Đang tải... (xem toàn văn)
Xác định điện trở suất của chất làm dây dẫn với các dụng cụ: ampe kế, vôn kế, bộ ắc quy, thước đo chiều dài, thước kẹp và một số dây nối khác.. 2.13.[r]
(1)PhÇn I: ĐIỆN HỌC
Dạng 1: Các quy tắc chuyển mạch- vai trò ampe kế, vôn kế trong sơ đồ mạch điện
I.Môc tiªu
- HS nắm đợc quy tắc chuyển mạch vẽ sơ đồ mạch điện tơng đ-ơng
- Vận dụng đợc quy tắc vào gii bi tp
- Rèn khả t cho HS
II Nội dung dạy
A Lý thuyÕt
* Một số quy tắc chuyển mạch:
a/ chập điểm điện thế: Ta chập hay nhiều điểm có điện thành điểm biến đổi mạch điện tương đương."
(Do VA-VB = UAB=I RAB Khi RAB=0;I 0 RAB 0,I=0 VA=VB (Tức A B
cùng điện thế)
Các trường hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở khơng đáng kể Được coi có điện Hai điểm nút đầu R5
mạch cầu cân
b/ Bỏ điện trở: ta bỏ điện trở khác 0 khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tương đương cường độ dòng điện qua điện trở bằng 0.
Các trường hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc
song song với vật dẫn có điện trở bằng (điện trở bị nối tắt) ; vơn kế có điện trở rất lớn (lý tưởng)
4/ Vai trò am pe kế sơ đồ:
* Nếu am pe kế lý tưởng ( Ra=0) , ngồi chức dụng cụ đo cịn có vai
trị dây nối đó:
Có thể chập điểm đầu am pe kế thành điểm biến đổi mạch điện tương đương( am pe kế điểm sơ đồ)
Nếu am pe kế mắc nối tiếp với vật đo cường độ d/đ qua vật
Khi am pe kế mắc song song với vật điện trở bị nối tắt (đã nói trên) Khi am pe kế nằm riêng mạch dịng điện qua tính thơng qua các dịng nút mà ta mắc am pe kế (dựa theo định lý nút)
* Nếu am pe kế có điện trở đáng kể, sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo ampe kế cịn có chức như điện trở bình thường Do số cịn tính cơng thức: Ia=Ua/Ra
5/ Vai trị vơn kế sơ đồ:
a/ trường hợp vơn kế có điện trỏ lớn (lý tưởng):
*Vôn kế mắc song song với đoạn mạch số vơn kế cho biết HĐT đầu đoạn mạch đó: UV=UAB=IAB RAB
(2)r r rr
3
I I I I r r II r r
II
3 4 2
1 ; ; ; ;
4
r r rr
*có thể bỏ vôn kế vẽ sơ đồ mạch điện tương đương
*Những điện trở mắc nối tiếp với vôn kế coi dây nối vơn kế (trong sơ đồ tương đương ta thay điện trở điểm dây nối), theo cơng thức định luật ơm cường độ qua điện trở coi 0, (IR=IV=U/=0)
b/ Trường hợp vơn kế có điện trở hữu hạn, sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo vơn kế cịn có chức như điện trở khác Do số vơn kế cịn tính cơng thức UV=Iv.Rv
a Đoạn mạch điện mắc song song:
*Đặc điểm: mạch điện bị phân nhánh, nhánh có chung điểm đầu điểm cuối Các nhánh hoạt động độc lập.
*Tính chất: U chung
cường độ dòng điện mạch tổng cường độ dịng điện mạch rẽ
I=I1+I2+ +In
3.Nghịch đảo điện trở tương đương tổng nghịch đảo điện trở thành phần
- Từ t/c công thức định luật ôm I1R1=I2R2= =InRn=IR
- Từ t/c Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị r điện trở
của đoạn mạch mắc song song R=r/n
- Từ t/c điện trở tương đương đoạn mạch mắc song song nhỏ hơn
mỗi điện trở thành phần b Đoạn mạch mắc nối tiếp:
*Đặc điểm:các phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tục cực nguồn điện ( phận hoạt động phụ thuộc nhau)
* Tính chất: 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 của chúng) Ui=U Ri/R
Từ T/c có n điện trở giống mắc nối tiếp điện trở đoạn mạch
là R =nr Cũng từ tính chất điện trở tương đương đoạn mạch mắc nối tiếp
luôn lớn điện trở thành phần C.Mạch cầu :
Mạch cầu cân có tính chất sau:
- điện trở: ( R5 đường chéo cầu)
-Về dòng: I5=0
-về HĐT : U5=0
(3)Mạch cầu không cân bằng: I5 khác 0; U5 khác
* Trường hợp mạch cầu có 1 số điện trở có giá trị 0; để giải tốn cần áp dụng quy tắc biến đổi mạch điện tương đương ( phần )
*Trường 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 tương đương."
