Kiến thức : Nắm được cách xác định suất điện động và điện trở trong của các loại bộ nguồn ghép.. Kỹ năng : Giải được các bài toán về mạch điện có bộ nguồn ghép và mạch ngoài có các điện
Trang 1+
-+
Giáo án Vật Lý 11 – Ban cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 1
BÀI TẬP
Tiết 21-Tuần 11 Ngày 20/8/2010
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức : Nắm được cách xác định suất điện động và điện trở trong của các loại
bộ nguồn ghép
2 Kỹ năng : Giải được các bài toán về mạch điện có bộ nguồn ghép và mạch ngoài
có các điện trở và bóng đèn
II CHUẨN BỊ
Giáo viên: Xem, giải các bài tập sgk và sách bài tập Chuẩn bị thêm nột số câu hỏi
trắc nghiệm và bài tập khác
Học sinh: Xem lại những kiến thức về đoạn mạch có các điện trở ghép với nhau đã học
ở THCS Giải các câu hỏi trắc nghiệm và bài tập thầy cô đã ra về nhà Chuẩn bị sẵn các vấn đề mà mình còn vướng mắc cần phải hỏi thầy cô
III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1: Oån định lớp
Hoạt động 2 : Kiểm tra bài cũ :
+ Viết các công thức xác định suất điện động và điện trở trong của các loại bộ nguồn ghép đã học
+ Viết các công thức xác định cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở ghép nối tiếp và đoạn mạch gồm các điện trở ghép song song
Hoạt động 3 : Giải các bài tập tự luận.
Hoạt động của giáo
viên
Hoạt động của học
sinh
Nội dung cơ bản
Yêu cầu hs đọc đề
-tóm tắt
-Hướng dẫn hs : Aùp
dụng định luật ôm I =
r
RN +
ξ
, mà Rđ chưa có
nên ta tìm Rđ = ?
Trên bóng đèn có ghi
Uđ = 6V
Pđ = 3 W, ta áp dụng Rđ =
d
d
P
U2
Hiệu điện thế giữa 2
cực của nguồn điện : U
= ξ- I.r = ?
-Yêu cầu hs đọc đề và
tóm tắt
-Thông báo : Vì ξ >1 ξ2
nên dđiện xuất phát
từ cực (+) nguồn ξ1 và
đi vào cực (+) cực (+)
của nguồn ξ2(như hình
-Đọc đề và tóm tắt
-Nghe GV hướng dẫn và
tư giải(như nội dung)
-Đọc đề –tóm tắt đề bài
-Nghe GV thông báo và vẽ hình vào vỡ
- Đoạn mạch chứa nguồn 1
ξ :
1
1 I r
UAB = ξ − (1)
Bài 4 trang 58
TT
6
=
ξ V , r = 0,6 Ω ; Uđ = 6 V , Pđ =
3 W
I = ? U = ?
Giải.
Điện trở của bóng đèn
RĐ =
3
62
2
=
dm
dm P
U
= 12(Ω) = RN
Cường độ dòng điện chạy trong mạch
I =
6 , 0 12
6
+
= + r
RN
ξ
= 0,476(A)
Hiệu điện thế giữa hai cực của acquy
U = ξ – Ir = 6 – 0,476.0,6 = 5,7(V)
Bài 5 trang 58
TT
5 , 4
1 =
ξ V ; r1 = 3Ω ; ξ2 = 6 V
r2 = 2 Ω
Tính : I = ? UAB = ?
Giải.
Hai nguồn điện được mắc nt với nhau nên dòng điện chạy trong mạch kín có chiều
đi ra từ (+) của mỗi nguồn: -Đoạn mạch chứa nguồn ξ1:
1
1 I r
UAB = ξ − (1)
Trang 2 Giáo án Vật Lý 11 – Ban cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 2
vẽ)
-Tách mạch kín thành 2
đoạn mạch : Tìm UAB = ?
ở đoạn mạch chứa ξ1
-Tìm UAB = ? ở đoạn mạch
chứa ξ2
-Từ (1) và (2), hãy tìm I
= ?
-Tìm sđđ và đtrở trong
của bộ nguồn ?
-Tìm điện trở của mỗi
đèn(2 đèn giống
nhau) ? điện trở ở
mạch ngoài ?
-Tính Cường độ dòng
điện chạy trong mạch
chính ?
-Vì 2 đèn mắc song
song.Tính U 1 ,U 2 ,U N ?
-Hiệu điện thế định
mức của mỗi đèn ? So
sánh với hiệu điện
thế ở mạch ngoài và
nhận xét ?
-Tính hiệu suất của
nguồn điện ?
