(SKKN CHẤT 2020) chuyên đề phương pháp giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về các loại mạch điện mà ở đây tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nhỏ để giúp học sinh biến đổi từ mạch điện hỗn hợp

Trang 1

Đơn vị công tác: Trường THCS Lập Thạch

Phương pháp giải bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh

Đối tượng bồi dưỡng: Học sinh giỏi lớp 9

Dự kiến số tiết bồi dưỡng: 6 tiết

Cấu trúc chuyên đề:

Phần I: Đặt vấn đề

Phần II: Tóm tắt kiến thức cơ bản, một số quy tắc chuyển mạch

Phần III: Các ví dụ minh hoạ - Một số bài tập tự giải

download by : skknchat@gmail.com

Tên chuyên đề :

Trang 2

Song do điều kiện có hạn về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật chất nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về các loại mạch điện mà ở đây tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nhỏ để giúp học sinh biến đổi từ mạch điện hỗn hợp không tường minh trở về mạch điện hỗn hợp tường minh để có thể thực hiện giải một cách đơn giản và như vậy, khi học sinh đã biết cách vẽ lại mạch điện thì khi đó học sinh sẽ có sự hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng toán, bài toán

về mạch điện

Vậy để giúp học sinh có khả năng giải toán vật lí phần định luật Ôm, bồi dưỡng họcsinh giỏi đạt kết quả cao, tôi đã lựa chọn chuyên đề giải các bài toán về mạch điện hỗnhợp không tường minh để cung cấp cho học sinh có thêm giải pháp để giải bài toán loạimạch điện này

Trang 3

I CÁC MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN.

Một mạch điện có thể gồm nhiều đoạn mạch điện Mỗi đoạn mạch điện ở giữa hai điểmcủa đoạn mạch điện có thể gồm một hay nhiều bộ phận, các bộ phận có thể mắc nối tiếphoặc mắc song song với nhau

1 Định luật Ôm:

U = I.R và

2 Định luật ôm đối với các loại đoạn

mạch a/ Đoạn mạch nối tiếp:

- Nếu R2 = 0 thì theo (5a) ta thấy : U2 = 0 và U1 = U

Do đó trên sơ đồ (H.1) Hai điểm C và B: UCB = I.R2 = 0 Khi đó điểm C coi như trùng với điểm B (hay điểm C và B có cùng điện thế)

IR

Trang 4

- Nếu R2 = 0 thì theo (5b) ta có: I1 = 0 và I2 = I.

Do đó trên sơ đồ (H.2) Hai điểm A và B có : UAB = 0 Khi đó hai điểm A và B cóthể coi là trùng nhau (hay hai điểm A và B có cùng điện thế)

- Nếu R2 = (rất lớn) thì ta có : I2 = 0 và I1 = I

(Khi R2 có điện trở rất lớn so với R1 thì khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn là rất lớn

Do đó ta có thể coi dòng điện không qua R2.)

II Mạch điện hỗn hợp không tường minh.

1/ Nhận xét chung:

- Mạch điện hỗn hợp không tường minh cũng là một loại mạch điện mắc hỗn hợp, songcách mắc khá phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch

Trang 6

điện được ngay Vì vậy, để thực hiện được kế hoạch giải, bắt buộc phải tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn.

2 Một số quy tắc chuyển mạch:

- Trong một mạch điện, các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế) có điện trởkhông đáng kể được coi là trùng nhau Khi đó ta chập các điểm đó lại và vẽ lại mạch đểtính toán

- Trong các bài toán, nếu không có ghi chú gì đặc biệt thì ta có thể coi:

Chú ý:- Trong mạch điện nếu ămpe kế có điện trở đáng kể, vôn kế có điện trở

hữu hạn thì khi tính toán coi như điện trở.

PHẦN III CÁC VÍ DỤ MINH HOẠ

a/ Tính hiệu điện thế của nguồn điện

b/ Tính dòng điện đi qua R1 và R2 D

Hướng dẫn học sinh thực hiện giải

Trang 8

Với việc lần đầu tiên giải bài toán mạch điện hỗn hợp như thế này, học sinh lúngtúng trong việc phân tích mạch điện Vì vậy, sau khi đã được giáo viên cung cấp việcchập các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ta yêu cầu học sinh quan sát kĩ sơ đồ và nhậnxét cách mắc.

