Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi bóng đèn c Để hai đèn sáng bình thường phải mắc chúng như thế nào vào mạch điện có hiệu điện thế 12V d Kh[r]
(1)Chủ đề : ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP ĐƠN GIẢN A) MỤC TIÊU - Kiến thức : Củng cố các tính chất cường độ dòng điện , hiệu điện và điện trở đoạn mạch hỗn hợp gồm mắc nối tiếp và mắc song song - Kĩ nằng : Phân tích đoạn mạch để tính toán các đại lượng U , I , R cách mắc và chung đoạn mạch - Tư : Bồi dưỡng lực xây dựng đường lối giải bài tập vật lí - Thái độ : đọc kĩ bài tập trước làm , rèn cho học sinh tính cẩn thận trình bày , linh hoạt xử lý tình B) CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH I) CƠ SỞ LÝ THUYẾT ( xét với đoạn mạch đơn giản sau) Cho đoạn mạch hình vẽ R2 và R3 mắc song song R1 mắc nối tiếp với đoạn mạch gồm R2 và R3 mắc song song Điện trở tương đương đoạn mạch tính sau 1 R R R 23 R 23 R R R R3 ; R = R + R AB 23 U AB R AB và I = I = I + I Cường độ dòng diện mạch chính là Hiệu điện thành phần : UAC = IR1 ; UCB = IR23 = I2R2 = I3R3 UAB = UAC + UCB = IRAB I II) BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập : Cho điện trở giống cùng có giá trị là r Hãy vẽ sơ đồ các cách mắc ba điện trở trên vào hai điểm A , B và tính điện trở đoạn mạch Giải RAB = 3R RAB = R + RGB = R + ½ R = 1,5 R RAB = R AB 2R.R R 2R+R R AB R (2) Bài tập : Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 60V , R1 = 18 , R2 = 30 R3 = 20 a)Tính điện trở đoạn mạch AB b)Tính cường độ dòng điện qua các điện trở Giải R 23 R R 20.30 12 R R 20 30 Vì R2 và R3 mắc song song nên Điện trở đoạn mạch AB là RAB = R1 + R23 = 18 + 12 = 30 U AB 60 2A R 30 AB Cường độ dòng điện qua điện trở R là I = I = 1 Hiệu điện đoạn mạch CB là UCB = I.R23 = 2.12 = 24V Cường độ dòng điện qua điện trở R2 , R3 là U 24 U 24 I CB 0,8A ;I3 CB 1,2A R 30 R 20 Bài tập : Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 35V , R1 = 15 , R2 = 3 R3 = 7 , R4 = 10 a)Tính điện trở đoạn mạch AB b)Tính cường độ dòng điện qua các điện trở Giải a) Ta có R23 = R2 + R3 = + = 10 R R 10.10 R 234 23 5 R 23 R 10 10 Điện trở tương đương đoạn mạch AB là RAB = R1 + R234 = 15 + = 20 U 35 I1 I AB 1,75A R AB 20 b) Cường độ dòng điện qua R là Hiệu điện UCB = I.R234 = 1,75 = 8,75V U 8,75 I CB 0,875A R 10 Cường độ dòng điện qua R là I I3 U CB 8,75 0,875A R 23 10 Cường độ dòng điện qua R2,R3 là Hoặc vì R2 + R3 = R4 nên I4 = I2 = I3 = ½ I = 0,875A Bài tập Cho hai bóng đèn loại 12V – 0,8A và 12V – 1,2A a) Các kí hiệu 12V-0,8A và 12V-1,2A cho biết điều gì ? Tính điện trở bóng đèn (3) b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn trên với vào hiệu điện 24V Tính cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn và nêu nhận xét độ sáng bóng đèn c) Để hai đèn sáng bình thường phải