6.1. Một biến trở AB có điện trở toàn phần R1 đợc mắc vào đoạn mạch MN, lần lợt theo 4 sơ đồ( hình6.1). Gọi R là điện trở của đoạn mạch CB (0 ≤ R ≤ R1 ). 6.1). Gọi R là điện trở của đoạn mạch CB (0 ≤ R ≤ R1 ).
a.Tính điện trở của đoạn mạch MN trong mỗi sơ đồ.
b.Với mỗi sơ đồ thì điện trở lớn nhất và nhỏ nhất là bao nhiêu? ứng với vị trí nào của C? c. Sơ đồ 6.1c có gì đáng chú ý hơn các sơ đồ khác?
6.2 Cho mạch điện nh hình vẽ 6.2. R=50 Ω, R1 =12 Ω, R2 =10 Ω , haivôn kế V1 , V2 có điện trở rất lớn, khóa K và dây nối có điện trở vôn kế V1 , V2 có điện trở rất lớn, khóa K và dây nối có điện trở
không đáng kể, UAB không đổi.
a. Để số chỉ của 2 Am pe kế bằng nhau, phải đặt con chạy C ở vị trí nào?
b. Để số chỉ của V1,V2 , không thay đổi khi K đóng cũng nh khi k mở, thì phải đặt C ở vị trí nào?
c. Biết U=22V, tính CĐDĐ đi qua khóa K Khi K đóng khi U1 = U2 và khi U1 =12V. ( xem 82 NC9/xbGD)
6.3Trong bộ bóng đen lắp ở hình 6.3. Các bóng đèn có cùng điện trở R. Biết công suất của bóng thứ t là
P1=1W . Tìm công suất của các bóng
còn lại. (xem 4.1/NC9/ ĐHQG)
6.4. Cho mạch điện nh hình vẽ 6.4 biến trởcó điện trở toàn phần R0 =12 Ω, đèn có điện trở toàn phần R0 =12 Ω, đèn
loại (6V-3W), UMN=15V. Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thờng.
( x em : 4.10 /NC/ ĐHQG)
6.5.Trong mạch điện 6.4, kể từ vị trí của C mà đèn sáng bình thờng, ta từ từ dich chuyển con chạy về phía A, thì độ sáng của đèn và cờng độ
dòng điện rẽ qua AC/ thay đổi nh thế nào? (4.11NC9)
6.6. Trong mạch điện hình 6.6, UMN=12V, A và V lí tởng, vôn kế V chỉ8v, đèn loại (6V-3,6W)sáng bình thờng 8v, đèn loại (6V-3,6W)sáng bình thờng
a. tính: R1 , R2 , R.
b. Giảm R2 , thì số chỉ của vôn kế, am pe kế và độ sáng của đèn thay đổi nh thế nào?( xem 4.13NC/XBGD)
6.7. Cho mạch điện nh hình vẽ 6.7 R=4 Ω, R1 là đèn loại (6V-3,6W), R2là biến trở, UMN =10 V không đổi.. là biến trở, UMN =10 V không đổi..
a. Xác định R2 để đèn sángbình thờng.
b. Xác định R2 để công suất tiêu thụ của R2 cực đại.
c.Xác định R2 để công suất tiêu thụ của mạch mắc song song cực đại. (
Xem 4.14 nc9/XBGD)
6.8.Cho mạch điện nh hình vẽ 6.8: U=16V, R0=4 Ω, R1 =12 Ω, Rx là một biến trở đủ lớn, Ampekế và dây nối có điện trở không đáng kể.
A. tính R1 sao cho Px=9 W , và tính hiệu suất của mạch điện. Biết rằng tiêu hao năng lợng trên Rx, R1 là có ích, trên R0 là vô ích.
b. Với giá trị nào của Rxthì công suất tiêu thụ trên nó 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 R0 , Đ1 loại 3V-3W , Đ2 loại 6V-6W a.Các đèn sáng bình thờng.Tìm R0 ?
b**.Từ vị trí dèn sáng bình thờng( ở câu a), ta di chuyển con chạy C về phía B. Hỏi độ sáng của các đèn thay đổi thế nào?
6.10: Cho mạch điện nh hình (6.10) UMN=36V không đổi, r= R2 =1,5 Ω,R0 =10 Ω, R1 = 6 Ω, Hiệu điện thế định mức của đèn đủ lớn(đẻ đèn R0 =10 Ω, R1 = 6 Ω, Hiệu điện thế định mức của đèn đủ lớn(đẻ đèn không bị hỏng).Xác định vị trí của con chạy để :
a. Công suất tiêu thụ của đèn Đ2 là nhỏ nhất.Tìm P2 ? b. Công suất của đoạn mạch MB là nhỏ nhất.
