›
›
›

Giáo án bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Chuyên đề: Điện học - Năm học 2012-2013

doc 29 trang thaodu 4220
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo án bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Chuyên đề: Điện học - Năm học 2012-2013", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docgiao_an_boi_duong_hoc_sinh_gioi_mon_vat_ly_lop_9_chuyen_de_d.doc

Nội dung text: Giáo án bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Chuyên đề: Điện học - Năm học 2012-2013

  1. Ngµy so¹n:21/09/2012 Ngµy d¹y : 28/09/2012 TiÕt : 01 - 25 Chuyªn ®Ò : ®iÖn häc Sù phô thuéc cña c­êng ®é dßng ®iÖn vµo hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu d©y dÉn I. KiÕn thøc cÇn nhí. 1. C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua mét d©y dÉn tØ lÖ thuËn víi hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo hai ®Çu d©y dÉn ®ã. U U 1 =2 = = h»ng sè I1 I 2 2. §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña c­êng ®é dßng ®iÖn vµo hiÖu ®iÖn thÕ lµ mét ®­êng th¼ng ®i qua (xuÊt ph¸t tõ) gèc to¹ ®é. I(A) (Cßn gäi lµ ®­êng ®Æc tuyÕn V«n-Am pe) 0.2 B 0.1 A O 3 6 U(V) II. VÝ dô VÝ dô 1. Khi ®Æt vµo hai ®Çu d©y dÉn mét hiÖu ®iÖn thÕ lµ 18V th× c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua nã lµ 0.9A. NÕu hiÖu ®iÖn thÕ t¨ng thªm 6V th× c­êng ®é dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ bao nhiªu? ®¸p sè: I =1,2A VÝ dô 2. §Æt vµo hai ®Çu mét bãng ®Ìn hiÖu ®iÖn thÕ 12V, c­êng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn lµ 0,5A, ®Ìn s¸ng yÕu. Khi t¨ng hiÖu ®iÖn ®Õn 15V n÷a th× ®Ìn s¸ng b×nh th­êng. TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn khi ®ã vµ vÏ ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña c­êng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn vµo hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu bãng ®Ìn. - ®¸p sè: I = 0,625 A - ®å thÞ: 1
  2. I (A) 0,625 0,5 O 12 15 U (V) §iÖn trë - §Þnh luËt «m I. KiÕn thøc cÇn nhí. 1. §iÖn trë cña d©y dÉn lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho møc ®é c¶n trë dßng ®iÖn cña d©y dÉn nhiÒu hay Ýt. U R = I 2. §¬n vÞ cña ®iÖn trë - §¬n vÞ cña ®iÖn trë lµ «m (kÝ hiÖu  ). 1V 1 1 A - C¸c ®¬n vÞ kh¸c cña ®iÖn trë: + Kil««m (kÝ hiÖu K ): 1K =1 000  + Mªga«m (kÝ hiÖu M ): 1M =1 000 000  3. §Þnh luËt «m. C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua d©y dÉn tØ lÖ thuËn víi hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo hai ®Çu d©y dÉn vµ tØ lÖ nghÞch víi ®iÖn trë cña d©y dÉn. U I = R IV. Bµi tËp ¸p dông Bµi 1:Cho hai bé pin víi c¸c hiÖu ®iÖn thÕ U= 4,5V vµ U’ = 6V, vµ hai ®iÖn trë R = 10 vµ R’ = 15 . a, Kh«ng cÇn tÝnh to¸n, em h·y cho biÕt m¾c ®iÖn trë nµo vµo bé pin nµo th× dßng ®iÖn ch¹y trong m¹ch lµ: - Lín nhÊt ? - Nhá nhÊt ? 2
  3. b, M¾c ®iÖn trë nµo vµo bé pin nµo th× dßng ®iÖn ch¹y trong m¹ch ®iÖn lµ lín nhÊt nh­ng vÉn nhá h¬n 0,5A. Bµi 2: Ng­êi ta m¾c mét m¹ch ®iÖn kÝn gåm bé pin cã hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai cùc lµ 4,5V vµ 1 d©y dÉn cã ®iÖn trë b»ng 18 . a, C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua d©y dÉn cã c­êng ®é bao nhiªu? b, Ng­êi ta ®iÒu chØnh c­êng ®é dßng ®iÖn trong d©y dÉn b»ng 0,4A. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu cuén d©y b©y giê lµ bao nhiªu? - Häc sinh lËp luËn vµ tÝnh ®óng ®iÖn trë nµo m¾c vµo nguån nµo ®Ó ®­îc c­êng ®é dßng ®iÖn lµ bÐ nhÊt hay lín nhÊt. §o¹n m¹ch nèi tiÕp - §o¹n m¹ch song song I. KiÕn thøc cÇn nhí. 1. §Þnh luËt «m cho ®o¹n m¹ch m¾c nèi tiÕp. I = I1 = I2 = = In R1 R2 Rn U = U1 + U2 + + Un R = R1 + R2 + + Rn U R vµ: 1 =1 U 2 R2 * NÕu cã n ®iÖn trë gièng nhau cã gi¸ trÞ R0 m¾c nèi tiÕp th×: R = nR0 R1 2. §Þnh luËt «m cho ®o¹n m¹ch m¾c song song. U = U1 = U2 = = Un R2 I = I1 + I2 + + In 1 1 1 1 = + + + Rn R R1 R2 Rn I R vµ: 1 = 2 I 2 R1 R R * NÕu cã hai ®iÖn trë m¾c song song th×: R = 1 2 R1 R2 R R R * NÕu cã 3 ®iÖn trë m¾c song song th×: R = 1 2 3 R1R2 R1R3 R2 R3 * NÕu cã n ®iÖn trë b»ng nhau cã gi¸ trÞ R0 m¾c song song víi nhau th×: R R = 0 n 3
  4. II. Bµi tËp ¸p dông ®Þnh luËt «m cho ®o¹n m¹ch m¾c nèi tiÕp, song song VÝ dô 1. Khi ®Æt vµo hai ®Çu d©y dÉn mét hiÖu ®iÖn thÕ lµ 18V th× c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua nã lµ 0.9A. NÕu hiÖu ®iÖn thÕ t¨ng thªm 6V th× c­êng ®é dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ bao nhiªu? VÝ dô 2. Cã 3 ®iÖn trë nh­ nhau ®­îc m¾c víi nhau, mçi c¸i cã ®iÖn trë R. Cã thÓ m¾c chóng theo bao nhiªu c¸ch kh¸c nhau ®Ó t¹o thµnh mét ®o¹n m¹ch ? TÝnh ®iÖn trë cña tõng ®o¹n m¹ch ®ã? VÝ dô 3. Mét m¹ch ®iÖn ®­îc m¾c nh­ R1 A h×nh vÏ. Trong ®ã R = 35 , R = 60 . 1 1 2 A Ampe kÕ A1 chØ 2.4A. R2 a, TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua R2 ? V b, Sè chØ cña V«n kÕ lµ bao nhiªu? c, Sè chØ cña Ampe kÕ A lµ bao nhiªu? VÝ dô 4. Ba ®iÖn trë R1 = 24 ; R2 = 6 ; R3 = 8  ®­îc m¾c thµnh mét ®o¹n m¹ch song song. C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua m¹ch chÝnh lµ 4A. a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch? b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua mçi ®o¹n m¹ch rÏ? VÝ dô 5. Ba ®iÖn trë R1 = 24 ; R2 = 6 ; R3 = 8  ®­îc m¾c thµnh mét ®o¹n m¹ch nèi tiÕp. C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua m¹ch chÝnh lµ 4A. c) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch? d) TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu mçi ®iÖn trë? Bµi tËp vÒ nhµ: §o¹n m¹ch gåm 2 ®iÖn trë m¾c nèi tiÕp nh­ h×nh vÏ; R1 = 4 ; R2 = 3 ; R3 = 5 , v«n kÕ AR1 R2 R3 B chØ 7,5V. TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu R1, R2 vµ hai ®Çu ®o¹n m¹ch AB V 4
