điều kiện để đèn sáng bình thờng làUđ=110V  phải mắc đèn thành cụm

sao cho công suất tiêu thụ chúng bắng từ giả thiết 10+15+75=40+60  cách mắc các đèn

4.6: Có loại đèn hiệu điện định mức 6V, nhng có cơng suất 3w,và w hỏi a phải mắc chúng nh vào hiệu điện 12V để chúng sáng bình thờng?

b Các đèn sáng bình thờng, đèn bị hỏng độ sáng đèn lại tăng hay giảm nh nào? ( xem 120 nc9)

Ph¬ng pháp giải:

a.Khụng th mc ni tip loi đèn với nhau( sao?)  mắc m bóngđèn loại 3w song song với thành cum n bóng đèn wsong song với thành cụm,rồi mắc cụn đèn trên nối tiếp cho hiệu điện đầu cụm đèn 6V  công suất tiêu thụ điện cụm đèn phải  phơng trình: 3m = 5n  nghiệm củaphơng trình

(* phơng án 2:Mắc2 loại đèn thành cụm , cụm có loại đèn

*phơng án 3: mắc loạiđèn thành m dãy, dãy có đèn loại mắc nối tiếp )

b giả thiết đèn cụm đèn 3Wbị cháy  điện trở củatồn mạch ? cờng độ dịng điện mạch chính?hiệu điện đầu cụm đèn nào?  kết luận độ sáng của các đèn?

(Chu ý: muốn biết đèn sáng nh cần phải so sánh hiệuđiện thực tế đầu bóng đèn với hiệu điện định mức)

4.7: để thắp sáng bình thờng cùnglúc 12 đèn 3V-3 đèn 6V- ,ngời ta dùng nguồn điện có suất điện động không đổi E=24V.dây dẫn nối từ nguồn đến nơitieu thụ có điện trở tồn phần r=1,5 

a số bóng đèn phải mắc nh nào?

b Tính công suất hiệu suất nguồn? ( xem 128 NC9)

Phơng pháp giải:

a T giả thiết  cờng độ dòng điện định mức đèn  mắc nối tiếp bóng đèn khác loại với , Có thể thay12 bóng đèn 3V-3W bóng đèn 6V-6W  để tìm cách mắc đèn theo dề ta tìm cách mắc 6+6=12bóng đèn 6V-6W(đã xét trớc) nghiệm m={12;4} dãy; n={ 1;3} bóng  từ kết cách mắc 12 đền 6W, tìm cách thay đèn 6V-6Wbằng đèn 3V-3Wta có đáp số tốn.( có cách mắc )

b Chú ý - công suất nguồn(là công suất toàn phần): Ptp=EI

hayE=mIđ.; công suất có ích tổng công suất tiêu thụ điện các

ốn:Pi=mn.P; H=Pi/Ptp cách cho hiệu suất bé cỏch mc ú

lợi hơn( kinh tế hơn).

V.Định luật giun - len xơ

Tóm tắt lý thuyÕt:

 Công thức định luật: Q=I2Rt (j) Q= 0,24 I2Rt (cal)  Các công thức suy ra: Q=

Trong đoạn mạch: Q=Q1+Q2+ +Qn

A E r B

) ( ,

5 , 15

5 ,

15

n

2 n

n

2 N

n 

  

N n 4,5

n

2

R

Q

R

Q

R

Q

n n







2

1

Trong đoạn mạch mắc song song: Q1R1=Q2R2= =QnRn

Trong đoạn mạch mắc nối tiếp :  H=Qi/Qtp

 Với dây điện trở xác định: nhiệt lợng tỏa dây tỉ lệ thuận vi thi gian

dòng điện chạy qua Q1/t1=Q2/t2= Qn/tn=P

Bài tâp:

5.1 Mt m un nớc điện loại(220V-1,1KW), có dung tích1,6lít Có nhiệt độ ban đầu t1=200C

a.Bỏ qua nhiệt nhiệt dung ấm Hãy tính thời gian cần để đun sôi ấm nớc? điện trở dây nung giá tiền phải trả cho 1lít nớc sơi ? (xem 109NC9)

b Gi¶ sư ngêi dïng Êm bá quên sau phút tắt bếp hỏi lúc lại n-ớc ấm?( C=4200j/kg.k; L=2,3.106j/kg)

5 2.Một bếp điện hoạt động HĐT 220V, Sản công học Pc=321W Biết điện trở

trong động r=4 .Tính cơng suất động cơ.( xem 132NC9) Phơng pháp:-Lập phơng trình cơng suất tiêu thụ điện động cơ:UI=I2r+P

c  4r2-220+321=0

(*) Giải(*)vaf loại nghiệm không phù hợp đợc T=1,5A công suất tiêu thụ điện động cơ:P=UI( cơng suất tồn phần)  Hiệu suấtH=Pc /P

( ý công suất nhịêt động cơng sút hao phí).

5.3 Dùng bếp điện loại (220V-1KW), Hoạt đọng HĐT U=150V, để đun sơi ấm n-ớc Bếp cóH=80%, Sự tỏa nhiệt từ ấm khơng khí nh sau: Thử ngắt điện, phút sau nớc hạ xuống 0,50C ấm có khối lợng m

1=100g, C1=600j/kg.k,níc cã m2=500g,

C2=4200j/kg.k,t1=200c.tính thới gian để đun nớc sơi? (xem4.26*NC9)

 Bµi tËp ë nhµ: 4.23; 4.24; 25; 27 (NC9) 145a(BTVLnc9)

VI BiÐn trë- To¸n biƯn ln:

6.1. Một biến trở AB có điện trở tồn phần R1 đợc mắc vào đoạn mạch MN, lần lợt theo

4 sơ đồ( hình 6.1) Gọi R điện trở đoạn mạch CB (0  R  R1 )

a.Tính điện trở đoạn mạch MN sơ đồ

b.Với sơ đồ điện trở lớn nhỏ bao nhiêu? ứng với vị trí C?

c Sơ đồ 6.1c có đáng ý sơ đồ khác?

6.2 Cho mạch điện nh hình vẽ 6.2 R=50 , R1 =12 , R2 =10

 , hai vôn kế V1 , V2 có điện trở lớn, khóa K dây nối

cú in tr khụng đáng kể, UAB không đổi

a Để số Am pe kế nhau, phải đặt chạy C vị trí nào?

b Để số V1,V2 , khơng thay đổi K đóng nh

khi k mở, phải đặt C vị trí nào?

c Biết U=22V, tính CĐDĐ qua khóa K Khi K đóng U1

= U2 vµ U1 =12V ( xem 82 NC9/xbGD)

6.3Trong bóng đen lắp hình 6.3 Các bóng đèn có điện trở R Biết cơng suất bóng thứ t P1=1W Tìm cơng

suất bóng lại (xem

4.1/NC9/ ĐHQG)

6.4. Cho mạch điện nh hình vẽ 6.4 biến trở có điện trở tồn phần R0 =12 , đèn loại (6V-3W),

UMN=15V Tìm vị trí chạy C để

đèn sáng bình thờng

( xem: 4.10 /NC/ §HQG)

6.5.Trong mạch điện 6.4, kể từ vị trí C mà đèn sáng bình th-ờng, ta từ từ dich chuyển chạy phía A, độ sáng đèn cờng độ dịng điện rẽ qua AC/ thay đổi nh nào?