mắc chúng nào vào mạch điện có hiệu điện 12V d) Khi mắc nối tiếp hai bóng đèn trên vào mạch điện có hiệu điện U = 24V , để hai đèn sáng bình thường thì phải mắc thêm điện trở Rx vào hai đầu bóng đèn 12V-0,8A Tính độ lớn điện trở Rx ? Giải : a) Các kí hiệu ghi trên đèn cho ta biết : Khi mắc đèn vào hai đầu mạch điện có hiệu điện 12V thì cường độ dòng điện qua đèn là 0,8A và đèn là 1,2A U 12 U 12 R1 15 ;R 10 I1 0,8 I 1,2 Điện trở đèn là b) Khi mắc nối tiếp hai bóng đèn vào mạch điện có hiệu điện U = 24V Điện trở đoạn mạch là Rtđ = R1 + R2 = 15 + 10 = 25 U 24 I I1 I 0,96A R 25 td Cường độ dòng điện qua đèn là Đèn bị sáng quá , đèn sáng yếu c) Để hai đèn sáng bình thường mắc vào mạch điện có U = 12V thì ta mắc song song hai đèn vào đoạn mạch có hiệu điện trên d) Để hai đèn sáng bình thường ta mắc đèn nối tiếp với đoạn mạch gồm đèn và điện trở Rx mắc song song Ta có dơ đồ cách mắc sau : Trong trường hợp này cường độ dòng điện mạch chính là 1,2A , cho nên cường độ dòng điện qua điện trở Rx là 1,2 – 0,8 = 0,4A U 12 Rx 30 I 0,4 x Vậy điện trở R là x Bài tập Cho mạch điện hình vẽ R1 = R2 = 2R3 = 30 R4 = 12,5 a)Tính điện trở đoạn mạch AB b)Tính cường độ dòng điện qua các điện trở.Biết UAB = 60V Giải a) Điện trở đoạn mạch mắc song song tính (4) 1 1 1 R 123 R R R 30 30 15 30 nên R = 7,5 123 Điện trở tương đương đoạn mạch AB là RAB = R4 + R123 = 12,5+ 7,5 = 20 b) Cường độ dòng điện qua điện trở R4 chính là cường độ dòng điện mạch chính cho nên U 60 I I AB 3A R AB 20 Hiệu điện đoạn mạch U123 = I.R123 = 3, 7,5 = 22,5V Vì R1 = R2 nên cường độ dòng điện qua điện trở là U 22,5 I1 I2 123 0,75A R1 30 Vì R1 = 2R3 nên I3 = 2I1 = 1,5A Bài tập Cho mạch điện hình vẽ R1 = R2 = 2R3 = 20 R4 = 20 , R5 = 12 Am pe kế 4A a)Tính điện trở đoạn mạch AB b)Tính các hiệu điện UAC , UAD Giải R CB R12 R 40.10 8 R12 R 40 10 a) Điện trở đoạn mạch CB là Điện trở đoạn mạch gồm R5 nối tiếp với R123 là R1235 = R5 + R123 = 20 R R 20.20 R AB 1235 10 R R 20 20 1235 Điện trở đoạn mạch AB là b) Vì điện trở hai mạch nhánh nên I5 = I4 = 4A Vậy UAC = U5 = I5.R5 = 12 = 48 V Mà R1 + R2 = 4R3 cho nên I3 = 4I1 , I1 + I3 = I5 = 4A , nên I1 = 0,8A Mà UAD = UAC + UCD = 48 + 0,8 20 = 64V Baøi taäp : Cho maïch ñieän nhö hình veõ Trong đó R1 = 15 Ω ,R2=R3=R4=30 Ω Biết cường độ dòng điện qua R2 là I2 = 0,50A a) Tính điện trở đoạn mạch MP b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở c) Tính hieäu ñieän theá cuûa moãi điện trở và hiệu điện hai (5) ñieåm MP GIAÛI a)Điện trở đoạn mạch MP là : Vì R2=R3=R4=30 Ω ,neân ta coù : RNP = R 30 = =¿ 10 Ω 3 Vì R1 mắc nối tiếp với RNP , ta có: RMP = R1 + RNP = 15 + 10 = 25 Ω b)Trong đoạn mạch np hiệu điện các đoạn mạch rẽ nhau, mà R2=R3=R4,suy : I2 = I3 = I4 = 0,50A Cường độ dòng điện mạch chính là: I1= I2 + I3 + I4 = 3I2 =3.0,50 = 