  5. §o¹n m¹ch nèi tiÕp - §o¹n m¹ch song song vµ ®o¹n m¹ch hçn hîp III. C¸c vÝ dô. VÝ dô 1. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. R2 Cho biÕt: UAB = 70V; r1 =15  ; R2 = 30 ; R3 = 60  A R1 C B a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña toµn R m¹ch ®iÖn ? 3 b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn ? R1 r2 VÝ dô 2. Cã ba ®iÖn trë R1 = 4 ; R2 = 8 A B ; R3 = 24  ®­îc m¾c vµo hai ®iÓm A, B cã hiÖu ®iÖn thÕ 12V. a, TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch? b, TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua R3 mçi ®iÖn trë ? c, TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë R1 vµ R2? IV. C¸c vÝ dô. Bµi 1. Cã 4 ®iÖn trë cã gi¸ trÞ R. Nªu c¸c c¸ch m¾c c¸c ®iÖn trë ®ã thµnh mét m¹ch ®iÖn ? TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña mçi ®o¹n m¹ch ®ã ? Bµi 2. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. Trong ®ã: R3 R2 R1 R4 R5 R1 = R2 = 4 ; R3 = 6 ; R4 = 5 ; r5 = R6 = 10 ; R6 TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng toµn m¹ch ? Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. Trong ®ã R = 45  Bµi 3. 1 R1 Ampe kÕ A1 chØ 1.2A, Ampe kÕ a chØ 2.8A A1 a) TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ UAB cña ®o¹n m¹ch? R2 b) TÝnh ®iÖn trë R2? ( 54V; 33.75 ) A Bµi 4. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. BiÕt R1 = 20 , sè chØ cña c¸c Ampe kÕ A vµ A2 lÇn l­ît lµ 4A vµ 2,2A. 5
  6. a) X¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch vµ gi¸ trÞ ®iÖn trë R2 ? R2 b) Gi÷ nguyªn hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch, A 2 thay R b»ng ®iÖn trë R th× thÊy ampe kÕ A 1 3 A chØ 5,2A. Sè chØ cña ampe kÕ A2 khi ®ã lµ bao nhiªu ? TÝnh ®iÖn trë R3. ( 36V; 16.36 ; 2.2A ; 12 ) Bµi 5. M¾c hai ®iÖn trë R1, R2 vµo hai ®iÓm A, B cã hiÖu ®iÖn thÕ 90V. NÕu m¾c R1 vµ R2 nèi tiÕp th× dßng ®iÖn cña m¹ch lµ 1A.NÕu m¾c R1 vÇ R2 song song th× dßng ®iÖn qua m¹ch chÝnh lµ 4,5A. H·y x¸c ®Þnh ®iÖn trë R1 vµ R2 ? R1   ( 30 vµ 60 ) A1 Bµi 6. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. BiÕt v«n kÕ M N chØ 84V, ampe kÕ A chØ 4,2A, ®iÖn trë A A R2 2 R1 = 52,5 . T×m sè chØ cña c¸c ampe kÕ A1 , A2 vµ tÝnh ®iÖn trë R2. ( 1.6A; 2.6A; 32.3 ) V Bµi 7. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. R1 HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch UMN = 60V. R3 BiÕt R1 = 3R2 vµ R3 =8 . sè chØ cña R2 Ampe kÕ A lµ 4A. TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua A c¸c ®iÖn trë R1 vµ R2 vµ gi¸ trÞ c¸c ®iÖn trë R1 vµ R2. ( 1A; 3A; 28 ;28/3 ) M N Bµi 8. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. Trong ®ã R1= 4 , R2 R R2 = 10 , R3 = 15, hiÖu ®iÖn thÕ UCB = 5,4V. 1 C R3 a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng RAB cña ®o¹n m¹ch. b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua mçi ®iÖn trë vµ A sè chØ cña ampe kÕ A. ( 10 ; 0.9A; 0.54A; 0.36A) A B Bµi 9. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. BiÕt R1 = 4 , R1 R2 R2 = 6 , R3 = 15 . HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch UAB = 36V. a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch. A b) T×m sè chØ cña Ampe kÕ A vµ tÝnh R3 hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu c¸c ®iÖn trë R1, R2. ( 6; 6A; 3.6A; 14.4V; 21.6V) Bµi 10*. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. BiÕt R1 =12 , R2 = 18 , R3 = 20 , 6
  7. Rx cã thÓ thay ®æi ®­îc. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai R1 R2 ®Çu ®o¹n m¹ch UAB = 45V. a) Cho Rx = 25. TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng A R B R3 x cña m¹ch vµ c­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh. b) §Þnh gi¸ trÞ Rx ®Ó cho c­êng ®é dßng ®iÖn qua Rx nhá h¬n hai lÇn c­êng ®é dßng ®iÖn qua ®iÖn trë R1. ( 18; 2.5A; 40 ) Bµi 11*. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. R2 D R3 Trong ®ã: R1 = 15 ; R2 = 3  ; R3 = 7 ; R4 = 10 . A R1 C B HiÖu ®iÖn thÕ UAB = 35V. a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña toµn m¹ch . R4 b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn trë. c) TÝnh c¸c hiÖu ®iÖn thÕ UAC vµ UAD. ( 20; 1.75A; 0.875A; 26.25V; 28.875V) Bµi 16*. Trªn h×nh vÏ lµ mét m¹ch ®iÖn cã hai c«ng t¾c R1 R4 K2 K1 vµ K2. C¸c ®iÖn trë R1 = 12,5 , R2 = 4 , R3 = 6 . K1 HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n m¹ch UMN = 48,5V. R a) K1 ®ãng, K2 ng¾t. T×m c­êng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn trë. 2 R3 b) K1 ng¾t, K2 ®ãng. C­êng ®é dßng ®iÖn qua R4 lµ 1A. TÝnh R4. M N c) K1 vµ K2 cïng ®ãng, tÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña c¶ m¹ch, tõ ®ã suy ra c­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh ? ( 2.94A; 30; 3A) === ¸p dông ®Þnh luËt ¤m vµo gi¶i bµi tËp VËt lý n©ng cao I. Nh÷ng ®iÒu cÇn l­u ý: */ Víi c¸c ®o¹n m¹ch sau: */ Víi c¸c dông cô ®o: a. §o¹n m¹ch hçn t¹p kh«ng t­êng a. M¾c dông cô ®o kh«ng lÝ t­ëng. 7
  8. minh. b. M¾c dông cô ®o kh«ng theo b. §o¹n m¹ch ®èi xøng. nguyªn t¾c th«ng th­êng. c. §o¹n m¹ch tuÇn hoµn. */ Víi vËt tiªu thô: Trong m¹ch cã m¾c biÕn trë. II. Bèn d¹ng bµi tËp vËn dông ®Þnh luËt ¤m ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp VËt lÝ n©ng cao. Mét sè d¹ng bµi tËp khi ¸p dông ®Þnh luËt ¤m D¹ng 1: M¹ch ®iÖn phøc t¹p, trong m¹ch ®iÖn m¾c c¸c dông cô ®o kh«ng t­êng minh. Bµi tËp 1: P Cho hai v«n kÕ V1, V2 gièng hÖt nhau, hai ®iÖn trë cã gi¸ trÞ mçi c¸i C D V2 A V1 b»ng R hai ®iÖn trë kia gi¸ trÞ mçi M N c¸i b»ng 3R (h×nh vÏ ) Sè chØ cña c¸c m¸y ®o lµ 6 mA, 6 V vµ 2 V.TÝnh R ? Q *H­íng dÉn: * H­íng dÉn häc sinh x¸c ®Þnh c¸ch m¾c : * H­íng dÉn häc sinh x¸c ®Þnh R P 3R ®­îc sè chØ c¸c m¸y ®o: C V1 chØ 2V , V2chØ 6V , A V A V D M 2 1 chØ 6mA 3R R N *T×m ®­îc ®iÖn trë cña v«n kÕ: Q U v2 RV= = 1000( ). IV 2 UV1 * X¸c ®Þnh IV1 = = 0,002(A). RV * X¸c ®Þnh ®­îc chiÒu dßng ®iÖn ®i tõ P ®Õn Q vµ do m¹ch ®èi xøng nªn I2 = I4 ; I1 = I3 * I1= IV1+I2 I1 - I2 = 0,002A, I1 + I2= 0,006. TÝnh I2, I1 * Ta cã UPQ=UPC + UCQ=UV1 thay vµo tÝnh ®­îc: - I1R + I23R = 1 R. *Më réng: - NÕu thay ®æi sè chØ cña V1 lµ 1V th× bµi to¸n sÏ ®i ®Õn mét ®iÒu v« lÝ. Bµi tËp 2: Cã mét ampekÕ, hai v«n kÕ gièng nhau vµ bèn ®iÖn trë gåm hai lo¹i mµ gi¸ trÞ cña chóng gÊp bènlÇn nhau ®­îc m¾c víi nhau nh­ h×nh 8