6.11**. Cho mạch điện h-6.11. Biến trở có điện trở toàn phần R0 =10 Ω, đèn đ loại (6V-3W),UMN = 15V không đổi, r=2 Ω.
a.Tìm vị trí của con chạy C để đèn sáng bình thờng.
b. Nếu từ vị trí đèn sáng bình thờng, ta đẩy con chạy C về phía A thì độ sáng của đèn thay đổi nh thế nào?
Các bài tập khác:Đề thi lam sơn (1998-1999); bài 3 đề thi lam sơn (2000-2001). -bài 4.18; 4.19( NC9/ ĐHQG).
Tài liệu cần có: Sách 121 NC9
Sách bài tập nâng cao vậtlí 9 nha xuất bản giáo dục (XBGD)
Sách vật lí nâng cao (ĐH quốc gia Hà nội- ĐH khoa học tự nhiên khối PT chuyên lí
Bộ đề thị học sinh giỏi tỉnh; lam sơn, ĐH tự nhiên Hànội.... Làm lại hết các bài tập trong sách 121 NC9( tự tìm theo các chủ đề ở trên )
Gợi ý phơng pháp giải
Bài 6.4gọi giá trị của phần biến trở AC là x: điện trở của đèn Rđ =Uđ2:Pđ=12 Ω→ RMC= x x 12 12+ ,RCN=R0-x=12-x. đèn sáng bình thờng ⇒ Uđ=6v → UCN=9V
Tính Iđ, tính I AC, Tính I CN( theo biến x)→ phơng trình Iđ+IAC=ICN→ giải phơng trình trên → x Bài 6.5:Tính RMC= x x 12 12+ ,R CN=R0-x=12-x. →RMN→CĐmạch chính → UMC=f(x) (*)và IAC=f1(x)(**). Biện luận * và **. Điện học:
21.1. Một điện kế có điện trở g=18 Ω đo đợc dòng điện có cờng độ lớn nhất là Im=1mA.
a. muốn biến điện kế trên thành một Ampekế có 2 thang đo 50mA và 1A thì phải mắc cho nó một sơn bằng bao nhiêu?
b. Muốn biến điện kế trên thành một vôn kế có 2 thang đo là 10V và 100V phải mắc cho nó một điện trở phụ bằng bao nhiêu.
21.2. Một điện kế có điện trở g=19,6 Ω thang chia của nó có 50 độ chia, mỗi độ chia ứng với 2mA. a. Cờng độ dòng điện lớn nhất có thể cho qua điện kế là bao nhiêu?
b.nếu mắc cho điện kế một sơn S1=0,4 Ω( Sơn đợc mắc song song với điện kế) thì cờng độ dòng điện lớn nhất có thể đo đợc là bao nhiêu?
c. Để cờng độ dòng điện lớn nhất có thể đo đợc là 20A, thì phải mắc thêm một sơn S2 bằng bao nhiêu và mắc nh thế nào?
21.3. Một Ampekế A , một vôn kế V1 và một điện trở R, đợc mắc theo sơ đồ 21.3 khi đó A chỉ 0,5A và V1 chỉ 13,5V. Ngời ta mắc thêm vôn kế V2 nối tiếp với V1( hình 21.3b), và điều chỉnh lại cờng độ dòng điện trên mạch chính để cho A chỉ 0,45A. Khi đó số chỉ của V1, V2 lần lợt là 8,1V và 5,4V.
hỏi : để mở rộng thang đo của V1, V2 lên 10 lần thì phải mắc chúng với điện trở phụ lần lợt là bao nhiêu?
21.4. Một vôn kế có hai điện trở phụ R1=300 Ω và R2=600 Ω đợc dùng để đo một hiệu điện thế U=12V. Nếu dùng điện trở phụ R1 thì kim vôn kế lệch 48 độ chia, dùng R2 thì kim vôn kế lệch 30 độ chia.
a.nếu dùng cả hai R1, và R2 nối tiếp và thang đo có 100 độ chia thì hiệu điện thế lớn nhất có thể đo đợc là bao nhiêu?
b. để với hiệu
điện thế U nó
lệch 100 độ chia, ngời ta phải mắc thêm cho R1 một điện trở R. hỏi R bằng bao nhiêu và phải mắc nh thế nào?
lời giải bài 21.1:
a. Thang đo 50mA cho biết cờng độ dòng điện lớn nhất trong mạch chính đo theo thang đo này. tức là gấp 50 lần Im có thể cho qua điện kế.