(Do VA-Vb = UAB=I RAB Khi RAB=0;I 0 RAB 0,I=0 Va=Vb Tức A B
cùng điện thế)
Các trường hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở khơng đáng kể Được coi có điện Hai điểm nút đầu R5
mạch cầu cân
b/ Bỏ điện trở: ta bỏ điện trở khác 0 khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tương đương cường độ dòng điện qua điện trở bằng 0.
Các trường hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc
song song với vật dẫn có điện trở bằng (điện trở bị nối tắt) ; vơn kế có điện trở rất lớn (lý tưởng)
4/ Vai trò am pe kế sơ đồ:
* Nếu am pe kế lý tưởng ( Ra=0) , chức dụng cụ đo cịn có vai
trị dây nối đó:
Có thể chập điểm đầu am pe kế thành điểm biến đổi mạch điện tương đương( am pe kế điểm sơ đồ)
Nếu am pe kế mắc nối tiếp với vật đo cường độ d/đ qua vật
Khi am pe kế mắc song song với vật điện trở bị nối tắt (đã nói trên) Khi am pe kế nằm riêng mạch dịng điện qua tính thơng qua các dịng nút mà ta mắc am pe kế (dựa theo định lý nút)
* Nếu am pe kế có điện trở đáng kể, sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo ampe kế có chức như điện trở bình thường Do số cịn tính cơng thức: Ia=Ua/Ra
5/ Vai trị vơn kế sơ đồ:
a/ trường hợp vơn kế có điện trỏ lớn (lý tưởng):
*Vôn kế mắc song song với đoạn mạch số vôn kế cho biết HĐT đầu đoạn mạch đó: UV=UAB=IAB RAB
*Trong trường hợp mạch phức tạp, Hiệu điện điểm mắc vôn kế phải tính cơng thức cộng thế: UAB=VA-VB=VA- VC + VC- VB=UAC+UCB
*có thể bỏ vơn kế vẽ sơ đồ mạch điện tương đương
(4)S l R
b/ Trường hợp vơn kế có điện trở hữu hạn, sơ đồ ngồi chức dụng cụ đo vơn kế cịn có chức như điện trở khác Do số vơn kế cịn tính cơng thức UV=Iv.Rv
6/.Định lý nút: Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút
7/ Cơng thức điện trở: R =?; 8/ Định luật ôm: I = U/R
B 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
(Đ/S:R1=1/16
R)
1.2 Một đoạn dây chì có điện trở R Dùng máy kéo sợi kéo cho đường 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 2,8.10-8m.Nếu thay
dây tải điện đồng, tiết diện 2cm2 dây nhơm, dây nhơm phải có tiết
diện bao nhiêu? khối lượng đường dây giảm lần (D đồng=8900kg/m3, D nhôm= 2700kg/m3).
1.4 Một cuộn dây đồng đường kính 0,5 mm, quấn quanh lõi hình trụ dài 10cm, đường kính lõi 1cm đường kính đĩa đầu lõi 5cm Biết vòng dây quấn sát Hãy tính điện trở dây
1.5 Một dây nhơm có khối lượng m=10kg, R=10,5 Hãy tính độ dài đường
kính dây
1.6 Một bình điện phân đựng 400cm3 dung dịch CuSO
4 điện cực đồng
đặt đối diện nhau, cách 4cm, sát đáy bình Độ rộng 2cm, độ dài phần nhúng dung dịch 6cm, điện trở bình 6,4
a Tính điện trở suất dung dịch dẫn điện
b Đổ thêm vào bình 100cm3 nước cất, mực d/d cao thêm 2cm Tính điện trở
của bình
c Để điện trở bình trở lại giá trị ban đầu, phải thay đổi khoảng cách bao nhiêu, theo hướng nào?