  9. vÏ. SèchØ cña c¸c m¸y ®o lµ 1V, 10V vµ 20mA. a) CMR c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua bèn ®iÖn + - trë trªn chØ cã hai gi¸ trÞ? b) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña c¸c ®iÖn trë m¾c trong V1 A m¹ch? C A B * H­íng dÉn: V2 a) *T­¬ng tù, h­íng dÉn häc sinh c¸ch x¸c ®Þnh c¸ch m¾c c¸c ®iÖn trë vµ sè ®o cña c¸c D dông cô ®o, tõ ®ã vÏ h×nh. * Khi ®ã V1 chØ 10V, V2 chØ 1V vµ A chØ + - 20mA. * Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®­îc V A U 1 R = 500 I 2 2 (mA) 4R V 2 I1 R C I3 RV A B * U = RI + 4RI = 4RI + RI AB 1 3 2 4 V 2 R I2 4R I4 D * Tõ ®ã h­íng dÉn häc sinh chøng minh ®­îc : I1 = I4, I2 = I3 VËy c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua 4 ®iÖn trë trªn chØ cã hai gi¸ trÞ b) * V× I1 + I2 = Ia = 20mA. Tõ ®ã h­íng dÉn häc sinh tÝnh I1 vµ I2: I1 = 11mA vµ I2 = 9mA. * XÐt m¹ch vßng ACD: UAD = UAC + UCD thay sè vµo tÝnh ®­îc: R = 40 vµ 4R = 160  Bµi tËp 3: r1 r2 Hai côm d©n c­ dïng chung mét tr¹m ®iÖn, ®iÖn A C trë t¶i ë hai côm b»ng nhau vµ b»ng R (nh­ h×nh vÏ), K K c«ng suÊt ®Þnh møc ë mçi côm lµ P0 b»ng 48,4 KW, 1 2 hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc ë mçi côm lµ Uo , hiÖu ®iÖn R thÕ hai ®Çu tr¹m lu«n ®­îc duy tr× lµ U0. Khi chØ côm R I dïng ®iÖn (chØ K1 ®ãng) th× c«ng suÊt tiªu thô ë côm I lµ B D P1 = 40 KW, khi chØ côm II dïng ®iÖn (chØ K2 ®ãng) th× c«ng suÊt tiªu thô ë côm II \lµ P2 = 36,6 KW. 1) H·y t×m biÓu thøc liªn hÖ gi÷a r1, r2 vµ R? 2) Khi c¶ hai côm dïng ®iÖn th× tæng c«ng suÊt tiªu thô trªn hai côm lµ bao nhiªu? * H­íng dÉn: * Khi chØ côm I dïng ®iÖn( chØ K1 ®ãng): 9
  10. 2 U0 + C«ng suÊt ®Þnh møc trªn mçi côm: P0= (1) R 2 U1 + Khi ®ã c«ng suÊt tiªu thô trªn côm I: P1 = (2)( U1lµ hiÖu ®iÖn thÕ trªn côm R I khi chØ côm I dïng ®iÖn) U P 1 + Tõ (1) vµ (2) ta cã: 1 1 U0 P0 1,1 U1 U0 U1 R 1 + Theo bµi ra ta cã: r1 0,1R R R r1 U0 R r1 1,1 * Khi chØ côm II dïng ®iÖn( chØ K2 ®ãng): 2 U2 + Khi ®ã c«ng suÊt tiªu thô trªn côm II: P2 = (3)( U2lµ hiÖu ®iÖn thÕ trªn côm R II khi chØ côm II dïng ®iÖn) U P 1 + Tõ (1) vµ (3) ta cã: 2 2 U0 P0 1,15 R U2 + Theo bµi ra ta cã: r2 0,05R R r1 r2 U0 *Khi c¶ hai côm dïng ®iÖn (K1 vµ K2 ®Òu ®ãng) ta cã ®iÖn trë toµn m¹ch RM: R R r2 R R r2 + RM = r1+ 0,6122R . §iÖn trë ®o¹n m¹ch AB: RAB = 0,5122R 2R r2 2R r2 U R 0,5122 + Ta cã: AB AB U0 RM 0,6122 * Gäi c«ng suÊt tiªu thô trªn côm I khi c¶ hai côm dïng ®iÖn lµ PI ta cã: 2 2 PI U AB 0,5122 + 2 2 PI 33,88 (KW) P0 U0 0,6122 U R 1 U 0,5122 1 + Ta cã: CB CB . 0,7968 U AB R r2 1,05 U0 0,6122 1,05 * Gäi c«ng suÊt tiªu thô trªn côm II khi c¶ hai côm dïng ®iÖn lµ PII ta cã 2 PII UCB 2 + 2 0,7968 PII 30,73 (KW) P0 U0 * VËy khi c¶ hai côm dïng ®iÖn th× tæng c«ng suÊt tiªu thô trªn hai côm lµ: P = PI + PII P = 64,61(KW) 10
  11. Sù phô thuéc cña ®iÖn trë vµ chiÒu dµi, tiÕt diÖn vµ vËt liÖu lµm d©y dÉn BiÕn trë I. KiÕn thøc cÇn nhí. 1. §iÖn trë cña d©y dÉn tØ lÖ thuËn víi chiÒu dµi d©y dÉn, víi ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu lµm d©y dÉn, tØ lÖ nghÞch víi tiÕt diÖn cña d©y dÉn. l R = S 2 . BiÕn trë lµ lµ ®iÖn trë cã thÓ thay ®æi ®­îc trÞ sè vµ sö dông ®Ó ®iÒu chØnh c­êng ®é dßng ®iÖn. III. C¸c vÝ dô VÝ dô 1. Trªn mét biÕn trë cã ghi 25 - 1A. a) Con sè 25 - 1A cho biÕt ®iÒu g× ? HiÖu ®iÖn thÕ lín nhÊt ®­îc phÐp ®Æt vµo hai ®Çu biÕn trë lµ bao nhiªu ? b) BiÕn trë lµm b»ng nicom cã ®iÖn trë suÊt 1.1.10-6m, cã chiÒu dµi 24m . TÝnh tiÕt diÖn cña d©y dÉn dïng lµm biÕn trë ? VÝ dô 2. Mét d©y dÉn lµm b»ng Constantan cã ®iÖn trë suÊt = 0.5.10 -6 m, cã chiÒu dµi l = 20m vµ cã tiÕt diÖn ®Òu S = 0.4mm2. a) Con sè = 0.5.10-6 m cho biÕt ®iÒu g× ? b) TÝnh ®iÖn trë cña d©y dÉn ®ã. VÝ dô 3. §Æt vµo hai ®Çu mét cuén d©y dÉn lµm b»ng ®ång mét hiÖu ®iÖn thÕ U = 17V th× c­êng ®é dßng ®iÖn qua d©y dÉn lµ I = 5A. BiÕt tiÕt diÖn cña d©y dÉn lµ 1.5 mm, ®iÖn trë suÊt lµ 1.7.1-8 m . TÝnh chiÒu dµi cña d©y dÉn. VÝ dô 4. Mét d©y dÉn lµm b»ng ®ång dµi 30m, cã tiÕt diÖn 1.5mm2 ®­îc m¾c vµo hiÖu ®iÖn thÕ 30.8V. TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua d©y dÉn nµy, biÕt = 1.7.10-8m VÝ dô 5. Mét bãng ®Ìn cã ghi 18V - 1A m¾c nèi tiÕp víi mét biÕn trë con ch¹y ®Ó sö dông víi hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng ®æi 24V. a) §iÒu chØnh ®Ó biÕn trë cã gi¸ trÞ Rb = 12. TÝnh to¸n vµ nªu nhËn xÐt vÒ ®é s¸ng cña bãng ®Ìn. b) Hái ph¶i ®iÒu chØnh biÕn trë cã gi¸ trÞ bao nhiªu ®Ó ®Ìn s¸ng b×nh th­êng ? VÝ dô 6. Hai bãng ®Ìn cã cïng hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc lµ U1 = U2 =6V, khi s¸ng b×nh th­êng c¸c bãng ®Ìn cã ®iÖn trë t­¬ng øng lµ R 1 = 6 vµ R2= 12 . CÇn m¾c hai bãng nµy víi mét biÕn trë vµo hiÖu ®iÖn thÕ U = 9V ®Ó hai bãng s¸ng b×nh th­êng. VÏ s¬ ®å m¹ch ®iÖn trªn vµ tÝnh ®iÖn trë cña biÕn trë ®ã. III. C¸c bµi tËp 11
  12. Bµi 1. Mét biÕn trë con ch¹y cã ®iÖn trë lín nhÊt lµ 50. D©y ®iÖn trë cña biÕn trë lµ mét hîp kim nicr«m cã tiÕt diÖn 0,11mm2 vµ ®­îc cuèn ®Òu xung quanh mét lâi sø trßn cã ®­êng kÝnh 2,5cm. a) TÝnh sè vßng d©y cña biÕn trë nµy. b) BiÕt c­êng ®é dßng ®iÖn lín nhÊt mµ day nµy cã thÓ chÞu ®­îc lµ 1,8A. Hái cã thÓ ®Æt vµo hai ®Çu d©y cè ®Þnh cña biÕn trë mét hiÖu ®iÖn thÕ lín nhÊt lµ bao nhiªu ®Ó biÕn trë kh«ng bÞ háng. Bµi 2. Mét bãng ®Ìn cã ghi 18V - 1A m¾c nèi tiÕp víi mét biÕn trë con ch¹y ®Ó sö dông víi nguån ®iÖn cã hiÖu ®iÖn thÕ kkh«ng ®æi 24V. a) §iÒu chØnh biÕn trë ®Õn gi¸ trÞ Rb = 12. H·y tÝnh to¸n vµ nªu nhËn xÐt vÒ ®é s¸ng cña bãng ®Ìn. b) Hái ph¶i ®iÒu chØnh biÕn trë cã gi¸ trÞ ®iÖn trë bao nhiªu ®Ó ®Ìn cã thÓ s¸ng b×nh th­êng. Bá qua ®iÖn trë c¸c d©y nèi. Bµi 3. Cã hai bãng ®Ìn mµ khi s¸ng b×nh th­êng cã ®iÖn trë t­¬ng øng lµ R 1= 16 vµ R2 = 12 . Dßng ®iÖn ch¹y qua hai ®Ìn ®Òu cã c­êng ®é ®Þnh møc lµ I = 0,8A . Hai ®Ìn nµy ®­îc m¾c nèi tiÕp víi nhau vµ víi mét biÕn trë vµo hai ®Çu ®o¹n m¹ch cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 28,4V. a) TÝnh ®iÖn trë cña biÕn trë ®Ó hai ®Ìn s¸ng b×nh th­êng. b) Khi ®Ìn s¸ng b×nh th­êng, sè vßng d©y cña biÕn trë cã dßng ®iÖn ch¹y qua chØ b»ng 75% so víi tæng sè vßng d©y cña biÕn trë. TÝnh ®iÖn trë cña biÕn trë ? Bµi 4. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. AB lµ mét biÕn trë cã con ch¹y C. Lóc ®Çu ®Èy con ch¹y C vÒ ®iÓm A ®Ó biÕn trë cã ®iÖn trë lín nhÊt. C a) Khi dÞch chuyÓn con ch¹y C vÒ phÝa B th× ®é s¸ng cña bãng ®Ìn thay ®æi nh­ thÕ nµo? Gi¶i thÝch? A B BiÕt ®iÖn trë cña bãng ®Ìn lµ R§ = 18 . §iÖn trë toµn phÇn cña biÕn trë lµ 42 vµ con ch¹y C ë ®iÓm chÝnh gi÷a AB. HiÖu ®iÖn thÕ do nguån cung cÊp lµ 46,8V. TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn khi ®ã? Bµi 5. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ, trong ®ã bãng ®Ìn cã hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc 24V vµ c­êng ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc 0,6A ®­îc m¾c víi mét biÕn trë con ch¹y ®Ó sö dông víi nguån ®iÖn cã hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng ®æi 30V. a) §Ó ®Ìn s¸ng b×nh th­êng th× ph¶i ®iÒu chØnh biÕn trë cã ®iÖn trë lµ bao nhiªu? Bá qua ®iÖn trë ë d©y nèi. b) NÕu biÕn trë cã ®iÖn trë lín nhÊt lµ 40 th× khi ®Ìn s¸ng b×nh th­êng dßng ®iÖn ch¹y qua bao nhiªu phÇn tr¨m ( %) tæng sè vßng d©y cña biÕn trë? 12