Đặt k=50 ( k đợc gọi là hệ số tăng độ nhạy, hoặc 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 do đó g/s=49 ⇒ s=g/49=19/49 Ω. Tơng tự với thang đo 1A thì I=1A, và Ig=0,001A nên g/s1=999 nên S1=2/111 Ω.
b. để khi mắc vào hiệu điện thế 10 V, độ lệch của kim điện kế cực đại ,tức là cờng độ dòng điện qua điện kế Ig=1mA= 0,001A, thì tổng trở của điện kế và điện trở phụ phải là:
R=U/I=10/0.001=10 000 Ω
Giá trị của điện trở phụ cần mắc thêm: Rp= R- g=10 000-18=9982 Ω... 21.2.
a. Dòng điện lớn nhất có cờng đọ Im là dòng điện làm cho kim điện kế lệch cả thang chia, do đó. Im=50i=50.2=100mA=0,1A
b.Khi mắc một sơn S1 // g thì 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 ra g/S12=199 ⇒S12=0,1 Ω
S12 < S1 do đó phải mắc S2 //S1 sao cho 1/S12=1/S1+ 1/S2, ⇒ ....S2≈0,13 Ω. 21.3. gọi R1 và R2 lần lợt là điện trở của đoạn mạch a và b.
Theo sơ đồ a ta có phơng trình: R1=RRv1/(R+Rv1) và
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 trong sơ đồ b do Rv1 nt Rv2 nên Rv1/ Rv2=8,4/5,4=3/2 (3) Từ (1) và (2) ⇒ Rv1 =3 Rv2 (4)
Từ 3 và 4 ⇒ R=36 Ω, Rv1 =108 Ω, Rv2 =72 Ω.
... Để mở rộng thang đo lên 10 lần, thì cần mắc thêm cho vôn kế V1 và V2 một điện trở phụ là: Rp1=9 Rv1=...=
Rp2= 9Rv2=...=..
.
Một số phơng pháp giải bài toán mạch cầu điện trở
1 -
Định h ớng chung:
Bài tập về mạch cầu điện trở rất đa dạng và phong phú. Để giải các bài tập loại này chỉ dùng kiến thức về Định luật ôm thì cha đủ. Muốn làm tốt các bài tập về mạch cầu cần phải nắm vững các kiến thức sau:
1.1 - Kỹ năng phân tích mạch điện
1.2 - Định luật ôm cho động mạch có điện trở R: I=
R U
1.3 - Các tính chất của mạch điện có các điện trở mác nối tiếp, mắc song song.
1.4 - Các công thức biến đổi hiệu điện thế ( nh công thức cộng thế, phép chia thế tỷ lệ thuận). 1.5 - Các công thức biến đổi cờng độ dòng điện (nh công thức cộng dòng điện, phép chia dòng ỷ lệ nghịch).
1.6 - Công thức chuyển mạch từ mạch sao thành mạch tam giác và ngợc lại. 1.7 - Cách mắc và vai trò của các dụng cụ đo vôn kế va am pe kế trong mạch. 1.8 - Định luật kiếc Sốp.
áp dụng vào việc giải bài tập về mạch cầu điện trở trong đề tài này, tôi sẽ trình bày các vấn đề sau:
a- Khái quát về mạch cầu điện trở, mạch cầu cân bằng và mạch cầu không cân bằng b- Phơng pháp tích điện trở của mạch cầu tổng quát.
c-Phơng pháp xác định các đại lợng hiệu điện thế và cờng độ dòng điện trong mạch cầu. d - Bài toán về mạch cầu dây:
* Phơng pháp đo điện trở băng mạch cầu dây. * Các loại bài toán thờng gặp về mạch cầu dây.
2 - Phần cụ thể:
2.1 - Khái quát về mạch cầu điện trở, mạch cầu cân bằng và mạch cầu không cân bằng:
- Mạch cầu là mạch dùng phổ biến trong các phép đo chính xác ở phòng thín nghiệm điện. - Mạch cầu đợc vẽ nh (H - 0.a) và (H - 0.b)
(H-0.a) (H.0.b)
- Các điện trở R1, R2, R3, R4 gọi là các cạnh của mạch cầu điện trở R5 có vai trò khác biệt gọi là đ- ờng chéo của mạch cầu (ngời ta không tính thêm đờng chéo nối giữa A - B. vì nếu có thì ta coi đờng chéo đó mắc song song với mạch cầu).
Mạch cầu có thể phân làm hai loại:
* Mạch cầu cân bằng (Dùng trong phép đo lờng điện). * Mạch cầu không cân bằng
Trong đó mạch cầu không cân bằng đợc phân làm 2 loại:
- Loại có một trong 5 điện trở bằng không (ví dụ một trong 5 điện trở đó bị nối tắt, hoặc thay vào đó là một ampe kế có điện trở ằng không ). Khi gặp loại bài tập này ta có thể chuyển mạch về dạng quen thuộc, rồi áp dụng định luật ôm để giải.
- Loại mạch cần tổng quát không cân bằng có đủ cả 5 điện trở, thì không thể giải đợc nếu ta chỉ áp dụng định luật Ôm, loại bài tập này đợc giải bằng phơng pháp đặc biệt (đợc trình bày ở mục 2.3)