Gợi ý cách giải
1.1 Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiêù dài, tỉ lệ nghịch với tiết điện dây. Theo đề bài, chiều dài giảm lần, làm điện trở giảm lần mặt khác tiết diện lại giảm lần làm điện trở giảm thêm lần điện trở sợi dây chập giảm 16 lần so với dây ban đầu
(5)4 .d2
s l
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
Đường kính t/b vịng: d=(5+1):2=3cm Chiều dài củadây: l= dn=753,6m
Tiết diện t/b dây: S =
Điện trở dây: R =
1.6 a.diện tích miếng đồng ngập d/d:S1=a.h
điện trở suất dây ban đầu 1R1S1/l1
b thể tích d/d ban đầu v1=400cm3, thể tích d/d lúc sau v2=500cm3tỉ số
giữa nồng độ d/d lúc đầu lúc sau: = 5/4 (nồng độ d/d cao khả dẫn điện tốt, suất điện trở bé)
Tiết diện dây dẫn lúc sau: S2= a.( h+0,02)= điện trở bình R2= 2.l/S2=6
c lx=R1 S2/ 2=4,27cm
II.GHÉP ĐIỆN TRỞ-TÍNH ĐIỆN TRỞ-ĐO ĐIỆN TRỞ II.1.Ghép điện trở
2.1 Có điện trở giống hệt nhau, hỏi tạo giá trị điện trở khác Nếu điện trở có giá trị khác R1, R2, R3 tạo bao nhiêu?
2.2 Có hai loại điện trở: R1=20 , R2=30 Hỏi cần phải có điện trở
mỗi loại để mắc chúng:
a Nối tiếp đoạn mạch có điện trở R=200 ?
b Song song đoạn mạch có điện trở R= (S 121/nc9)
2.3** Có điện trở loại r=5
Cần cái, phải mắc
chúng để điện trở có giá trị nguyên cho trước? Xét trư-ờng 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 hình vẽ 1.8 ;UBD khơmg đổi 220v, R1=170 ,
Am pe kế 1A R gồm 70 điện trở nhỏ mắc nối tiếp, thuộc loại khác nhau: 1,8 , , 0,2 Hỏi loại có
chiếc?
2.6* Một hộp kín (gọi hộp đen) chứa toàn điện trở, điện trở được
nối với chốt A,B,C nhơ ngồi Đo điện trở cặp điểm ta được:RAB=12 , RBC=16,5 RAC= 28,5 Hỏi hộp chứa tối thiểu điện trở,
tính điện trở vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào điểm A,B,C? 2.8** Một hộp đen (tương tự 2.6) Có R
AB= 20 , RBC=45 , RAC=50
.Xác định điện trở vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào điểm A,B,C
A
B D Hình1.8
1
2
(6)2.9 Các 28, 29, 30, 31 S121 BTB VL
mạch điện vơ hạn tuần hồn phía, phía.
Xem 28, 29, 30 200BTVL-NCH
Mạch điện có tính chất đối xứng (đối xứng trục).
Xem tập 31, 32, 33 200BTVL-NCH II Đo điện trở: ( Bài tập thực hành)
2.9 Dùng am pe kế có điện trở nhỏ, điện trở biết trước trị số r, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn X (cho ắc quy nối với mạch ngồi hiệu điện cực không thay đổi);
2.10 Cho ampe kế, vôn kế, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn x Xét trường hợp
a Ampe kế có điện trỏ nhỏ, vơn kế có điện trỏ lớn (Ampe kế vơn kế lí tưởng)
b Ampe kế có điện trở đáng kể, vơn kế có điện trở hữu hạn
2.11.Dùng vơn kế có điện trở lớn, điện trở biết trước điện trở r, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn x 2.12 Xác định điện trở suất chất làm dây dẫn với dụng cụ: ampe kế, vôn kế, ắc quy, thước đo chiều dài, thước kẹp số dây nối khác
2.13 Nêu phương án xác định giá trị điện trở Rx với dụng cụ sau đây:
Một ampe kế, điện trở r1 biết trước giá trị, Một đoạn dây dẫn có suất điện
trở lớn, số dây nối (có suất điện trở bé) pin, thước thẳng có thang đo 2.14 Cho vơn kế, vơn kế có điện trở R0 biết, cịn vơn kế có điện trở
Rx chưa biết, nguồn điện chiều, điện trở R Hãy xác định Rx vôn kế
2.15 Cho điện trở R1và R2, ampe kế, nguồn điện không đổi Tinh giá trị
điện trở
2.16 Làm đo HĐT mạng điện cao 220V, có vơn kế với thang đo đến 150V? (điện trở vơn kế nhau)
2.17.Cho hộp đen (hình 2.11) có cực ra, vơn kế, ampe kế, nguồn điện các dây nối Biết hộp có điện trở mắc hình Hãy xác định độ lớn điện trở (BTVL9-Dùng cho HSG)