  13. §iÖn n¨ng, c«ng vµ c«ng suÊt, §Þnh luËt Jun - Len- X¬ I. KiÕn thøc cÇn nhí 1. Sè o¸t (W) ghi trªn mçi dông cô ®iÖn cho biÕt c«ng suÊt ®Þnh møc cña mçi dông cô ®ã. Khi ë hai ®Çu mét dông cô ®iÖn cã hiÖu ®iÖn thÕ b»ng hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc th× nã ho¹t ®éng b×nh th­êng vµ c«ng suÊt tiªu thô b»ng c«ng suÊt ®Þnh møc. 2. C«ng thøc tÝnh c«ng suÊt ®iÖn. U 2 P = UI = I2R = R 3. §iÖn n¨ng lµ n¨ng l­îng cña dßng ®iÖn. 4. C«ng cña dßng ®iÖn s¶n ra trong mét m¹ch ®iÖn lµ sè ®o l­îng ®iÖn n¨ng chuyÓn ho¸ thµnh c¸c d¹ng n¨ng l­îng kh¸c. A = P.t = UIt * Mçi sè ®Õm cña c«ng t¬ ®iÖn cho biÕt l­îng ®iÖn n¨ng ®· sö dông trong 1 giê. 1 sè = 1kWh = 3 600 000 J 5. §Þnh luËt Jun-Len x¬. Q = I2Rt * 1 Jun = 0.24 calo 1 calo = 4.18 Jun III. C¸c vÝ dô VÝ dô 1. Trªn mét bãng ®Ìn cã ghi 6V - 3W. a) Cho biÕt ý nghÜa c¸c con sè nµy ? b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc qua bãng ®Ìn ? c) TÝnh ®iÖn trë cña bãng ®Ìn khi nã s¸ng b×nh th­êng ? VÝ dô 2. Khi m¾c mét bãng ®Ìn vµo hiÖu ®iÖn thÕ 30V th× dßng ®iÖn ch¹y qua nã cã c­êng ®é 0,75A. a) TÝnh ®iÖn trë vµ c«ng suÊt ®iÖn cña bãng ®Ìn khi ®ã. b) TÝnh nhiÖt l­îng táa ra ë d©y tãc bãng ®Ìn trong thêi gian 30 phót ? c) NÕu dïng bãng ®Ìn nµy víi hiÖu ®iÖn thÕ 36V th× c«ng suÊt tiªu thô cña bãng ®Ìn lµ bao nhiªu? VÝ dô 3. Mét bãng ®Ìn d©y tãc cã ghi 220V- 100W vµ mét bµn lµ cã ghi 220V - 400W cïng ®­îc m¾c vµo æ lÊy ®iÖn 220V ë gia ®×nh. a) TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch nµy. b) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc cña mçi bãng ®Ìn 13
  14. b) H·y chøng tá r»ng c«ng suÊt cña ®o¹n m¹ch b»ng tæng c«ng suÊt cña ®Ìn vµ cña bµn lµ. c) TÝnh ®iÖn n¨ng tiªu thô cña hai thiÕt bÞ trªn trong thêi gian 45 phót? VÝ dô 4. Cho 2 bãng ®Ìn lÇn l­ît cã nghi : 120V - 40W vµ 120V - 60W. Trong hai tr­êng hîp sau, tÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn qua mçi ®Ìn vµ cho biÕt ®Ìn nµo s¸ng h¬n? a) Hai ®Ìn m¾c song song vµo m¹ch ®iÖn 120V. b) Hai ®Ìn m¾c nèi tiÕp vµo m¹ch ®iÖn 240V. IV. C¸c vÝ bµi tËp Bµi 1. Trªn mét Êm ®iÖn cã ghi 220V - 770W. a) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc cña Êm ®iÖn. b) TÝnh ®iÖn trë cña Êm khi ho¹t ®éng b×nh th­êng. c) Dïng Êm nµy ®Ó nÊu n­íc trong thêi gian 30 phót ë hiÖu ®iÖn thÕ 220V . TÝnh ®iÖn n¨ng tiªu thô cña Êm. Bµi 2. Trªn hai bãng ®Ìn cã ghi 110V- 60W vµ 110V- 75W. a) BiÕt t»ng d©y tãc cña hai bãng ®Ìn nµy ®Òu b»ng v«nfam vµ cã tiÕt diÖn b»ng nhau. Hái d©y tãc cña ®Ìn nµo cã ®é dµi lín h¬n vµ lín h¬n bao nhiªu lÇn? b) Cã thÓ m¾c hai bãng ®Ìn nµy nèi tiÕp víi nhau vµo hiÖu ®iÖn thÕ 220V ®­îc kh«ng? T¹i sao? Bµi 3. Trªn nh·n cña mét ®éng c¬ ®iÖn cã ghi 220V - 850W. a) TÝnh c«ng cña dßng ®iÖn thùc hiÖn trong 45 phót nÕu ®éng c¬ ®­îc dïng ë hiÖu ®iÖn thÕ 220V. b) NÕu hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo ®éng c¬ chØ lµ 195V th× ®iÖn n¨ng tiªu thô trong 45 phót lµ bao nhiªu? Bµi 4. Trªn mét bãng ®Ìn d©y tãc cã ghi 220V - 100W. a) TÝnh ®iÖn n¨ng sö dông trong 30 ngµy khi th¾p s¸ng b×nh th­êng bãng ®Ìn nµy mçi ngµy 6 giê. b) M¾c nèi tiÕp bãng trªn ®©y víi mét bãng ®Ìn d©y tãc kh¸c cã ghhi 220V - 75W vµ hiÖu ®iÖn thÕ 220V. TÝnh c«ng suÊt tiªu thô cña mçi ®Ìn vµ cña c¶ m¹ch. Coi ®iÖn trë cña c¸c bãng ®Ìn lµ kh«ng ®æi. Bµi 5. Mét d©y dÉn lµm b»ng v«nfam cã p = 5,5. 10-8 .m, ®­êng kÝnh tiÕt diÖn d = 1mm vµ chiÒu dµi lµ l = 40m, ®Æt d­íi hiÖu ®iÖn thÕ U = 24V. a) TÝnh ®iÖn trë cña d©y. b) TÝnh nhiÖt l­îng to¶ ra trªn d©y trong thêi gian 40 phót theo ®¬n vÞ jun vµ calo. 14
  15. Bµi 6. D©y xo¾n cña mét bÕp ®iÖn dµi 12m , tiÕt diÖn 0,2mm2 vµ ®iÖn trë suÊt p = 1,1.10-6 .m. a) TÝnh ®iÖn trë cña d©y xo¾n. b) TÝnh nhiÖt l­îng to¶ ra trong 10 phót khi m¾c bÕp ®iÖn vµo hiÖu ®iÖn thÕ 220V. c) Trong thêi gian 10 phót, bÕp nµy cã thÓ ®un s«i bao nhiªu lÝt n­íc tõ nhiÖt ®é 25oC. Cho nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J / Kg.K. Bá qua mäi sù mÊt mÊt nhiÖt. Bµi 7. Mét Êm ®iÖn cã ghi 220V - 600W ®­îc sö dông víi hiÖu ®iÖn thÕ ®óng 220V ®Ó ®un s«i 2,2lÝt n­íc Tõ nhiÖt ®é ban ®Çu lµ 27oC. Bá qua nhiÖt l­îng lµm nãng vá Êm vµ nhiÖt l­îng to¶ vµo m«i tr­êng. TÝnh thêi gian ®un s«i n­íc. Bµi 8. Mét bÕp ®iÖn ho¹t ®éng liªn tôc trong 1 giê 30 phót ë hiÖu ®iÖn thÕ 220V. Khi ®ã sè chØ cña c«ng t¬ ®iÖn t¨ng thªm 2 sè. TÝnh ®iÖn n¨ng mµ bÕp ®iÖn sö dông, c«ng suÊt cña bÕp ®iÖn vµ c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua bÕp trong thêi gian trªn ? Bµi 9. Trªn mét bãng ®Ìn d©y tãc cã ghi 220V - 100W. a) TÝnh ®iÖn n¨ng bãng ®Ìn sö dông trong 30 ngµy, mçi ngµy 4 tiÕng. b) M¾c nèi tiÕp bãng ®Ìn trªn víi mét bãng ®Ìn kh¸c cã ghi 220V - 75W vµo hiÖu ®iÖn thÕ 220V. TÝnh c«ng suÊt tiªu thô cña mçi bãng vµ cña c¶ m¹ch. Coi ®iÖn trë cña c¸c bãng ®Ìn lµ kh«ng ®æi. 15
