DẠNG 3:ĐIỆN TRỞ MẠCH PHỨC TẠP : Đoạn mạch có cấu tạo phức tạp khi tính điện trở của mạch cần vẽ lại sơ đồ mắc điện trở trong mạch * Nếu đề bài không kí hiệu các điểm nút của mạch là điểm[r]
(1)Ngy soạn: /11/2013 Ôntập Điện – Công suất điện I Kiến thức: Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó A = U.I.t Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó A U.I P= t Nếu đoạn mạch là vật dẫn có điện trở R thì điện tiêu thụ đoạn mạch biến đổi hoàn toàn thành nhiệt Công suất tỏa nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua xác định nhiệt lượng tỏa vật dẫn đó khoảng thời gian giây U2 R.I P= R Công nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện Công nguồn điện công dòng điện chạy toàn mạch A = I.t Công suất nguồn điện tích suất điện động nguồn điện với cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện Công suất nguồn điện công suất dòng điện chạy toàn mạch A I P= t Định luật Jun_LenXơ: Nhiệt lượng tỏa vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó Q= R.I2.t Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: U2 + Với dụng cụ tỏa nhiệt: P = U.I = R.I2 = R + Với máy thu điện: P = I + r.I2 = P ‘ + r.I2 (Với P ‘ = I là phần công suất mà máy thu điện chuyển hóa thành dạng lượng có ích, không phải là nhiệt Ví dụ: Điện chuyển hóa thành ) Đơn vị công (điện năng) và nhiệt lượng là Jun (J); đơn vị công suất là oát (W) I Hướng dẫn giải bài tập: - Ở chủ đề này, các câu hỏi và bài tập chủ yếu về: Tính điện tiêu thụ và công suất điện đoạn mạch Tính công suất tỏa nhiệt và nhiệt lượng tỏa trên vật dẫn Tính công và công suất nguồn điện (2) - Cần lưu ý vấn đề sau: + Trong các công thức tính công, tính nhiệt lượng: Để có công, nhiệt lượng tính có đơn vị là Jun (J) cần chú ý đổi đơn vị thời gian giây (s) + Mạch điện có bóng đèn: U dm R = Pdm đ ( Coi điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.) Nếu đèn sáng bình thường thì Ithực = Iđm (Lúc này có Uthực = Uđm; Pthực = P đm ) Nếu Ithực < Iđm thì đèn mờ bình thường Nếu Ithực > Iđm thì đèn sáng bình thường III Bài tập: Dạng 1: VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ CÔNG SUẤT ĐIỆN PP chung: Ap dụng công thức: Công và công suất dòng điện đoạn mạch: A = U.I.t , U2 t U.I.t Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I2.t hay Q= R A U.I P= t U2 Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: P = U.I = R.I2 = R R1 R2 Cho mạch điện hình, đó U = 9V, R1 = 1,5 Biết hiệu điện hai đầu R2 = 6v Tính nhiệt lượng tỏa trên R2 phút ? Đ s: 1440 J Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V Khi R1 nối tiếp R2 thì công suất mạch là W Khi R1 mắc song song R2 thì công suất mạch là 18 W Hãy xác định R1 và R2 ? Đ s: R1 = 24 , R2 = 12 , ngược lại Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W và Đ2 ghi 6V - 4,5 W mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện U không thay đổi a Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng Rb bình thường Tìm điện trở biến trở lúc này ? Trên mạch điện, đâu là Đ1, đâu là Đ2 ? b Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở (3) chạy sang phải