2.18 Trong hộp kín A có bóng đèn pin, hộp kín B có điện trở Làm biết bóng đèn nằm hộp ( xem 117 /S121/nc9)
2.19 Bằng cách nào, nhúng dây dẫn nối với cực nguồn điện vào cốc nước, nhận biết có tồn hay khơng chúng hiệu điện thế?
2.20.* Cho nguồn điện có hiệu điện U nhỏ không đổi, điện trở r
chưa biết mắc đầu vào cực nguồn, ampe kế có điện trở Ra khác
chưa biết, biến trở có giá trị biết trước Làm để xác định hiệu điện
2.22.** Có ampe kế lí tưởng, với giới hạn đo khác chưa biết, đủ đảm
(7)biết, điện trỏ mẫu R1 biết giá trị dây nối để xác định điện trở Rx chưa
biết Hãy nêu phương án thí nghiệm (có giải thích) Biết độ lệch kim ampe kế tỉ lệ thuận với cường độ dịng điện chạy qua (hãy giải lại tốn có ampe kế)
III ĐỊNH LUẬT ƠM CHO ĐOẠN MẠCH- CHO TỒN MẠCH
Định luật ơm cho tồn mạch- mạch điện có nhiều nguồn Tóm tắt lí thuyết:
Cho mạch điện gồm điện trở R mắc cực
nguồn điện chiều có suất điện động E, điện trở r (h-A).gọi cường độ dịng 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 cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch ta làm sau: - Chọn chiều dòng điện đoạn mạch (chọn tùy ý)
-Chọn chiều xét mạch kín quan tâm - lấy dấu (+) cho nguồn E chiều xét qua có chiều từ cực âm (-) sang cực dương (+) , lấy dấu (+) cho cường 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 ước chiều dịng điện mạch hình vẽ,xét mạch kín CABC (theo chiều C A B C) thì:
E1 lấy dấu(+), E2 lấy dấu (-),I1 I2 lấy dấu (+)nên ta có
phương trình E1-E2=I1r1+I2r2
Bài tập vận dụng:
3 1.1 Cho mạch điện 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 cường độ dịng điện UAB
c UAB=? Nếu R=0, R
lớn ?
Mạch cầu tổng qt. Tóm tắt lí thuyết:
(8)R R
R R R
x 3 1. R R
R R R
z 3 2. R R
R R R
y 2 1.
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:
Bài
tập mẫu:Xem ví dụ trang 37, 38 200BTVL-NCH
Bài tập vận dụng
3.2.1: Cho mạch điện hình vẽ 3.3.1 , R1 =
R2 = , R3 =2 ,R4=3 ,R5=4
UAB=5,7V Tìm cường độ dòng điện điện trở tương đương
mạch cầu
3.2.2 Cho mạch điện hình 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3
,R5=4 ,I5=0,5A có chiều từ C đến D Tìm Hiệu điện
2 điểm A B
3.2.3 Cho mạch điện hình 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3
,R5=4,I5=0,5A Tìm Hiệu điện điểm A, B
3.2.4 Cho mạch điện hình 3.2.2, R1 = R4 = , R3 =R2=3 ; R5
một bóng đèn loại (3V-1,5W)đèn sáng bình thường tính UAB?