  16. Bµi tËp tæng hîp phÇn ®iÖn häc Bài 1 .Cho mạch điện như hình vẽ,trong đó R là điện trở toàn phần của một biến trở,Rb là điện trở của một bếp điện. R Biết Rb = , điện trở của các dây nối K 2 và khoá K không đáng kể.Đặt vào hai đầu A B Hiệu điện thế không đổi U. Con chạy C nằm ở chính C giữa của biến trở. a ) Khoá K đóng .Tính hiệu suất của mạch điện. U Xem công suất tiêu thụ trên bếp là công suất có ích. b ) Mắc thêm một đèn loại 12V – 8W song song với đoạn mạch AC của biến trở đồng thời mở khoá K. Hỏi hiệu điện thế U và điện trở R thoả mãn điều kiện nào để đèn sáng bình thường. Bµi gi¶i a,Khóa K đóng mạch được vẽ lại R/2 R/2 R A C b B R .R b R Điện trở của đoạn mạch CB: R 2 CB R 4 R 2 b 3 Điện trở tương đương của đoạn mạch: RAB = RAC+RCB = R 4 U 4U Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = = RAB 3R 4U 2 Công suất tiêu thụ của toàn mạch: P = U.I = 3R 1 Hiệu điện thế hai đầu bếp điện: U = I.R = U CB CB 3 2 2 UCB 2U Công suất tiêu thụ của bếp điện: Pb = = Rb 9R P Hiệu suất: H = b » 0,167 Þ H = 16,7% P b, Khóa K mở và mắc đèn mạch được vẽ lại R/2 A C Rb B Rđ Đèn sáng bình thường nên UAC = Uđ = 12V Þ UCB = U – 12 Pd 2 Cường độ dòng điện qua đèn: Iđ = = A Ud 3 16
  17. 2 U U 2 12 U - 12 R Dòng điện qua mạch chính : I = + AC = CB Û + = Þ U = + 24 R R R 3 Rb 3 3 2 2 2 BÀI 2: Hai bóng đèn Đ1 và Đ2 có kí hiệu lần lượt là 2,5V - 1W và 6V- 3W, được mắc như hình vẽ. Biết rằng các bóng đèn sáng bình thường. Tính: a. Hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đoạn mạch. R b. Điện trở Rx và điện trở của mạch điện MN Đ M x 1 N Đ Bµi gi¶i 2 a: Các bóng đèn sáng bình thường nghĩa là sáng đúng định mức, U và I qua đèn phải bằng U và I định mức của các bóng đèn. vậy hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch là : UMN = U2 = 6 (V) b. gọi U1 và UR là hiệu điện thế đặt vào đèn Đ1 và điện trở Rx ta có : UMN = U1 + UR UR = UMN - U1 = 6 – 2,5 = 3,5 (V) P1 1 Dòng điện qua Rx cũng là dòng điện qua Đ1: I1 0,4(A) ; U1 2,5 U R 3,5 RX 8,75() I1 0,4 Gọi R1 , R2 là điện trở của đèn Đ1 , Đ2 2 2 2 2 U1 2,5 U2 6 RX R1 .R2 8,75 6,25 .12 R1 6,25(); R2 12(); R 6,7() P1 1 P2 3 RX R1 R2 8,75 6,25 12 R1 R2 Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ: A Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là không đổi. U B a. Chứng minh rằng: Nếu dòng điện qua am pe kế IA = 0 R3 R4 R R C D thì 1 = 3 . A R2 R4 b. Cho U = 6V, R1 = 3 , R2 = R3 = R4 = 6 . Điện trở am pe kế nhỏ không đáng kể. Xác định chiều dòng điện qua ampe kế và số chỉ của nó? c. Thay am pe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Hỏi vôn kế chỉ bao nhiêu? cực dương của vôn kế mắc vào điểm C hay D. Bµi gi¶i Gọi dòng điện qua các điện trở R 1, R2, R3, R4; và am pe kế tương ứng là: I 1, I2, I3, I4 và IA. U a) Theo bài ra IA = 0 nên I1 = I3 = ; I2 = I4 = U (1) R1 R3 R2 R4 17
  18. Ta có UCD = UA = IARA = 0 UAC = UAD hay I1R1 = I2R2 (2) U.R1 U.R2 R R R R R R Từ (1) và (2) ta có: 1 2 3 4 1 3 R1 R3 R2 R4 R1 R3 R2 R4 R1 R2 R2 R4 b) Vì RA = 0 nên ta chập C với D. mạch điện có dạng: (R1 // R2) nt(R3 // R4) I1 R1 C I3 R3 R R 3.6 Ta có: R12 = 1 2 2 ; R34 = R1 R2 3 6 R R A 3 4 6.6 3 A B R3 R4 6 6 I2 R2 I4 R4 U Hiệu điện thế trên R12: U12 = = 2,4V R12 D R12 R34 U 2,4 cường độ dòng điện qua R1 là I1 = 12 0,8A R1 3 Hiệu điện thế trên R34: U34 = U U12 = 3,6V U 3,6 cường độ dòng điện qua R3 là I3 = 34 0,6A R3 6 Vì I3 < I1 dòng điện qua am pe kế có chiều từ C D. Số chỉ của am pe kế là: IA = I1 - I3 = 0,8 - 0,6 = 0,2A c) Theo bài ra RV = ∞ nối vào C, D thay cho am pe kế khi đó: mạch điện có dạng: (R1 nt R3) // (R2 nt R4) U 6 2 U 6 I1 = I3 = A; I2 = I4 = = 0,5A R1 R3 3 6 3 R2 R4 6 6 2 Hiệu điện thế trên R1: U1 = I1R1 = .3 = 2V 3 Hiệu điện thế trên R2: U2 = I2R2 = 0,5.6 = 3V Ta có U1 + UCD = U2 UCD = U2 - U1 = 1V Vôn kế chỉ 1V cực dương vôn kế mắc vào C Bài 4: Một "hộp đen" có 3 đầu ra, bên trong chứa một mạch điện gồm một nguồn điện lý tưởng (không có điện trở trong) và một điện trở R chưa biết giá trị. Nếu mắc một điện trở R0 đã biết giữa hai đầu 1 và 2 thì dòng điện qua điện trở này là I12 0. Nếu mắc R0 vào giữa hai đầu 1 và 3 thì dòng điện qua nó là I13 0, đồng thời I13 I12. Còn khi mắc R0 vào giữa hai đầu 2 và 3 thì không có dòng điện đi qua. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện trong "hộp đen", xác định hiệu điện thế của nguồn điện và giá trị điện trở R trong "hộp đen". Bµi gi¶i - Căn cứ vào các điều kiện bài ra ta có sơ đồ mạch điện của "hộp đen" như hình vẽ: _ - Ta có: I12 =U/R0 (1); + R U 1 3 I13 = U/(R + R0) (2) và I23 = 0 (3); 2 18
  19. - Từ (1) và (2) ta tìm được: U = I12.R0 và R = R0.(I12 - I13)/I13 ; Bài 5 Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở trong mạch có giá trị chưa biết. Khi mắc nguồn điện có hiệu điên thế U không đổi vào hai điểm A và C hoặc hai điểm B và D thì công suất toả nhiệt trong mạch là như nhau và bằng P. Khi mắc nguồn điện trên vào hai điểm B và C hoặc hai điểm A và D thì công suất toả nhiệt trong mạch cũng như nhau và bằng 2P. Hỏi khi mắc nguồn trên vào hai điểm C và D thì công suất toả nhiệt trong mạch là bao nhiêu (tính theo P)? Bµi gi¶i 2 - Công suất của mạch điện: P U / R ; vì PAC PBD RAC RBD ; - Gọi các điện trở là R1 , R2 , R3 và R4 , ta có: C R1(R2 R3 R4) R3 (R1 R2 R4 ) RAC RBD ; 1 4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 A B khai triển và rút gọn ta có R1 R3 . - Tương tự như trên ta có: RBC RAD R 2 R4 . 2 3 2 2 - Theo bài ra: P U / RAC và 2P U / RAD RAC 2RAD . D R1(R1 2R2 ) R2 (2R1 R2 ) 2 2 Vậy : 2. R1 2R1R2 2R2 0 (*) 2(R1 R2 ) 2(R1 R2 ) Giải PT (*) với ẩn số R1 và loại nghiệm âm ta được: R1 R2 (1 3) . U 2 U 2 PCD ; vì U = const nên : PCD .RCD PAC .RAC hay : RCD (R1 R2 ) / 2 2 3 P .P CD 2 3 Bµi 6 : M¹ch ®iÖn cã s¬ ®å nh­ h×nh vÏ . trong ®ã R1 = 12  R2 = R3 = 6  ; UAB 12 v RA 0 ; Rv rÊt lín. A R1 R3 B a. TÝnh sè chØ cña ampekÕ, v«n kÕ vµ c«ng suÊt thiªu thô ®iÖn cña ®o¹n m¹ch AB. b. §æi am pe kÕ, v«n kÕ cho nhau . v Th× am pe kÕ vµ v«n kÕ chØ gi¸ trÞ bao nhiªu. TÝnh c«ng suÊt cña ®o¹n m¹ch ®iÖn khi ®ã. v Bµi gi¶i: 12.6 R1 // R2 nt R3 R = R1,2 + R3 = 6 = 10 12 6 U C­êng ®é dßng tm I = = 1,2 A R TÝnh U3 = I . R3 = 7,2 v v«n kÕ chØ 7,2 v U1,2 = I R1,2 = 1,2 . 4 = 4,8 v 19