chút thì độ sáng các đèn thay đổi nào ? Đ s: Rb = 24 Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12 V Đ Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính công nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ? Đ s: 21600 J, 50 % Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta mắc nối tiếp với nó điện trở phụ R Tính R ? Đ s: 200 Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 , R2 = R3 Biết cường độ dòng điện qua R3 là A R1 a Tìm R3 ? b Tính nhiệt lượng tỏa trên R2 phút ? R2 c Tính công suất đoạn mạch chứa R1 ? Đ s: , 720 J, W Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 Vthi2 dòng điện chạy qua quạt có cường độ là A a Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ? b Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện là 600 đồng / Kwh (Biết wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ) Đ s: 1980000 J (hay 0,55 kw) 9900 đồng Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 thì nước ấm sôi sau khoảng thời gian 40 phút Còn dùng dây R thì nước sôi sau 60 phút Vậy dùng hai dây đó mắc song song thì ấm nước sôi sau khoảng thời gian là bao nhiêu ? (Coi điện trở dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.) Đ s: 24 phút Ba điện trở giống mắc hình, công suất tiêu thụ trên điện trở (1) là W thì công suất toàn mạch là bao nhiêu ? Đ s: 18 W 10 Ba điện trở có trị số R, R, R mắc hình vẽ Nếu công suất điện trở (1) là W thì công suất điện trở (3) là bao nhiêu ? Đ s: 54 W Ngy soạn: /11/2013 Ôn tập Bài tập ghép điện trở (4) DẠNG 1:ĐIỆN TRỞ MẠCH MẮC NỐI TIẾP HOẶC SONG SONG Vận dụng công thức điện trở tương đương * Nối tiếp : Rn = R 1 1 R1 R2 Rn * Song song : Rs i Bi 1: Cho mach điện hình vẽ Biết: R1 = , R2 =2 , R3 = Tính điện trở tương đương mạch? R1 R td ĐS: R2 R2 M R3 1 Bi 2:Cho đoạn mạch gồm n điện trở R = , R2 = , , Rn = n R3 R1 A R4 N R5 mắc song song Tìm điện trở tương đương mạch? n(n 1) ĐS: Bi 3: Cho mạch điện hình vẽ: R1 = 1, R2=R3 = , R4 = 0,8 Hiệu điện UAB = 6V a Tìm điện trở tương đương mạch? ĐS: a R td A Bi Cho mạch điện hình vẽ: Cho biết R1 = R2 = R5 = 20 R3 = R6 = 12 R4 = R7 = Tìm điện trở tương đương RAB mạch? (Đáp số: RAB = 16 ) R4 C R1 A R2 R3 D R5 C R7 B R4 R6 R1 D R2 R3 (5) G 2:ĐIỆN TRỞ DÂY DẪN TRÒN 3/ Điện trở vịng dy dẫn tròn * Điện trở tỉ lệ với số đo góc tâm , R AB R AB R R 0 360 , điện trở vịng dy gĩc lớn 360 360 * Ta cĩ : , Trong đó R AB = R - RAB Bi 1:Dây dẫn điện trở R uốn thành hình trịn tm O, gĩc AOB= a.Tính RAB theo R v b.Định để r=3/16 R C.Tính để RAB max Tính giá trị cực đại Bi 2: Dây dẫn điện trở R uốn thành hình trịn tm O, gĩc AOB=., R=25 a Định để RAB =4 b.Tính để RAB max Tính giá trị cực đại Bài 3:Các đoạn dây đồng chất cùng tiết diện uốn hình vẽ Điện trở AO và OB là R.Tính điện trở RAB? DẠNG 3:ĐIỆN TRỞ MẠCH PHỨC TẠP : Đoạn mạch có cấu tạo phức tạp tính điện trở mạch cần vẽ lại sơ đồ mắc điện trở mạch * Nếu đề bài không kí hiệu các điểm nút mạch (là điểm giao ít ba dây dẫn) thì đánh số các điểm nút đó kí hiệu Nếu dây nối có điện trở không đáng kể thì hai đầu đây nối ghi kí hiệu chung * Để đưa mạch dạng đơn giản có