Phương pháp giải: Bài 3.2.1:
*cách 1: đặt ẩn số U1 U3;U5 Dựa vào cơng thức cộng tính U2,U4 theo U1
và U3 ( đặt ẩn U1và U4 )
lập phương trình dịng nút C D theo ẩn số chọn; giải phương
trình tính U1, U3 cường độ dịng điện chạy điện trở
mạch điện trở tương đương đoạn mạch
*Cách 2: đặt ẩn số I1 I3, tính I2và I4 theo ẩn số chọn Lập phương trình
tính hiệu điện AB ,giải hệ phương trình I1 I2 I3, I4,I RAB
*Cách 3: biến đổi mạch điện tương đương( tam giác thành ngược lại), tính điện trở tương đương đoạn mạch, tính cường độ dịng điện mạch
tính I1 I3 từ hệ phương trình I1+I3=I (1), I1R1 +I5R5=I3R3
Bài 3.2.2: Chọn cách giải
Đặt ẩn U1 U4 ( U1 U3 ) vận dụng công
thức cộng thế, viết cơng thức tính U2 U3 theo U1 U4,
Lập tiếp phướng trình tính UAB theo nhánh ACDB:
(9)về dòng nút C D: (2)
2
1
R U
U U
R
U AB
) 3 (
2
4
R U
U U
R
U AB
Giải hệ phương trình ẩn tìm UAB (từ lại tìm
đại lượng khác lại )
bài 3.2.3: giải tương tự 3.3.2 chưa cho biết chiều dịng điện I5 cần phải xác định chiều I5 trước ( chọn sai, dẫn đến UAB <0
vơ lí)
Mạch điện có am pe kế, vơn kế:
3.3.1 Cho mạch điện hình 3.3.1, điện trở Giống nhau, có giá trị r ; điện trở am pe kế khơng đáng kể; UAB có giá trị U0 không đổi Xác định số
của am pe kế
a.cả khóa đóng Chốt (+) am pe kế mắc vào đâu? b khóa mở?
3.3.2 Cho mạch điện hình 3.3.2 ; R1=R4= ; R2=R3=3 ; R5= 0,5 ; UAB=
6 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 mắc nối tiếp với điện trở R0 =20 , vào điểm
M,N có UMN khơng đổi số làI1=0,6A Mắc song song thêm vào
ampekế điện trở r=0,25 , số am pekế I2=0,125A.Xác định Io
bỏ ampekế đi?
3.3.4 Có ampekế điện trở 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.Tính R1 R2 ?
b.Nếu mắc trực tiếp R vào nguồn cường độ dịng điện qua R bao nhiêu?
3.3.5 Cho mạch điện hình vẽ 3.3 Trong R/=4R, vơn kế
có điện trở Rv, UMN khơng đổi Khi k đóng K mở , số
của vôn kế có giá trị 8,4V 4,2 V Tính U Rv theo
R
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 vơn
(10)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 vơn kế song song với điện trở vôn kế U1
a.Chứng tỏ mắc vơn kế song song với k-1 điện trở số vôn kế Uk-1 =(k-1)U1
b Chứng tỏ rằng: số vôn kế mắc song song với k-p điện trở gấp kpp lần so với mắc song song với p điện trở (vớik,p Z+; K > P )
3.3.9 Hai điện trở R1 , R2 mắc nối tiếp với vào điểm A B có hiệu
điện UAB không đổi Mắc vôn kế song song với R1 , số
chỉ U1 mắc vơn kế song song với R2 số
U2
a Chứng minh : U1 /U2 =R1 /R2
b Biết U=24V, U1 =12V, U2 = 8V Tính tỉ số Rv/R1 ;Rv/R2
;điện trở Rv vôn kế,và hiệu điệnthế thực tế đầu R1
R2 ? (NC9/XBGD)
3.3.10 Để đo cường độ dòng điện qua điện trở R=250 , người ta đo gián
tiếp qua vôn 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 cường độ dòng điện mạch
chính Cường độ mạch tìm chịu sai số ảnh hưởng dụng cụ đo %? Một số toán về đồ thị
3.4.1 Cho mạch điện hình vẽ 3.4.1.a:
ampe kế lí tưởng, U=12V Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện chạy qua ampekế(Ia) vào giá trị biến trở Rx có dạng hình 3.4.1.b.Tìm R1 ,
R2 , R3 ? (đề thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyên lí ĐHTN)
IV.ĐIỆN NĂNG-CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN: Tính cơng suất cực đại:
4.1 Người ta lấy điện từ nguồn MN có hiệu điện U chốt A,B qua điện trở r đặt hộp hình vẽ 1.1.Mạch điện trở R
thay đổi được, mắc vào A B
a Xác định giá trị R để mạch ngồi có cơng suất cực đại Tính giá trị cực đại đó?
(11)) (
2
R r R
u
P
)
(
2
r RU
R P
H
PPtp i
Phương pháp:
Thiết lập phương trình tính cơng suất mạch ngồi theo r R :
P măc R=r giá trị Pmăc
Từ (1) suy PR2 -(U2-2rP)2 +r2P=0 tính = 4r2Pcđ( Pcđ P) tìm điều
kiện củađể phương trình bậc 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 Như hình vẽ bên:UMN=24v, r=1,5
a.Hỏi điểm AB mắc tối đa bóng đèn loại 6V-6w để chúng sáng bình thường
b.Nếu có 12 bóng đèn loại 6V-6w phải mắc để chúng sáng bình thường?