Bước 1: Nhận xét:

Ta thấy các điểm A và D được nói với nhau bằng dây dẫn có diện trở không đáng

kể, nên chúng có cùng điện thế và ta chập lạ thành một điểm Như vậy thì giữa hai điểm

A và B có một đoạn mạch mắc song song gồm 3 mạch rẽ Mạch rẽ thứ nhất chứa R 1,mạch rẽ thứ hai chứa R2, mạch rẽ thứ ba chứa R3 và R4

Bước 2: Thực hiện bài giải:

- Mạch điện được vẽ lại tương đương như sau:

Gọi I1, I2, I3,4 là các dòng điện đi qua các điện trở R1, R2, R3 và R4

a/ Hiệu điện thế giữa hai cự của nguồn điện cũng chính là hiệu điện thế giữa hai mạch rẽchứa R3 và R4

Ta có: UAB = I34.R34 = I34 (R3 + R4)

=3(8Ω; R+4)=36(V)b/ Cường độ dòng điện qua R1 và R2 lần lượt là :

I 1= I 2 =

ĐS: U = 36V; I 1 = 6A; I 2 = 12A.

Trang 9

Khi học sinh quan sát sơ đồ mạch điện, rất khó để có thể phân tích được cách mắc các bộ phận trong mạch điện, ta yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét sơ đồ cách mắc

Bước 1; Nhận xét

Ta thấy hai điểm B và C được nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng

kể Do đó, ta chập hai điểm này lại với nhau Khi đó đoạn mạch AC và đoạn mạch CD làhai đoạn mạch mắc nối tiếp, mỗi đoạn mạch đó lại có 2 điện trở được mắc song song.Như vậy, mạch điện gồm: Hai đoạn mạch mắc song song AC và CD măvs nối tiếp vớinhau và nối tiếp với điện trở R1 mắc vào nguồn điện

Bước 2: Thực hiện bài giải:

- Mạch điện được mắc như sau: R1 nt {(R2 // R3) nt (R4 // R5)} a/

Điện trở tương đương của mạch AC là :

Trang 10

Trang 11

Điện trở toàn mạch là: R = R1 + RAC + RCD = 6,5 + 4 + 7,5 = 18Ω; R(Ω)

Vậy hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là:

U = I.R = 2.18Ω; R = 36(V)b/ Cường độ dòng điện qua R1 là I1:

a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB

b/ Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện

Trang 12

Với mach điện như thế này, nếu học sinh chưa tiếp cận lần nào thì dễ gây cho họcsinh sự chán nản và bỏ cuộc Song với việc chập các điểm có cùng điện thế mà các em đãđược tiếp cận thì lại gây cho các em sự tò mò muốn được thử sức

Ta thấy giữa các điểm A, C, D, F, I được nối với nhau bằng dây dẫn và ampe kế cóđiện trở không đáng kể nên chúng có cùng điện thế Do đó, ta chập các điểm này lại làmmột và nối với dương nguồn Tương tự như vậy, giữa các điểm E, G, H, K, B ta chập lạilàm một và nói với âm nguồn Như vậy hai đầu mỗi điện trở này, một đầu nối với cựcdương, một đầu nối với cực âm của nguồn điện, nghĩa là mạch điện AB gồm 5 điện trởđược mắc song song với nhau

Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải:

r

+ A

A

r r r r

- B

- Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5

a/ Điện trở tương đương của toàn mạch AB là:

Trang 14

b/ Hiệu điện thế ở hai cực của nguồn điện là:

UAB = I.RAB = 2.3 = 6(V)

ĐS: R AB = ; U AB = 6(V)

4 Ví dụ 4:

Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 6 Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r =

49 Dây nối có điện trở không đáng kể Tính điện trở tương đương của toàn mạch

G

Với mạch điện phức tạp này, học sinh sau khi đã làm quen với phương pháp quansát để nhận ra được giữa các điểm được nối với nhau bằng dây dẫn sẽ được chập lại đểlàm rõ cách mắc các bộ phận trong mạch điện