(4.11NC9)

6.6. Trong mạch điện hình 6.6, UMN=12V, A V lÝ tëng, v«n kÕ

V 8v, đèn loại (6V-3,6W)sáng bình thờng a tính: R1 , R2 , R

b Giảm R2 , số vôn kế, am pe kế độ sáng đèn

6.7. Cho mạch điện nh hình vẽ 6.7 R=4 , R1 đèn loại

(6V-3,6W), R2 biến trở, UMN =10 V không đổi

a Xác định R2 để đèn sángbình thờng

b Xác định R2 để công suất tiêu thụ R2 cực đại

c.Xác định R2 để công suất tiêu thụ mạch mắc song

song cực đại ( Xem 4.14 nc9/XBGD)

6.8.Cho mạch điện nh h×nh vÏ 6.8: U=16V, R0=4 , R1 =12

, Rx biến trở đủ lớn, Ampekế dây nối có điện trở

khơng đáng kể

A tÝnh R1 cho Px=9 W , vµ tÝnh hiƯu suất mạch

điện Biết tiêu hao lợng Rx, R1 có ích,

trên R0 vô ích

b Vi giỏ tr no ca Rxthì cơng suất tiêu thụ cực đại Tính công suất ấy? (Xem

149 NC9/ XBGD)

6.9** Cho mạch điện nh hình 6.9 Biến trở có điện trở toàn phần R

0 , Đ1 loại 3V-3W,

Đ2 loại 6V-6W

a.Cỏc ốn sỏng bỡnh thng.Tỡm R0 ?

b**.Từ vị trí dèn sáng bình thêng( ë c©u a), ta di chun con

chạy C phía B Hỏi độ sáng đèn thay đổi nào?

6.10: Cho mạch điện nh hình (6.10) UMN=36V khơng đổi,

r= R2 =1,5 , R0 =10 , R1 = , Hiệu điện định mức

của đèn đủ lớn(đẻ đèn không bị hỏng).Xác định vị trí chạy để :

a Công suất tiêu thụ đèn Đ2 nhỏ nht.Tỡm P2 ?

b Công suất đoạn mạch MB nhỏ

6.11**. Cho mạch điện h-6.11 Biến trở có điện trở toàn

phn R0 =10 , đèn đ loại (6V-3W),UMN = 15V không đổi, r=2 

a.Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thờng

b Nếu từ vị trí đèn sáng bình thờng, ta đẩy chạy C phía A độ sáng đèn thay đổi nh nào?

 Các tập khác:Đề thi lam sơn (1998-1999); đề thi lam sơn (2000-2001). -bài 4.18; 4.19( NC9/ ĐHQG).

 Tµi liệu cần có: Sách 121 NC9

Sách tập nâng cao vậtlí nha xuất giáo dục (XBGD) Sách vật lí nâng cao (ĐH quốc gia Hà nội- ĐH khoa học tự nhiên khối PT

chuyªn lÝ

Bộ đề thị học sinh giỏi tỉnh; lam sơn, ĐH tự nhiên Hànội

 Làm lại hết tập sách 121 NC9( tự tìm theo chủ đề trờn )

Gợi ý

phơng pháp giải

Bài 6.4gọi giá trị phần biến trở AC x: điện trở đèn Rđ =Uđ2:Pđ=12  RMC=

x x

12 12

,RCN=R0-x=12-x.

đèn sáng bình thờng  Uđ=6v  UCN=9V

TÝnh I®, tÝnh I AC, TÝnh I CN( theo biÕn x) ph¬ng trình Iđ+IAC=ICN giải phơng trình

trên x

Bµi 6.5:TÝnh RMC= x

x

12 12

IAC=f1(x)(**) BiƯn ln * vµ **.

§iƯn häc:

21.1 Một điện kế có điện trở g=18  đo đợc dịng điện có cờng độ lớn Im=1mA

a muèn biÕn điện kế thành Ampekế có thang đo 50mA 1A phải mắc cho sơn bao nhiêu?

b Muốn biến điện kế thành vôn kế có thang đo 10V 100V phải mắc cho điện trở phụ b»ng bao nhiªu

21.2 Một điện kế có điện trở g=19,6  thang chia có 50 độ chia, độ chia ứng với 2mA

a Cờng độ dịng điện lớn cho qua điện kế bao nhiêu?

b.nếu mắc cho điện kế sơn S1=0,4 ( Sơn đợc mắc song song với điện kế) cờng

độ dịng điện lớn đo đợc bao nhiêu?

c Để cờng độ dịng điện lớn đo đợc 20A, phải mắc thêm sơn S2

bằng mắc nh nào?