Phương pháp giải
a Tính cơng suất cực đại mạch ngồi số bóng tối đa
b.- (Xét cách mắc đối xứng M dãy, dãy có n điện trở mắc nối tiếp
có phương pháp)
-Lập phương trình dịng:I=U/(r+R) Theo ẩn số m n,Trong đó m+n=12
-đặt phương trình cơng suất:P=PAB+PBN Theo biến số m n đó
m+n=12
-Đặt phương 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 thường? Cách mắc có lợi hơn? sao?
Phương pháp: a.cách mắc số bóng đèn.
Cách2: Từ phương trình thế:E=UAB+I r Theo biến m n, phương trình
m.n=N( N số bóng mắc, m số dãy, n số bóng dãy)
phương trình:
m=16-n ( *), biệm=16-n luậm=16-n *n<4 n= { }; m={ }.
b Cách lợi hơn? xét hiệu suất Trong đóPi= Pđmn, Ptp=Pi+I2r
hay
Ptp=PI +(mIđ)2r So sánh hiệu suất mạch điện cách kết luận 4.4 (bài 4.23 nc9):Cho mạch điện hình vẽ, UMN=10V,r =2
, HĐT định mức bóng Uđ=3V, Cơng suất định mức
bóng tùy chọn từ 1,5 3W Tím số bóng,loại bóng, cách ghếp
các bóng để chúng sáng bình thường?
Phương pháp giải: Xét cách mắc N bóng đèn thành m dãy, dãy có n bóng mắc nói tiếp
(12)*Đặt phương trình thế:UMN=UMA+UAB 12=UAM+nUđ khoảng xác định của
n={1,2,3} (1)
* Đặt phương trình cơng suất: PAB=NPđNPđ=15n-4,5n2 khoảng xác định của
N:
tìm số dãy m: m=N/n (3) Tìm Pđ= (4) lập bảng giá trị
của
N,m Pđ Trong trường hợp n=1; n=2, n=3. đáp số
4.5:Có bóng đèn hiệu điện định mức 110v,công suất chúng lần lượt 10,15,40, 60, 75 oát Phải ghép chúng để mắc vào mạch điện 220v chúng sáng bình thường?
Phương pháp giải:Điều kiện để đèn sáng bình thường làUđ=110V phải
mắc đèn thành cụm cho công suất tiêu thụ chúng bắng từ giả thiết 10+15+75=40+60 cách mắc đèn
4.6: Có loại đèn hiệu điện định mức 6V, có cơng suất 3w,và 5 w hỏi
a phải mắc chúng vào hiệu điện 12V để chúng sáng bình thường? b Các đèn sáng bình thường, đèn bị hỏng độ sáng đèn lại tăng hay giảm nào? ( xem 120 nc9)
Phương pháp giải:
a Không thể mắc nối tiếp loại đèn với nhau( sao?) mắc m bóngđèn
loại 3w song song với thành cum n bóng đèn wsong song với nhau thành cụm,rồi mắc cụm đèn nối tiếp cho hiệu điện đầu các cụm đèn 6V công suất tiêu thụ điện cụm đèn phải
phương trình: 3m = 5n nghiệm củaphương trình
(* phương án 2:Mắc2 loại đèn thành cụm , cụm có loại đèn
*phương án 3: mắc loạiđèn thành m dãy, dãy có đèn loại mắc nối tiếp )
b giả thiết đèn cụm đèn 3Wbị cháy điện trở tồn mạch bây giờ? cường độ dịng điện mạch chính?hiệu điện đầu cụm đèn bây giờ
thế nào? kết luận độ sáng đèn?