1,5A c)Aùp dụng định luật Oâm cho các đoạn mạch , ta có : U1 = I1.R1 = 1,5.15 = 22,5V , UNP = I1.RNP = 1,5.10 = 15V ⇒ UNP = U2 = U3 = U4 = 15V Hiệu điện hai điểm MP là: UMP = U1 + UNP = 22,5 + 15 = 37,5V Baøi taäp 8: Cho maïch ñieän nhö hình veõ: UNM = 15V,R1 = Ω ,R2 = 36 Ω ,R3 = 24 Ω R4 = Ω ,R5=1 a) Tính điện trở tương đương maïch b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở Q GIAÛI a)Điện trở tương đương đoạn mạch : R = R1 + RPQ = + 15,75 = 23,75 Ω b)Aùp duïng ñònh luaät oâm,ta coù : I1 = I2 = U PQ R2 U MN 15 = ≈ , 63 A R 23 ,75 maø UPQ = UMN – R1.I1 = 15 – 8.0,63 = 9,96V, I2 = 9,96/36 = 0,28A Đối với đoạn mạch R345 , ta có : I3 = UPQ / R345 = 9,96 / 28 = 0,36A Đối với đoạn mạch song song R45 , ta có : U45 = R45.I3 = 4.0,36 = 1,44V Do đó : I 4= U U 45 , 44 = = =0 , 24 A R4 R vaø I5 = U5 / R5 = U45 / R5 = 1,44 / 12 = 0,12A (6) Bài tập : Cho đoạn mạch hình vẽ : hiệu điện hai điểm BD không đổi Khi mở và đóng khóa K , vôn kế hai giá trị U1 và U2 Biết R2 = 4R1 và vôn kế có điện trở lớn Tính hiệu điện hai điểm B,D theo U1 và U2 B R0 C R2 D R1 V K GIAÛI Khi K mở,ta có :R0 nt R2 Do đó : UBD = U1/R0.(R0 + R2) , R0 = R2U1/UBD-U1 (1) Khi K đóng,ta có :R0 nt (R2//R1) Do đó : UBD = U2 + suy : U R2 R0 ( ) R2 U (vì R2 = 4R1) , R0 = ( U −U ) (2) Từ (1),(2) BD U1 U2 U U = suyra BD − 1=5 BD − U BD −U ( U BD −U ) U1 U2 U1U suy UBD = U −U Baøi taäp 10: Cho maïch ñieän nhö hình veõ Bieát R1 = Ω ,R2 = Ω ,R3 = Ω ,R4 = Ω R5 = Ω , I3 = 0,5A Tính cường độ dòng điện qua điện trở và UAB R2 A + R1 R3 R4 B- R5 GIAÛI Vì R3 nt R4 nên :I4 = I3 = 1A Hiệu điện qua hai điện trở R3 và R4 là : U34 = (R3 + R4).I3 = (1 + 5).1 = 6V Vì R5//( R3 nt R4) neân : U5 = U34 = 6V U Cường độ dòng điện qua R5 là : I = R = =2 A Vì R1 nt [(R3 nt R4)// R5] nên cường độ dòng điện qua R1 là : I1=I345=I34+I5 = 1+2= 3A Hiệu điện hai đầu đoạn mạch chứa R1,R3,R4,R5 là : U1345 = U1 + U5 = I1.R1 + U5 = 3.5 + = 21V, Vì R2 // [R1 nt [(R3 nt R4)// R5]] neân : U2 = U1345 = 21V (7) U 21 Cuờng độ dòng điện qua R2 là : I = R = =3 A Hiệu điện hai đầu AB là : UAB = U2 = 21V Bài tập 11 :Cho đoạn mạch sơ đồ hình vẽ Biết R = Ω ,R2 = Ω ,R3 = Ω ,R4 = R5 = Ω Cường độ dòng điện qua mạch chính là I = 2A a.Tìm UAB ? b.Tính hiệu điện hai đầu điện trở c.Tính UAC , UDC R2 C R3 R1 A+ M R4 GIAÛI D R5 B- a Điện trở đoạn AB : RAB = R1 + R2345 = + 2,5 = 7,5 Ω Hiệu điện hai đầu đoạn mạch AB là : UAB = IAB.RAB = 7,5.2=15V b Hiệu điện hai đầu điện trở là : U1 = I.R1 = 5.2=10V Maët khaùc : UMB = UAB – U1 =15 – 10 = 5V, ⇒ U4 = U5 = UMB/2=2,5V Vì R4 = R5 = Ω Cường độ dòng điện qua hai điện trở R2 và R3 là : I23 = UMB / R23 = 5/7 = 0,71A U2 = I23.R2 = 0,71.4 = 2,84V , U3 = I23.R3 = 0,71.3 =2,13V c.Hieäu ñieän theá UAC : UAC = UAM + UMC = U1 + U2 = 10 + 2,84 = 12,84V Hiệu điện hai đầu DC : UDC = UDM + UMC = UMC – UMD = U2 – U4 ⇒ UDC = 2,84 – 2,5 = 0,34V III ) BAØI TAÄP BOÅ SUNG Baøi 1: Cho mạch điện H.V Biết R1 = 6; R2 = 30 và R3 = 15 Hiệu điện hai đầu AB là 24V R1 R2 a) Tính điện trở tương đương mạch điện b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở R3 Baøi 2: Cho mạch điện H.V Biết R1 = 3Ω; R2 = 6Ωvà R3 = 18Ω Đặt vào hai đầu mạch điện hiệu điện UAB thì cường độ dòng điện qua mạch điện chính là 1,5A a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch (8) b) Tính hiệu điện hai đầu điện trở Baøi 3: Cho mạch điện H.V Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 6Ω và R4 = 12Ω Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện U AB = 9V R1 R2 a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch b) Tính cường độ dòng điện qua điện trở c) Tính hiệu điện hai điểm MN R3 Baøi 4: Cho mạch điện H.V Biết R2 = 10Ω và R4 R2 R1 R3 = 15Ω Hiệu điện hai điểm AB là 24V thì hiệu điện hai điểm MB là R3 14,4 V Tính cường độ dòng điện qua điện trở và tính điện trở R1 Baøi Cho mạch điện H.V Biết R1 = 6Ω; R3 = 12Ω Đặt vào hai đầu mạch hiệu điện U thì cường độ dòng điện qua mạch chính là 1,5A, cường R1 độ dòng điện qua R3 là 1A R2 a) Tính hiệu điện hai đầu điện trở b) Tính điện trở R2 R3 Baøi 6: Cho sơ đồ H.V UAB = 12V; R1 = 6Ω; R2 = 4Ω Tính I qua Ampekế A và ampekế A1 A R R A A (9) Baøi 7: Một đoạn mạch gồm điện trở R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 6Ω, mắc song song Biết cường độ dòng điện qua R3 là 0,6A Tính a) Điện trở tương đương đoạn mạch b) Cường độ dòng điện qua R1 và R2 Baøi 8: Có hai điện trở 4Ω và 6Ω, mắc song song với a) Tính điện trở tường đương đoạn mạch b) Hiệu điện đoạn mạch trên 1,2V TÍnh cường độ dòng điện mạch chính và mạch rẽ R Baøi Cho mạch điện H.V biết R1 = 20Ω; R3 = 40Ω R R K A a) Xác định điện trở R2 Biết K mở ampe kế 0,3A; UAB = 18V b) Tính điện trở tương đương đoạn mạch K đóng c) Nếu thay điện UAB hiệu điện U'AB = 24V Hãy tính cường độ dòng điện mạch chính và mạch rẽ Baøi 10: A Một mạch điện H.V Điện trở ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế lớn Xác định số ampe kế A ; A2 và A A R1 V R V Cho biết ampe kế A1 1,5A; R1 = 3Ω; R2 = 5Ω Baøi 11: Sơ đồ H.V Khi K chốt ampekế 4A, R R 2 K A (10) còn khoa K chốt thì ampekế 6,4A Hiệu điện hai đầu đoạn mạch luôn luôn không đổi và 24V Cho R1 = 5Ω Hãy tính giá trị điện trở R2 và R3 Baøi 12: Cho điện trở R1 = 2Ω; R2 = 6Ω; R3 = 8Ω mắc song song với nhau, hiệu điện hai đầu đoạn mạch U = 24V tính điện trở tương đương đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mạch chính Baøi 13 Một mạch điện có sơ đồ H.V Điện trở R = 10Ω; R1 = 20Ω Ampekế A1 1,5A, R R ampekế A2 1,0A Các dây nối và ampekế có điện trở không đáng kể Tính : a) Điện trở R2 và điện trở tương đương toàn mạch b) Hiệu điện U nguồn điện R A A (11)