Quan sát sơ đồ mạch điện, ta thấy giữa các điểm A, C, I, E, G được nối với nhaubằng dây dẫn có điện trở không đáng kể Vì vậy, các điểm này có cùng điện thế, ta chậplại làm một và mắc về phía cực dương R1nguồn điện, tương tự như vậy ta cũng có thểchập các điểm B, K, D, H, F lại làm một và mắc về phía cực âm của nguồn

R 2

Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải

- Mạch điện được vẽ lại tương đương như R3

Trang 15

R 7

Trang 16

- Mạch điện được mắc: R1 // R2 // R3 // R4 // R5 // R6 // R7 Điện trở tương đương của toàn mạch là:

5 Ví dụ 5:

Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ 7 Các điện trở đều bằng nhau và có giá trị là r

= 12Ω Điện trở dây nối không đáng kể Ampe kế chỉ 2,4A

a/ Tính điện trở tương đương của toàn mạch

Trang 18

Đến đây, học sinh gặp phải một sơ đồ mạch điện phức tạp hơn, không chỉ đơn giản

là chập các điểm được nối bằng dây dẫn mà học sinh cần phải xác định các yếu tố củađịnh luật Ôm (I U, R) và dòng điện đưa vào mạch như thế nào Từ đó mới đánh giá đượcđiện thế tại các điểm, khi đó những điểm nào có cùng điện thế ta chập lại làm một

Ta nhận thấy:

- Các điện trở được mắc vào các cạnh của hình lập phương

- Theo đề bài các điện trở này có cùng giá trị

- Dòng điện được đưa vào ở nút A, đi ra ở nút C’(hai đầu đường chéo của hình lập phương)

Như vậy, các điểm B, D A’ có cùng điện thế ta chập lại làm một Tương tự như vậy, các điểm C, B’, D’ cũng có cùng điện thế ta chập lại làm một

Do đó mạch điện thực chất gồm 3 đoạn mạch mắc nối tiếp nhau Trong đó đoạnmạch AB có 3 điện trở R1, R2, R3 mắc song song, đoạn mạch BC có 6 điện trở mắc songsong, đoạn mạch CC’ có 3 điện trở mắc song song

Bước 2: Thực hiện kế hoạch giải

Trang 19

Điện trở tương đương của đoạn mạch CC’ là :

Vậy điện trở tương đương của toàn mạch AC’ là :

RAC’ = RAB + RBC + RCC’ =

b/ Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện là :

UAC’ = I.RAC’ = 2,4.10 = 24 (V)

ĐS: R AC’ = 10Ω;Ω; U AC’ = 24V.

6 Ví dụ 6:

Cho mạch điện như hình 9 Các điện trở trong

A

mạch có cùng giá trị Hiệu điện thế đặt vào hai

đầu A và B có giá trị không đổi là U Mắc giữa M +

và N một vôn kế lý tưởng thì vôn kế chỉ 12V

1) Tìm giá trị U

2) Thay vôn kế bởi ampe kế lý tưởng thì ampe kế chỉ 1,0 A

Tính giá trị của mỗi điện trở

Trang 20

Bước 1: HS xác định cấu trúc của mạch điện:( vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên không cần quan tâm đến vôn kế)

1) Khi mắc vôn kế vào M và N, mạch có dạng: [(R 1 nt R 3 ) // R 2 //R 4 ] nt R 5

Trang 21

Bài 1: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB như hình vẽ 9, nếu:

a/ Khi nối giữa A và D một vôn kế thì vôn kế

chỉ bao nhiêu ? Biết vôn kế có điện trở rất lớn. A

kế rất nhỏ

H 1 4

Tính điện trở tương đương của mạch trong trường hợp

Trang 22

dây nối có điện trở không đáng kể Tính điện trở

của đoạn mạch AB và số chỉ của các ampe kế

trong hai trường hợp sau:

1 Khóa K mở

2 Khóa K đóng

Bài 5: Cho mạch điện (như hình vẽ ) Trong đó:

R 1 = , R 2 = , R 3 = , R 4 = , ampe

kế và dây nối có điện trở không đáng kể Hiệu điện

thế đặt vào 2 đầu mạch A,B là U = 30V.

a Tính điện trở tương đương của mạch

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	470,33 KB