(Chu ý: muốn biết đèn sáng cần phải so sánh hiệuđiện thực tế ở đầu bóng đèn với hiệu điện định mức)
4.7: để thắp sáng bình thường cùnglúc 12 đèn 3V-3 đèn 6V- ,người 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 nào?
b Tính cơng suất hiệu suất nguồn? ( xem 128 NC9) Phương pháp giải:
a Từ giả thiết cường độ dòng điện định mức đèn có thể
mắc nối tiếp bóng đèn khác loại với , Có thể thay12 bóng đèn 3V-3W bằng bóng đèn 6V-6W để tìm cách mắc đèn theo dề ta tìm cách mắc
) ( ,
5 , 15
5 ,
15 n2 n n2 N
n
(13)R Q R
Q R
Q
n n
2
1
Pt UIt t R
u2
6+6=12bóng đèn 6V-6W(đã xét trước) nghiệm m={12;4} dãy; n={ 1;3}
bóng từ kết cách mắc 12 đền 6V-6W, tìm cách thay đèn 6V-6Wbằng
2 đèn 3V-3Wta có đáp số tốn.( có cách mắc )
b Chú ý - cơng suất nguồn(là cơng suất tồn phần): Ptp=EI hayE=mIđ.; cơng
suất có ích tổng cơng suất tiêu thụ điện đèn:Pi=mn.Pđ; H=Pi/Ptp cách
nào cho hiệu suất bé cách mắc lợi hơn( kinh tế hơn).
V ĐỊNH LUẬT JUN - LEN XƠ
Tóm tắt lý thuyết:
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
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 lượng tỏa dây tỉ lệ thuận với thời
gian dòng điện chạy qua Q1/t1=Q2/t2= Qn/tn=P
Bài tâp:
5.1 Một ấm đun nước 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 nước? điện trở dây nung giá tiền phải trả cho 1lít nước sơi ? (xem 109NC9)
b Giả sử người dùng ấm bỏ quên sau phút tắt bếp hỏi lúc lại nước 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 động r=4 .Tính cơng suất động cơ.( xem 132NC9)
Phương pháp:-Lập phương trình cơng suất tiêu thụ điện động cơ:UI=I2r+P c 4r2-220+321=0 (*) Giải(*) loại nghiệm không phù hợp T=1,5A
công suất tiêu thụ điện động cơ:P=UI( cơng suất tồn phần)
Hiệu suất H=Pc /P (chú 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 nước Bếp cóH=80%, Sự tỏa nhiệt từ ấm khơng khí sau: Thử ngắt điện, phút sau nước hạ xuống 0,50C ấm có khối lượng m
1=100g,
C1=600j/kg.k,nước có m2=500g, C2=4200j/kg.k,t1=200c.tính thới
gian để đun nước sôi? (xem4.26*NC9)
Bài tập nhà: 4.23; 4.24; 25; 27 (NC9)
145a(BTVLnc9)
(14)6.1 Một biến trở AB có điện trở tồn phần R1 mắc vào đoạn mạch MN, lần
lượt theo 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 hình vẽ 6.2 R=50 , R1 =12 , R2 =10
, hai vơn kế V1 , V2 có điện trở lớn, khóa K dây nối có
điện trở không đáng kể, UAB không đổi
a Để số Am pe kế nhau, phải đặt chạy C vị trí nào?
b Để số V1,V2 , không thay đổi K đóng k
mở, phải đặt C vị trí nào?
c Biết U=22V, tính CĐDĐ qua khóa K Khi K đóng U1 = U2
và 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 tư P1=1W Tìm cơng suất
các bóng cịn lại
6.4 Cho mạch điện hình vẽ 6.4 biến trở có điện trở toàn phần R0 =12 , đèn loại (6V-3W), UMN=15V Tìm vị trí chạy C để
đèn sáng bình thường.
6.5.Trong mạch điện 6.4, kể từ vị trí C mà đèn sáng bình thường, ta từ từ dich chuyển chạy phía A, độ sáng đèn cường độ dịng điện rẽ qua AC/ thay đổi nào? (4.11NC9)
6.6 Trong mạch điện hình 6.6, UMN=12V, A V lí tưởng, vơn kế V 8v, đèn
loại (6V-3,6W)sáng bình thường
a tính: R1 , R2 , R
b Giảm R2 , số vôn kế, am pe kế độ sáng đèn thay đổi
nào?( xem 4.13NC/XBGD)
6.7 Cho mạch điện 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 thường
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 hình vẽ 6.8: U=16V, R0=4
, R1 =12 , Rx biến trở đủ lớn, Ampekế
dây nối có điện trở khơng đáng kể
A tính R1 cho Px=9 W , tính hiệu suất
mạch điện Biết tiêu hao lượng Rx, R1
(15)b Với giá trị Rxthì cơng suất tiêu thụ cực đại Tính cơng suất ấy?