  20. U 2 I2 = = 0,8 A -> am pe kÕ chØ IA = 0,8 A P = UI = 14, 4 w R2 U 2 c. ( R1nt R3) // R2 I1,3 = = A R1,3 3 + U3 = I3 . R3 = 4 v v«n kÕ chØ 4 v U 2 8 + IA = I2 = 2A -> I = I1,3 + I2 = 2 (A) R2 3 3 8 + P = U . I = 12 = 32 (w) 3 C©u 2: Cho c¸c dông cô sau: mét nguån ®iÖn cã hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng ®æi U = 12v hai bãng ®Ìn D1 ( 6 v - 0,4 A) §2 ( 6v - 0,1A) vµ mét biÕn trë Rb. a. cã thÓ m¾c chóng thµnh m¹ch nh­ thÕ nµo ®Ó hai ®Ìn ®Òu s¸ng b×nh th­êng vÏ s¬ ®å m¹ch vµ tÝnh ®iÖn trë cña biÕn trë t­¬ng øng víi mçi c¸ch m¾c ®ã. b. TÝnh c«ng suÊt tiªu thô cña biÕn trë øng víi mçi s¬ ®å. Tõ ®ã suy ra dïng s¬ ®å nµo cã lîi h¬n. bµi gi¶i: a. cã thÓ m¾c theo 2 s¬ ®å + S¬ ®å 1: A §1 C §2 B U 12 §Ó U1 = U2Rx = 6 v Rx 2 2 1 1 1 R2Rx = R1 = 15  §2 15 60 Rx Rx = 20  A C §1 U 2 62 Pb = = = 1,8 w Rx 20 1 1 1 * S¬ ®å 2 : U1,,2 =Ux' = 6v R'x = R12 -> R'x = 12  P'x = R' x 15 60 6 2 = 3 w 12 b. So s¸nh Px vµ P'x ë hai s¬ ®å P'x > Px ( 3w > 1,8 w) nªn ta chän s¬ ®å 1( c«ng xuÊt to¶ nhiÖt trªn Rx lµ v« Ých). Bµi 7: 1. §Æt mét qu¶ cÇu trung hoµ ®iÖn ®­îc treo b»ng d©y t¬ m¶nh vµo chÝnh gi÷a hai b¶n kim lo¹i tÝch ®iÖn tr¸i dÊu nhau. BiÕt qu¶ cÇu kh«ng thÓ ch¹m hai b¶n kim lo¹i. Qu¶ cÇu cã ®øng yªn hay kh«ng nÕu: a. Hai b¶n cã ®iÖn tÝch b»ng nhau. b. Mét b¶n cã ®iÖn tÝch lín h¬n. 2. Cho s¬ ®å (h×nh vÏ 3). R=4  ; R1 lµ ®Ìn 6V – 3W; R2 lµ biÕn trë; UMN kh«ng ®æi b»ng 10V. 20
  21. a. X¸c ®Þnh R2 ®Ó ®Ìn s¸ng b×nh th­êng.b. X¸c ®Þnh R2 ®Ó c«ng suÊt tiªu thô cña R2 lµ cùc ®¹i. c. X¸c ®Þnh R2 ®Ó c«ng suÊt tiªu thô cña m¹ch song song cùc ®¹i. M N R R1 A B R2 Bµi gi¶i : a. Do h­ëng øng nªn ë qu¶ cÇu xuÊt hiÖn c¸c ®iÖn tÝch. C¸c lùc hót vµ ®Èy gi÷a c¸c ®iÖn tÝch vµ c¸c b¶n cùc c©n b»ng nhau nªn qu¶ cÇu vÉn ë vÞ trÝ cò. b. Khi b¶n d­¬ng tÝch ®iÖn lín h¬n, th× c¸c lùc hót vµ ®Èy tõ hai b¶n lªn qu¶ cÇu kh«ng cßn c©n b»ng nhau. KÕt qu¶ lµ lùc hót cña b¶n d­¬ng lín h¬n nªn qu¶ cÇu bÞ hót vÒ phÝa b¶n d­¬ng. HiÖn t­îng x¶y ra t­¬ng tù nÕu b¶n ©m tÝch ®iÖn lín h¬n (qu¶ cÇu bÞ hót vÒ phÝa b¶n ©m. (Häc sinh tù vÏ h×nh minh ho¹) 2. a. Khi ®Ìn s¸ng b×nh th­êng th×: UR2 = 6V ; I2 = I – I1. Víi I =(U0+Ud) R 2 = 12  2 b. TÝnh RMN theo R2; I theo R2 vµ I2 theo R2 ta cã: P2 = I2 .R2. P 2 = 225 3 2 4( R2 ) R2 P2 cùc ®¹i khi R2 = 3 c. + §Æt ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®o¹n m¹ch song song lµ x th× c«ng suÊt tiªu thô 2 2 cña ®o¹n m¹ch nµy lµ:PAB = x.I = x. 10/(4+x) Khi ®ã: PAB cùc ®¹i khi x = 4 . VËy: R2 = 6 «m. Bµi 8 Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh d­íi, cã hai c«ng t¾c K1 vµ K2, biÕt c¸c ®iÖn trë R1 = 12,5 ; R2 = 4, R3 = 6. HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n m¹ch UMN = 48,5(V) K2 a) K1 ®ãng, K2 ng¾t, t×m c­êng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn trë b) K1 ng¾t, K2 ®ãng, c­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch lóc nµy lµ 1A. TÝnh R4 R2 c) K1 vµ K2 cïng ®ãng. TÝnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña c¶ m¹ch R3vµ c­êng ®é dßng ®iÖn cña m¹ch chÝnh. 21
  22. Bµi gi¶i a) Khi K1 ®ãng, K2 ng¾t, m¹ch ®iÖn cã R1 vµ R2 m¾c nèi tiÕp. VËy dßng ®iÖn qua ®iÖn trë lµ : U 48,5 I MN 2,94(A) R1 R 2 12,5 4 b) Khi K1 ng¾t, K2 ®ãng. M¹ch ®iÖn gåm R1, R4 vµ R3 m¾c nèi tiÕp víi nhau U MN 48,5 -> §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng R1,4,3 = R1 + R4 + R3 = 48,5 I 1 VËy ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng R1,4,3 = 48,5 => R4 = R143 – R1 – R3 = 48,5 – 12,5 – 6 = 30 c) Khi K1 vµ K2 cïng ®ãng m¹ch ®iÖn gåm R1nt {R2 //(R3 nt R4)} R 2 .R3,4 4.36 Ta cã : R3,4 = R3 + R4 = 6 + 30 = 36 => R 2,3,4 3,6Ω R 2 R3,4 4 36 §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch lµ :RMN = R1 + R234 = 12,5 + 3,6 = 16,1 U 48,5 C­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh lµ : I MN ~ 3A R MN 16,1 Bài 9 Cho mạch điện có sơ đồ sau. Biết UAB = 12V không đổi, R1 = 5 ; R2 = 25 ; R3 = 20 . Nhánh DB có hai điện trở giống nhau và bằng r, khi hai điện trở r mắc nối tiếp vôn kế V chỉ giá trị U1, khi hai điện trở r mắc song song vôn kế V chỉ giá trị U2 = 3U1 : R1 C R2 1) Xác định giá trị của điện trở r ? ( vônkế có R = ) 2) Khi nhánh DB chỉ có một điện trở r, vônkế V chỉ giá trị bao nhiêu ? A V 3) Vônkế V đang chỉ giá trị U1 ( hai điện trở r R3 D r nối tiếp ). Để V chỉ số 0 chỉ cần : + Hoặc chuyển chỗ một điện trở, đó là điện trở nào r và chuyển nó đi đâu trong mạch điện ? + Hoặc đổi chỗ hai điện trở cho nhau, đó là những điện trở nào ? Bµi gi¶i : 1) Do vônkế có điện trở vô cùng lớn nên ta có cách mắc ( R1 nt R2 ) // ( R3 nt 2r ) . Ta tính được cường độ dòng điện qua điện trở R1 là I1 = 0,4A; cường độ dòng điện U AB 12 qua R3 là I3 = R3 2r 20 2r 12.20 4r 200 UDC = UAC - UAD = I1.R1 - I3.R3 = 0,4.5 - = (1) 20 2r 20 r r Ttự khi hai điện trở r mắc song song ta có cách mắc là ( R1 nt R2 ) // ( R3 nt ) ; lý 2 luận như trên, ta có: 2r 400 U’DC = (2) . Theo bài ta có U’DC = 3.UDC , từ (1) & (2) một phương 40 r trình bậc 2 theo r; giải PT này ta được r = 20 ( loại giá trị r = - 100 ). Phần 2) tính UAC & UAD ( tự giải ) ĐS : 4V 22
  23. R R 3) Khi vôn kế chỉ số 0 thì khi đó mạch cầu cân bằng và : AC CB (3) RAD RDB + Chuyển chỗ một điện trở : Để thoả mãn (3), ta nhận thấy có thể chuyển một điện trở r lên nhánh AC và mắc nối tiếp với R1. Thật vậy, khi đó có RAC = r + R1 = 25 ; RCB = 25 ; RAD = 20 và RDB = 20 (3) được thoả mãn. + Đổi chỗ hai điện trở : Để thoả mãn (3), có thể đổi chỗ R1 với một điện trở r ( lý luận và trình bày tt ) Bài 10 Một ấm điện có 2 điện trở R1 và R2 . Nếu R1 và R2 mắc nối tiếp với nhau thì thời gian đun sôi nước đựng trong ấm là 50 phút. Nếu R1 và R2 mắc song song với nhau thì thời gian đun sôi nước trong ấm lúc này là 12 phút. Bỏ qua sự mất nhiệt với môi trường và các điều kiện đun nước là như nhau, hỏi nếu dùng riêng từng điện trở thì thời gian đun sôi nước tương ứng là bao nhiêu ? Cho hiệu điện thế U là không đổi . Bài gi¶i : * Gọi Q (J) là nhiệt lượng mà bếp cần cung cấp cho ấm để đun sôi nước thì Q luôn không đổi trong các trường hợp trên. Nếu ta gọi t1 ; t2 ; t3 và t4 theo thứ tự là thời gian bếp đun sôi nước tương ứng với khi dùng R1, R2 nối tiếp; R1, R2 song song ; chỉ dùng R1 và chỉ dùng R2 thì theo định luật Jun-lenxơ ta có : U 2 .t U 2 .t U 2 .t U 2 .t U 2 .t Q 1 2 3 4 (1) R R1 R2 R1.R2 R1 R2 R1 R2 2 U .t1 * Ta tính R1 và R2 theo Q; U ; t1 và t2 : + Từ (1) R1 + R2 = Q 2 4 U .t2 U .t1.t2 + Cũng từ (1) R1 . R2 = .(R R ) Q 1 2 Q 2 Theo định lí Vi-et thì R1 và R2 phải là nghiệm số của phương trình: U 2 .t U 4.t .t R2 - 1 .R + 1 2 = 0 (1) Q Q2 4 2 U Thay t1 = 50 phút ; t2 = 12 phút vào PT (1) và giải ta có = 10 . Q 2 10.U 2 = Q 2 2 U .t1 10.U 2 2 2 Q Q (t1 10).U U U R1 = 30. và R2 = 20. 2 2.Q Q Q Q.R1 Q.R2 * Ta có t3 = = 30 phút và t4 = = 20 phút . Vậy nếu dùng riêng U 2 U 2 từng điện trở thì thời gian đun sôi nước trong ấm tương ứng là 30ph và 20 ph . 23