các quy tắc sau: a) Qui tắc 1: Chập các điểm có cùng điện Các điểm có cùng điện là các điểm sau đây: + Các điểm nối với dây dẫn và ampe kế có điện trở nhỏ có thể bỏ qua Bi 1:Vẽ lại mạch hai K cng mở, K1 đóng, K2 mở và ngược lại R2 + R1 U k1 - Bi 2:Vẽ lại R R2 A2 mạch k2 R1 U A1 r R3 A (6) Bi 1: Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB hình vẽ nếu: a) K1, K2 mở b) K1 mở, K2 đóng N c) K1 đóng, K2 mở d) K1, K2 đóng Cho R1 = , R2 = , M R3 = , R = , A R1 R3 R2 điện trở các dây nối không đáng kể R4 B K2 K1 Bi giải: a): RAB = R4 = Bi Cho đoạn mạch AB có tám điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 có trị số R = 21 Mắc theo sơ đồ hình vẽ: A R R R R R N R R R K B K Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB1trong các trường hợp: a, K1 v K2 mở b, K1 mở, K2 đóng c, K1 đóng, K2 mở d, K1 v K2 đóng Đáp số: a, RAB = 42 b, RAB = 25.2 c, RAB = 10.5 d, RAB = Bi 6: Cho mạch điện hình vẽ Cc điện trở R1 = 1,4; R2 = 6; R3 = 2; R4 = 8; R5 = 6; R6 = 2; Vôn kế V có điện trở lớn, ampe kế A có điện trở nhỏ Tính điện trở tương đương toàn mạch Ngy soạn: /12/2013 Bài tập ĐL Ôm toàn mạch I Kiến thức: (7) Định luật ôm toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch đó I RN r + - (, r) = I.RN +I.r I Với I.RN = UN : độ giãm mạch ngoài I.r: độ giãm mạch UN = - r.I + Nếu điện trở r = 0, hay mạch hở (I = 0) thì UN = I r , lúc này nguồn gọi là bị đoản mạch + Nếu R = thì Định luật ôm toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa lượng Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa lượng ta có: Công nguồn điện sinh mạch kín tổng công dòng điện sản mạch ngoài và mạch A = I.t = (RN + r).I2.t Hiện tượng đoản mạch xảy nối cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn và có thể gây nhiều tác hại Định luật ôm đoan mạch: U I= R Đoạn mạch chứa nguồn điện: , r Thì UAB = + I(R+ r) Hay UBA = - - I (R +r) Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở: 1, r1 2, r2 Thì UAB = 1 - 2 + I (R1+ R2+ r1 +r2) Hay: UBA = 2 - 1 – I (R1+ R2+ r1 +r2) A U I t U N H co ich N I t A nguon Hiệu suất nguồn điện: (%) Mắc nguồn điện: Mắc n nguồn điện nối tiếp b = 1 + 2 + + n rb = r1 + r2 + + rn Mắc m nguồn điện giống (0 , r0) song song r0 b = 0 , rb = m Mắc N nguồn điện giống (0 , r0) thành m dãy, dãy có n nguồn điện n.r0 b = n.0 , rb = m Mắc xung đối Giả sử cho 1 > 2 1, r1 2, r2 b = 1 - 2 , rb = r + r II Hướng dẫn giải bài tập: (8) Ở chủ đề ny cĩ thể cĩ cc dạng bi tập sau đy: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín + Tính điện trở mạch ngồi + Tính điện trở tồn mạch: Rtm = RN + r I RN r + p dụng định luật Ơm: Trong cc trường hợp mạch cĩ nhiều nguồn thì cần xc định xem cc nguồn mắc với no: Tính b, rb thay vo biểu thức định luật Ơm ta tìm I I RN r Bi tốn cĩ thể ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi đĩ bi tốn cĩ thể cho cường độ, hiệu điện trn mạch cho đn sng bình thường, … - Dạng tốn tính cơng suất cực đại m nguồn điện cĩ thể cung cấp cho mạch ngồi Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo st biểu thức ny ta tìm R để P max và giá trị Pmax 2 2 R r ( R r) ( R ) R P r 2 R R đạt giá trị cực tiểu R = r Xét Khi đó Pmax = 4.r - Dạng toán ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, và điện trở nguồn Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại các nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu các nguốn ghép song song - Mạch chứa tụ điện: không có dòng điện qua các nhánh chứa tụ; bỏ qua các nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua các nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ chính là hiệu điện điểm mạch điện nối với hai tụ hai đầu tụ III Bài tập: Dạng 1: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH PP chung: ,r Định luật ôm toàn mạch: I R r Hệ quả: - Hiệu điện mạch ngoài (cũng là hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện):U = - I.r - Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) thì U = - Nếu điện trở mạch ngoài R = thì I = r , lúc này đoạn mạch đã bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, vì đó I tăng lên nhanh đột ngột và mang giá trị lớn.) Tính hiệu điện hai cực nguồn cĩ suất điện động l , biết điện trở v ngồi l ? (9) Đ s: 2 Nếu mắc điện trở 16 với pin thì cường độ dịng điện mạch A Nếu mắc điện trở vo pin đó thì cường độ 1,8 A Tính suất điện động và điện trở pin Đ s: 18 V, Một nguồn điện cĩ suất điện động là V, điện trở r = , mạch ngoài có điện trở R a Tính R để cơng suất tiu thụ mạch ngồi l W b Với gi trị no R để cơng suất mạch ngồi cĩ gi trị cực đại? Tính gi trị đó? Đ s: (1 ); , 4,5 W Mắc bóng đèn nhỏ với pin cĩ suất điện động 4,5 v thì vơnkế cho biết hiệu điện hai đầu bóng đèn là V và ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin Đ s: Mắc dây có điện trở với pin cĩ suất điện động 1,1 V thì cĩ dịng điện 0,5 A chạy qua dy Tính cường độ dịng điện đoản mạch ? Đ s: 5,5 A Dng nguồn điện để thắp sng bóng đèn cĩ điện trở R = v R2 = , đó công suất tiu thụ hai bóng đèn là Tìm điện trở nguồn điện ? Đ s: 7* Vơn kế V mắc vo hai cực nguồn điện Mắc thm vo hai cực đèn A thì vơn kế V Hy tìm số Vơn kế mắc thêm đèn B giống đèn A: a Nối tiếp với đèn A b Song song với đèn A Điện trở bóng đèn (1) và (2) l v 12 Khi mắc ci vo nguồn điện thì cơng suất tiu thụ chng Tính: a Điện trở nguồn điện b Hiệu suất đèn Đ s: , 33,3 %, 66,7 % Cho mạch điện cĩ sơ đồ hình vẽ, biết = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1 + a Muốn cho cơng suất mạch ngồi lớn nhất, R phải cĩ gi trị bao r nhiu ? a phải chọn R bao nhiêu để cơng suất tiu thụ trn R l lớn nhất? tính cơng suất lớn đó ? Đ s: ; 2, 10 Cho mạch điện hình đó 1 = V, r1= r2 = Đn cĩ ghi 12 V – W 1, r1 Xác định gi trị 2 biết đèn sáng bình thường Đ s: 2 = V 2, r2 Đ 11 Cho = 12 V, r = , R l biến trở (10) a Điều chỉnh cho R = Tìm cơng nguồn v nhiệt lượng tỏa trn R , r pht ? b Điều chỉnh R cho điện tiu thụ đoạn mạch chứa R pht 3240 J, tính R ? b Với gi trị no R thì cơng suất tiu thụ trên R đạt gi trị cực đại ? Tính gi trị cực đại ny ? Đ s: 4320 J, 3240 J v 36 W (R = r) 12 Cho mạch điện hình vẽ, 1 = 10 V, 2 = V, r1 = r2 = R là biến trở 1 , r1 a Điều chỉnh R = 10 , tìm hiệu điện hai cực nguồn 2 Tính nhiệt lượng tỏa trên R phút ? b Điều chỉnh R cho hiệu điện hai cực nguồn 1 không 2, r2 R Tính R ? c Với giá trị nào R thì công suất tiêu thụ trên R đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại này? Đ s: V, 3000 J; ; , 18 W 13 Mạch điện hình vẽ 1 = V, 2 = V, r1 = r2 = a Tính cường độ dòng điện và hiệu điện cực nguồn k mở b.