21.3 Một Ampekế A , vôn kế V1 điện trở R, đợc mắc theo sơ đồ 21.3

đó A 0,5A V1 13,5V Ngời ta mắc thêm vôn kế V2 nối tiếp với V1( hình

21.3b), điều chỉnh lại cờng độ dịng điện mạch A 0,45A Khi số V1, V2 lần lợt 8,1V 5,4V

hỏi : để mở rộng thang đo V1, V2 lên 10 lần phải mắc chỳng vi in tr ph

lần lợt bao nhiªu?

21.4 Một vơn kế có hai điện trở phụ R1=300  R2=600  đợc dùng

để đo hiệu điện U=12V Nếu dùng điện trở phụ R1 kim vơn

kế lệch 48 độ chia, dùng R2 kim vơn kế lệch 30 độ chia

a.nếu dùng hai R1, R2 nối tiếp thang đo có 100 độ chia hiệu

điện lớn đo đợc bao nhiêu?

b để với hiệu điện U trên, kim lệch 100 độ chia, ngời ta phải mắc thêm cho R1 điện trở R hỏi R phải mắc nh

thÕ nµo?

lời giải bài 21.1:

a Thang o 50mA cho biết cờng độ dòng điện lớn mạch đo theo thang đo tức gấp 50 lần Im cho qua điện kế.

Đặt k=50 ( k đợc gọi hệ số tăng độ nhạy, hệ số mở rộng thang đo hệ số tăng giá độ chia), ta có:

I s /Ig= g/s k = I/Ig=(g+s)/s = 50 hay g/s +1 =50 g/s=49  s=g/49=19/49 .

T¬ng tự với thang đo 1A I=1A, Ig=0,001A nên g/s1=999 nªn S1=2/111 .

b để mắc vào hiệu điện 10 V, độ lệch kim điện kế cực đại ,tức cờng độ dòng điện qua điện kế Ig=1mA= 0,001A, tổng trở điện kế điện trở phụ phải là:

R=U/I=10/0.001=10 000 

Giá trị điện trở phụ cần mắc thêm: Rp= R- g=10 000-18=9982 

21.2.

a Dịng điện lớn có cờng đọ Im dịng điện làm cho kim điện kế lệch thang chia, ú.

Im=50i=50.2=100mA=0,1A

b.Khi mắc sơn S1 // g th× ta cã:

Is/Ig=g/S1 Ic/Im=(g+S1)/g  Ic = Im( g+s1)g= 5A.

c hệ số độ k2= Ic2/Im= 200 suy g/S12=199 S12=0,1 

S12 < S1 phải mắc S2 //S1 cho 1/S12=1/S1+ 1/S2,  S20,13 .

21.3 gäi R1 vµ R2 lần lợt điện trở đoạn mạch a b.

Theo sơ đồ a ta có phơng trình: R1=RRv1/(R+Rv1)

UCN=Ia1.R1 13,5=0,5 RRv1/ (R+Rv1) (1)

Theo sơ đồ b ta có: R2 = R(Rv1+Rv2)/(R+Rv1+Rv2).và

U'

CN = Ia2 R28,1+ 5,4 =0,45 R(Rv1+Rv2)/(R+Rv1+Rv2) (2)

Mặt khác sơ đồ b Rv1 nt Rv2 nên Rv1/ Rv2=8,4/5,4=3/2 (3)

Tõ (1) vµ (2)  Rv1 =3 Rv2 (4)

Tõ vµ  R=36 , Rv1 =108 , Rv2 =72 .

§Ĩ më rộng thang đo lên 10 lần, cần mắc thêm cho vôn kế V1 V2 điện trở phụ lµ:

Rp1=9 Rv1= =