  24. Bài 11 Một hộp kín chứa nguồn điện không đổi có hiệu điện thế U và một điện trở thay đổi r ( Hvẽ ). r AU B Khi sử dụng hộp kín trên để thắp sáng đồng thời hai bóng đèn Đ1 và Đ2 giống nhau và một bóng đèn Đ3, người ta nhận thấy rằng, để cả 3 bóng đèn sáng bình thường thì có thể tìm được hai cách mắc : + Cách mắc 1 : ( Đ1 // Đ2 ) nt Đ3 vào hai điểm A và B. + Cách mắc 2 : ( Đ1 nt Đ2 ) // Đ3 vào hai điểm A và B. a) Cho U = 30V, tính hiệu điên thế định mức của mỗi đèn ? b) Với một trong hai cách mắc trên, công suất toàn phần của hộp là P = 60W. Hãy tính các giá trị định mức của mỗi bóng đèn và trị số của điện trở r ? c) Nên chọn cách mắc nào trong hai cách trên ? Vì sao ? Bài gi¶i : a) Vẽ sơ đồ mỗi cách mắc và dựa vào đó để thấy : + Vì Đ1 và Đ2 giống nhau nên có I1 = I2 ; U1 = U2 + Theo cách mắc 1 ta có I3 = I1 + I2 = 2.I1 = 2.I2 ; theo cách mắc 2 thì U3 = U1 + U2 = 2U1 = 2U2 . + Ta có UAB = U1 + U3 . Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính thì : I = I3 U1 + U3 = U - rI 1,5U3 = U - rI3 rI3 = U - 1,5U3 (1) + Theo cách mắc 2 thì UAB = U3 = U - rI’ ( với I’ là cường độ dòng điện trong mạch chính ) và I’ = I1 + I3 U3 = U - r( I1 + I3 ) = U - 1,5.r.I3 (2) ( vì theo trên thì 2I1 = I3 ) + Thay (2) vào (1), ta có : U3 = U - 1,5( U - 1,5U3 ) U3 = 0,4U = 12V U1 = U2 = U3/2 = 6V b) Ta hãy xét từng sơ đồ cách mắc : * Sơ đồ cách mắc 1 : Ta có P = U.I = U.I3 I3 = 2A, thay vào (1) ta có r = 6 P3 = U3.I3 = 24W ; P1 = P2 = U1.I1 = U1.I3 / 2 = 6W * Sơ đồ cách mắc 2 : Ta có P = U.I’ = U( I1 + I3 ) = U.1,5.I3 I3 = 4/3 A, (2) r U 1,5U = 3 = 9 I 3 Tương tự : P3 = U3I3 = 16W và P1 = P2 = U1. I3 / 2 = 4W. c) Để chọn sơ đồ cách mắc, ta hãy tính hiệu suất sử dụng địên trên mỗi sơ đồ : U U + Với cách mắc 1 : H = 601 ;3 .100 1 U U Với cách mắc 2 : H 3 .10 0= 40. 1 U + Ta chọn sơ đồ cách mắc 1 vì có hiệu suất sử dụng điện cao hơn. 24
  25. NhiÖt l­îng -®Þnh luËt jun - lenx¬ I. c¸c d¹ng bµi tËp Bµi 1: mét d©y dÉn cã ®iÖn trë 42«m, ®­îc ®Æt vµo h®t 18V. TÝnh nhiÖt l­îng mµ d©y dÉn to¶ ra trong 25 phót theo ®¬n vÞ Jun vµ calo Bµi 2: Mét Êm ®iÖn cã ghi 220V-1000W ®­îc sö dông víi h®t 220V ®Ó ®un s«i 2,1l n­í tõ nhiÖt ®é ban ®Çu lµ 220C. Bá qua nhiÖt l­îng lµm nãng vá Êm vµ nhiÖt l­îng to¶ ra m«i tr­êng. TÝnh thêi gian ®un s«i n­íc, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K Bµi 3: Mét bÕp ®iÖn khi ho¹t ®éng b×nh th­êng cã ®iÖn trë R = 80«m vµ c®d® qua bÕp khi ®ã lµ 2,5A a/ TÝnh nhiÖt l­îng mµ bÕp to¶ ra trong 1 gi©y b/ Dïng bÕp ®iÖn trªn ®Ó ®un s«i 1,5 l n­íc cã nhiÖt ®é ban ®Çu lµ 250C th× thêi gian ®un s«i n­íc lµ 20 phót. Coi nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i n­íc lµ cã Ých, tÝnh hiÖu suÊt cña bÕp, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K c/ Mçi ngµy sö dông bÕp ®iÖn nµy 3 giê. TÝnh tiÒn ®iÖn ph¶i tr¶ cho viÖc sö dông bÕp ®ã trong 30 ngµy, nÕu gi¸ 1kWh ®iÖn lµ 700® Bµi 4: Mét Êm ®iÖn cã ghi 220V-1000W ®­îc sö dông víi h®t 220V ®Ó ®un s«i 2l n­íc tõ nhiÖt ®é 200C. HiÖu suÊt cña Êm lµ 90%, trong ®ã nhiÖt l­îng cung cÊp ®Ó ®un s«i n­íc lµ cã Ých. a/ TÝnh nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i l­îng n­íc trªn, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K b/ TÝnh nhiÖt l­îng mµ bÕp ®· to¶ ra khi ®ã c/ TÝnh thêi gian ®un s«i l­îng n­íc trªn Bµi 5: §­êng d©y dÉn tõ m¹ng ®iÖn chung tíi mét gia ®×nh cã chiÒu dµi tæng céng 40m vµ cã lâi b»ng ®ång víi tiÕt diÖn 0,5mm2. H®t ë t¹i nhµ lµ 220V. Gia ®×nh nµy sö dông c¸c dông cô ®iÖn cã tæng c«ng suÊt lµ 165W trung b×nh 3 giê mçi ngµy. BiÕt ®iÖn trë suÊt cña ®ång lµ 1,7.10-8 m a/ TÝnh ®iÖn trë cña toµn bé d©y dÉn b/ TÝnh nhiÖt l­îng to¶ ra trªn d©y dÉn trong 30 ngµy Bµi 6: Mét bÕp ®iÖn khi ho¹t ®éng b×nh th­êng cã ®iÖn trë R = 120«m vµ c­êng ®é dßng ®iÖn qua bÕp khi ®ã lµ 2,4A a/ TÝnh nhiÖt l­îng mµ bÕp to¶ ra trong 25 gi©y b/ Dïng bÕp trªn ®Ó ®un s«i 1l n­íc cã nhiÖt ®é ban ®Çu lµ 250C th× thêi gian ®un n­íc lµ 14 phót. TÝnh hiÖu suÊt cña bÕp, coi r»ng nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i n­íc lµ cã Ých, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K 25
  26. Bµi 7: D©y xo¾n cña mét bÕp ®iÖn dµi 12m, tiÕt diÖn 0,2mm2 , ®iÖn trë suÊt lµ 1,1.10- 6 m a/ TÝnh ®iÖn trë cña d©y xo¾n vµ nhiÖt l­îng to¶ ra trong thêi gian 10 phót khi m¾c bÕp vµo h®t 220V b/ Trong thêi gian 10 phót bÕp nµy cã thÓ ®un s«i bao nhiªu l n­íc tõ nhiÖt ®én 240C,biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K, bá qua mäi sù mÊt m¸t vÒ nhiÖt. Bµi 8: Mét bÕp ®iÖn ®­îc së dông ë hiÖu ®iÖn thÕ 220V th× dßng ®iÖn ch¹y qua bÕp ®iÖn cã c­êng ®é 2,8A . Dïnh bÕp nµy ®un s«i ®­îc1,2l n­íc tõ nhiÖt ®é ban ®Çu 210 C trong thêi gian 14 phót. TÝnh hiÕuuÊt cña bÕp ®iÖn , biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc C = 4200J/kg.K Bµi 9: Mét Êm ®iÖn cã ghi 220V- 600W ®­îc së dông víi hiÖu ®iÖn thÕ ®óng 220V®Ó ®un s«i 2,2l n­íc tõ nhiÖt ®é ban ®Çu lµ 270C. Bá qua nhiÖt l­îng lµm nãng vá Êm vµ nhiÖt l­îng to¶ vµ m«i tr­êng . TÝnh thêi gian ®un s«i n­íc . Bµi 10: Mét gia ®×nh sö dông c¸c dông cô ®iÖn cã tæng c«ng suÊt lµ 180W trung b×nh 4 giê mçi ngµy ë hiÖu ®iÖn thÕ 220V a) TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y trong d©y dÉn nèi tõ cét ®iÖn vµo nhµ (Bá qua ®iÖn trë cña d©y dÉn) b/ TÝnh ®iÖn n¨ng mµ gia ®×nh nµy ®· sö dông trong 30 ngµy Bµi 11: Mét Êm ®iÖn cã ghi 220V-500W ®­îc sö dông víi h®t 220V ®Ó ®un s«i 2,3l n­íc tõ nhiÖt ®é 240C. HiÖu suÊt cña Êm lµ 76%, trong ®ã nhiÖt l­îng cung cÊp ®Ó ®un s«i n­íc lµ cã Ých. a/ TÝnh nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i l­îng n­íc