* Tính I qua K K đóng ? Đ s: 4,5 A, U1 = 1,5 V, U2 = -1,5 V A 14 Cho mạch điện hình vẽ.R2 = R3 = R4 = 30 R1= 35 , r = Rv lớn, V 13,5 V a Tính suất điện động nguồn? b Đổi chổ nguồn và Vôn kế, tìm số V ? Đ s: 18 V, 13,5 V 15 Cho mạch điện hình đó 2 = V, r1 = Đèn ghi 12 V- W Xác định giá trị 1 và r2 biết đèn sáng thường Hiệu điện hai cực nguồn là V Đ s: V, Đ (11) Bài tập ĐL Ôm toàn mạch PP chung: Định luật ôm đoạn mạch: U I R Trường hợp ngoài điện trở, mạch còn có các dụng cụ đo(Vôn kế và Ampe kế ) thì vào kiện cho đề để biết đó có phải là dụng cụ đo lý tưởng (nghĩa là Vôn kế có Rv = , Ampe kế có RA = 0) hay không Đoạn mạch chứa nguồn: (máy thu điện) r Thì UAB = + I(R+ r) Hay UBA = - - I (R +r) Đoạn mạch chứa nguồn điện (máy phát) r Thì UAB = - + I (R + r) Hoặc UBA = - I (R + r) Cho mạch điện hình vẽ, Rb là biến trở Hiệu điện U hai đầu mạch điện có giá trị không đổi Biết Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở lớn Điều chỉnh biến trở cho: - Khi ampe kế 0,4 A thì vôn kế 24 V - Khi ampe kế 0,1 A thì vôn kế 36 V Tính hiệu điện U và điện trở R ? Đ s: 40 , 40 V Cho mạch điện hình vẽ:R1 = , R2 = , R3 = Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2 thì ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: 0,67 A, 18 Cho mạch điện hình vẽ:R1 = , R2 = , R3 = Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2 thì ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: A, 180 Cho mạch điện hình vẽ, biết UAB = 48 V R1= , R2 = , R3 = , R4 = 16 (12) a Tính hiệu điện hai điểm M và N ? b Muốn đo UMN phải mắc cực dương vônkế vào điểm nào? Đ s: 4V, điểm N Xác định cường độ dòng điện qua ampe kế theo mạch hình vẽ Biết RA ≈ 0; R1 = R3 = 30 ; R2 = ; R4 = 15 và U = 90 V Đ s: A * CHÚ Ý: Trong trường hợp không biết rõ chiều dòng điện mạch điện thì ta tự chọn chiều dòng điện và theo dòng điện này mà phân biệt nguồn điện nào là máy phát (dòng điện từ cực dương và vào cực âm), đâu là máy thu (dòng điện vào cực dương và từ cược âm) Nếu ta tìm I > 0: chiều dòng điện ta chọn chính là chiều thực dòng điện mạch Nếu ta tìm I < 0: chiều dòng điện thực mạch ngược với chiều ta đã chọn ban đầu Cho mạch điện hình vẽ Biết 1 =12 V, r1 = ; 1 r1 2 r2 2 =6 V, r2 = ; 3 = V, r3 = ; R1 = , R2 = , R3 = Tính hiệu điện hai điểm A B ? Đ s: 13,6 V 3 r3 1 Cho mạch điện hình : 1 = 1,9 V; 2 = 1,7 V; 3 = 1,6 V; r1 = 0,3 ; r2 = r3 = 0,1 Ampe kế A số Tính điện trở R và cường độ dòng điện qua các mạch nhánh Đ s: R = 0,8 , I = A, I1 = I2 = A 8.Cho mạch điện hình: cho biết 1 = 2 ; R1 = , R2 = ; r2 = 0,4 1 2 Hiệu điện hai cực nguồn 1 không Tính r1 ? Đ s: 2,4 2 3 (13) Cho mạch điện hình vẽ: = 3v, r = 0,5 R1 = , R2 = , R4 = , R5 = 100 , RA = Ban đầu k mở và ampe kế I = 1,2 A a Tính UAB và cường độ dòng điện qua điện trở b Tìm R3, UMN, UMC (14)