(Xem 149 NC9/ XBGD)
6.9** Cho mạch điện hình 6.9 Biến trở có điện trở tồn phần R
0 , Đ1 loại
3V-3W, Đ2 loại 6V-6W
a.Các đèn sáng bình thường.Tìm R0 ?
b**.Từ vị trí dèn sáng bình thường( câu a), ta di chuyển chạy C phía B.
Hỏi độ sáng đèn thay đổi nào?
6.10: Cho mạch điện hình (6.10) UMN=36V khơng đổi, r= R2
=1,5 , R0 =10 , R1 = , Hiệu điện định mức đèn đủ
lớn(đẻ đèn khơng bị hỏng) Xác định vị trí chạy để : a Công suất tiêu thụ đèn Đ2 nhỏ nhất.Tìm P2 ?
b Cơng suất đoạn mạch MB nhỏ
6.11** Cho mạch điện h-6.11 Biến trở có điện trở tồn phần R
0 =10
, đèn đ loại (6V-3W),UMN = 15V khơng đổi, r=2
a.Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thường
b Nếu từ vị trí đèn sáng bình thường, ta đẩy chạy C phía A độ sáng đèn thay đổi nào?
Tài liệu cần có: Sách 121 NC9
Sách tập nâng cao vật lí nhà xuất giáo dục (XBGD) Làm lại hết tập sách 121 NC9 (tự tìm theo chủ đề )
Gợi ý phương pháp giải
Bài 6.4 gọi 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 thường Uđ=6v UCN=9V
Tính Iđ, tính I AC, Tính I CN( theo biến x) phương trình Iđ+IAC=ICN giải phương
trình x
Bài 6.5:Tính RMC=
x x
12 12
,RCN=R0-x=12-x RMNCĐmạch UMC=f(x)
(*)và
IAC=f1(x)(**) Biện luận * **. Mở rộng thang đo
21.1 Một điện kế có điện trở g=18 đo dịng điện có cường độ lớn
nhất Im=1mA
a muốn biến điện kế thành Ampekế có thang đo 50mA 1A phải mắc cho sơn bao nhiêu?
(16)21.2 Một điện kế có điện trở g=19,6 thang chia có 50 độ chia, độ
chia ứng với 2mA
a Cường độ dịng điện lớn cho qua điện kế bao nhiêu? b.nếu mắc cho điện kế sơn S1=0,4 ( Sơn mắc song song với
điện kế) cường độ dịng điện lớn đo bao nhiêu? c Để cường độ dịng điện lớn đo 20A, phải mắc thêm sơn S2 mắc nào?
21.3 Một Ampekế A , vôn kế V1 điện trở R, mắc theo
sơ đồ 21.3 A 0,5A V1 13,5V Người ta mắc thêm vơn
kế V2 nối tiếp với V1( hình 21.3b), điều chỉnh lại cường độ dòng điện
trên mạch A 0,45A Khi số V1, V2
là 8,1V 5,4V
hỏi : để mở rộng thang đo V1, V2 lên 10 lần phải mắc chúng với điện trở
phụ bao nhiêu?
21.4 Một vơn kế có hai điện trở phụ R1=300 R2=600 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 bao nhiêu?
b để với hiệu điện U trên, kim lệch 100 độ chia, người ta phải mắc thêm cho R1 điện trở R hỏi R phải mắc nào?
lời giải bài 21.1:
a Thang đo 50mA cho biết cường độ dịng điện lớn mạch đo theo thang đo tức gấp 50 lần Im cho qua điện kế.
Đặt k=50 ( k gọi hệ số tăng độ nhạy, hệ số mở rộng thang đo hoặc 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 .
Tương tự với thang đo 1A I=1A, Ig=0,001A nên g/s1=999 nên S1=2/111 .
b để mắc vào hiệu điện 10 V, độ lệch kim điện kế cực đại ,tức I 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 Dòng điện lớn có cường đọ Im dịng điện làm cho kim điện kế lệch cả
thang chia, Im=50i=50.2=100mA=0,1A
b.Khi mắc sơn S1 // g ta có:
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, S20,13 .
21.3 gọi R1 R2 điện trở đoạn mạch a b.
(17)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 R28,1+ 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)
Từ (1) (2) Rv1 =3 Rv2 (4)
Từ R=36 , Rv1 =108 , Rv2 =72 .
Để mở rộng thang đo lên 10 lần, cần mắc thêm cho vôn kế V1 V2 một
điện trở phụ là: Rp1=9 Rv1= =