trªn, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K b/ TÝnh nhiÖt l­îng mµ bÕp të ra khi ®ã vµ thêi gian ®un s«i l­îng n­íc trªn. Bµi 12: Gi÷a hai ®iÓm A vµ B cã h®t 120V, ng­êi ta m¾c song song 2 d©y kim lo¹i. C­êng ®é dßng ®iªn qua d©y thø nhÊt lµ 4A, qua d©y thø hai lµ 2A. a/ TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh b/ TÝnh ®iÖn trë cña mçi d©y vµ ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch c/ TÝnh c«ng suÊt ®iÖn cña c¶ m¹ch vµ ®iÖn n¨ng sö dông trong 5 giê d/ §Ó cã c«ng suÊt cña c¶ ®o¹n lµ 800W ng­êi ta ph¶i c¾t bít mét ®o¹n cña ®o¹n d©y thø hai råi m¾c song song l¹i víi d©y thø nhÊt vµo h®t nãi trªn. H·y tÝnh ®iÖn trë cña ®o¹n d©y bÞ c¾t ®ã. Bµi 13: Dïng mét bÕp ®iÖn lo¹i (220V-1100W) ®Ó ®un s«i mét Êm n­íc th× sau 6 phót n­íc s«i nÕu m¾c bÕp vµo h®t u = 220V a/ NÕu m¾c bÕp ®ã vµo h®t U'= 110V ®Ó ®un Êm n­íc trªn th× sau bao l©u n­íc s«i b/ NÕu c¾t bít 1/3 chiÒu dµi cña d©y xo¾n trong bÕp ®iÖn vµ m¾c bÕpvµo h®t U = 220V th× sau bao l©u n­íc s«i? 26
  27. Bµi 14: CHo dßng ®iÖn c­êng ®é 2,5A ch¹y qua mét Êm ®un n­íc b»ng ®iÖn chøa 500g n­íc ë 150C trong thêi gian 15 phót th× n­íc s«i. TÝnh ®iÖn trë cña Êm ®un n­íc. Cho biÕt Êm ®un n­íc vµ m«i tr­êng ®· hÊp thô mét nhiÖt l­îng b»ng 15% nhiÖt l­îng do ®iÖn trë to¶ ra, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K Bµi 15: §Ó ®un s«i 10 l n­íc trong mét c¸i x« tõ nhiÖt ®ä ban ®Çu 100C mÊt thêi gian lµ 1giê 45 phót, ng­êi ta dïng hai d©y dÉn m¾c nèi tiÕp cã cïng chÊt liÖu, cïng tiÕt diÖn, nh­ng chiÒu dµi cña d©y nµy gÊp hai lÇn d©y kia. Cho nhiÖt l­îng mÊt m¸t lµ kh«ng ®¸ng kÓ, biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K. X¸c ®Þnh c«ng suÊt cña mçi d©y. Bµi 16: Mét bÕp ®iÖn (220V-600W) ®­îc m¾c vµo h®t 220V. Hái a/ C­êng ®é dßng ®iÖn qua d©y xo¾n b/ §iÖn trë cña d©y xo¾n c/ Dïng bÕp nµy ®Ó ®un 1 l n­íc sau 10 phót th× s«i. TÝnh nhiÖt l­îng do bÕp to¶ ra d/ X¸c ®Þnh nhiÖt ®é ban ®Çu cña n­íc. Cho biÕt biÕt nhiÖt dung riªng cña n­íc 4200J/kg.K vµ bá qua sù mÊt m¸t nhiÖt do Êm ®un n­íc vµ m«i tr­êng hÊp thô Bµi 17: H®t cña l­íi ®iÖn lµ 220V. B lµ mét Êm ®iÖn lo¹i 220V-1000W. V«n kÕ cã ®iÖn trë rÊt lín ®­îc m¾c vµo hai ®Çu Êm ®iÖn, chØ 210V a/ D©y dÉn tíi bÕp ®iÖn b»ng ®ång, ®­êng kÝnh tiÕt diÖn b»ng 1,2mm. TÝnh ®é dµi cña d©y b/ TÝnh thêi gian cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i 9 l n­íc ë nhiÖt ®é ban ®Çu 200C, biÕt r»ng hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh ®un b»ng 85%. c/ TÝnh n»ng l­îng hao phÝ (ra kWh) trªn d©y t¶i ®iÖn céng víi nhiÖt mÊt v« Ých t¹i vá Êm ®iÖn trong kho¶ng thêi gian ®un n­íc nãi trªn Bµi 18: Cã ®éng c¬ xay bét dïng trong gia ®×nh lo¹i h®t 220V, c®d® th­êng xuyªn qua ®éng c¬ khi lµm viÖc lµ 4,5A, ®iÖn trë cña ®éng c¬ lµ 1,5«m. Trõ phÇn n¨ng l­îng mÊt m¸t v× nhiÖt, coi r»ng n¨ng l­îng do dßng ®iÖn chuyÓn ho¸ cho ®éng c¬ ®Òu cã Ých. a/ NÕu ®éng c¬ ®· mÊt nh·n ghi chØ sè kÜ thuËt mµ cÇn ph¶i viÕt l¹i, th× ta viÕt nh­ thÕ nµo? b/ HiÖu suÊt cña ®éng c¬ b»ng bao nhiªu? c/ §éng c¬ lµm viÖc trong 4phót40s th× nghiÒn ®­îc 1kg g¹o. TÝnh ®iÖn n¨ng tiªu thô t­¬ng øng. Mçi ngµy m¸y nghiÒn 20kg g¹o, tÝnh ®iÖn n¨ng tiªu thô t­¬ng øng (kWh) 27
  28. Ch­¬ng ii. ®iÖn tõ häc I. KiÕn thøc cÇn nhí vµ c¸c d¹ng bµi tËp 1. Nam ch©m cã hai cùc: cùc B¾c (N), cùc nam (S) Khi ®Æt hai nam ch©m gÇn nhau chóng t­¬ng t¸c víi nhau: Cïng cùc ®Èy nhau, kh¸c cùc hót nhau. 2. Tõ tr­êng lµ kh«ng gian nam ch©m hoÆc xung quanh dßng ®iÖn cã kh¶ n¨ng t¸c dông lùc tõ lªn kim nam ch©m. 3. Tõ phæ cho ta h×nh ¶nh trùc quan vÒ tõ tr­êng. Thu ®­îc tõ phæ b»ng c¸ch r¾c m¹t s¾t lªn tÊm b×a råi gâ nhÑ cho c¸c m¹t s¾t tù s¾p xÕp trªn tÊm b×a. 4. §­êng søc tõ chÝnh lµ h×nh ¶nh cô thÓ cña tõ tr­êng. C¸c ®­êng søc tõ cã chiÒu x¸c ®Þnh. 5. Quy t¾c n¾m tay ph¶i ( ¸p dông t×m chiÒu dßng ®iÖn, chiÒu ®­êng søc tõ) N¾m bµn tay ph¶i, råi ®Æt sao cho bèn ngãn tay h­íng theo chiÒu dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c vßng d©y th× ngãn tay c¸i cho·i ra chØ chiÒu cña ®­êng søc tõ trong lßng èng d©y 8. Quy t¾c bµn tay tr¸i ( ¸p dông t×m chiÒu dßng ®iÖn, chiÒu cña lùc ®iÖn tõ, chiÒu ®­êng søc tõ) §Æt bµn tay tr¸i sao cho c¸c ®­êng søc tõ h­íng vµo lßng bµn tay, chiÒu tõ cæ tay ®Õn ngãn tay gi÷a h­íng theo chiÒu dßng ®iÖn th× ngãn tay c¸i cho·i ra 900 chØ chiÒu cña lùc ®iÖn tõ. 9 C«ng suÊt hao phÝ do to¶ nhiÖt trªn ®­êng d©y t¶i ®iÖn. RP 2 P = U 2 §Ó gi¶m hao phÝ ®iÖn n¨ng trªn ®­êng d©y t¶i ®iÖn th× tèt nhÊt lµ t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo hai ®Çu ®­êng d©y nµy. 10.M¸y biÕn thÕ Gåm hai cuén d©y s¬ cÊp n1 vµ thø cÊp n2 ®Æt c¸ch ®iÖn víi nhau trong cïng mét lâi thÐp kÜ thuËt. NÕu ®Æt vµo hai ®Çu cuén s¬ cÊp mét hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu th× ë cuén thø cÊp xuÊt hiÖn dßng ®iÖn xoay chiÒu. U n 1 = 1 U 2 n2 NÕu n1 n2 th× m¸y cã t¸c dông h¹ thÕ. 28
  29. Bµi tËp ®iÖn tõ häc Bµi 1. Cuén s¬ cÊp cña mét m¸y biÕn thÕ cã 4000 vßng, cuén thø cÊp cã 250 vßng. a) M¸y biÕn thÕ nµy cã t¸c dông t¨ng thÕ hay h¹ thÕ ? b) Khi ®Æt vµo hai ®Çu cuén s¬ cÊp mét hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu 220 V th× ë hai ®Çu cuén thø cÊp cã hiÖu ®iÖn thÕ lµ bao nhiªu ? ( 13.75V) Bµi 2. Ng­êi ta muèn t¶i mét c«ng suÊt ®iÖn 4500W tõ nhµ m¸y thuû ®iÖn ®Õn mét khu d©n c­ c¸ch nhµ M¸y 65km. BiÕt cø 1km d©y dÉn cã ®iÖn trë 0,8 . a) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu d©y t¶i ®iÖnlµ 25 000V. TÝnh c«ng suÊt hao phÝ v× to¶ nhiÖt trªn ®­êng d©y. b) NÕu cø ®Ó hiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®o¹n d©y t¶i ®iÖn lµ 220V mµ truyÒn ®i th× c«ng suÊt to¶ nhiÖt trªn ®­êng d©y lµ bao nhiªu ? ( 336.96 W ; 4349306W) Bµi 3. Mét m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cho mét hiÖu ®iÖn thÕ ë hai cùc cña m¸y lµ 1800V. muèn T¶i ®iÖn ®i xa ng­êi ta ph¶i t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ lªn 36 000V. a) Hái ph¶i dïng m¸y biÕn thÕ cã c¸c cuén d©y cã sè vßng theo tØ lÖ nµo ? Cuén d©y nµo m¾c vµo hai ®Çu m¸y ph¸t ®iÖn ? b) C«ng suÊt hao phÝ sÏ gi¶m bao nhiªu lÇn ? ( n2 = 20n1 ; 400lÇn) 29