-Thông báo : Vì 2
nguồn giống nhau, mắc
song song nên hđt giữa 2
đầu mỗi nguồn bằng
nhau và bằng luôn hđt
của bộ nguồn :
U1 = U2 = UN = ξ − I r= ?
-Nếu tháo bỏ bớt 1
bóng đèn thì điện trở
ở mạch ngoài là bao
nhiêu ?
-Tìm cường độ dòng
-Đoạn mạch chứa nguồn 2
ξ
2
2 I r
UAB = − ξ + (2) Từ (1) và (2) ta có :
2 2 1
1− I r = − ξ + I r
ξ
) ( 1 2 2
1+ ξ = I r + r
ξ
r r
2 3
3 5 , 4 2 1
2
+
+
= +
+
= ξ ξ
- Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn :
ξb = 2ξ = 3V ; rb = 2r = 2Ω
- Điện trở của các bóng đèn
RD =
75 , 0
32
2
=
dm
dm P
U
= 12(Ω)
Điện trở mạch ngoài :Vì
2 đèn mắc // nên điện trở giảm:
d d d
R
2 1 1
=> RN =
2
12
2D =
R
= 6(Ω)
- Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
I =
2 6
3
+
= + b
N
b r R
ξ
= 0,375(A)
-Vì U1 = U2 = UN = I.RN =2,25 V
- Hiệu điện thế định mức của mỗi đèn: Uđ = 3 V
So sánh :Uđ = 3 V > UN = 2,25 V
- Hiệu suất của bộ nguồn
H =
3
6 375 , 0
=
= ξ ξ
N IR U
= 0,75
= 75%
- Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi nguồn :
U1 = U2 = Ui = ξ – Ir = 1,5 – 0,375.1 = 1,125(V)
- Nếu tháo bớt một bóng đèn thì điện trở mạch ngoài tăng là:
RN' = Rd = 12 ( Ω )
- Dòng điện chạy qua đèn lúc này là:
) ( 214 , 0 2 12
3 '
r R
I
b N
+
= +
- Hiệu điện thế ở 2 đầu
-Đoạn mạch chứa nguồn ξ2
2
2 I r
UAB = − ξ + (2) Từ (1) và (2) ta có:
2 2 1
1 − I r = − ξ + I r
ξ
) ( 1 2 2
1 + ξ = I r + r
ξ
r r
2 3
3 5 , 4 2 1
2
+
+
= +
+
= ξ ξ
Bài 6 trang 58
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn : ξb
= 2ξ = 3V ; rb = 2r = 2Ω
Điện trở của các bóng đèn
RD =
75 , 0
32 2
=
dm
dm P
U
= 12(Ω)
Điện trở mạch ngoài
RN =
2
12
2D =
R
= 6(Ω)
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
I =
2 6
3
+
= + b
N
b r R
ξ
= 0,375(A)
Vì 2 đèn mắc song song nên hđt đặt lên mỗi đèn có giá trị như nhau và bằng hđt UN :
UN = I.RN = 0,375.6 = 2,25 V a) Hiệu điện thế định mức của mỗi đèn:
Uđ = 3 V
=> Uđ = 3 V > UN = 2,25 V Vậy đèn sáng yếu hơn bình thường
b) Hiệu suất của bộ nguồn
H =
3
6 375 , 0
=
= ξ
IR U
= 0,75 = 75%
c) Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi nguồn :
Ui = ξ – Ir = 1,5 – 0,375.1 =
1,125(V)
d) Nếu tháo bớt một bóng đèn thì điện trở mạch ngoài tăng là:
RN' = Rd = 12 ( Ω )
Dòng điện chạy qua đèn lúc này là:
) ( 214 , 0 2 12
3 '
r R
I
b N
+
= +
Trang 3 Giáo án Vật Lý 11 – Ban cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 3
điện qua đèn lúc này ?
-Hiệu điện thế ở 2
đầu bóng đèn lúc này
? So sánh và nhận xét
?
-Yêu cầu hs đọc đề –
tóm tắt và vẽ hình
-Hãy hình dung sơ đồ,
các điện trở mắc như
thế nào ? Tính điện trở
ở mạch ngoài(điện trở
tương đương) ?
-Vì R1 //R2 //R3 nên U1 =U2
=U3 =UN = I.RN và dđiện
chạy qua mạch chính ?
hđt UN = ?
-Vì R1 = R2 nên I1 = I2 = ?
Và I3 = ?
-Yêu cầu hs đọc đề –
tóm tắt và đổi đơn vị
-Tính suất điện động
và điện trở trong của
bộ nguồn mắc nối
tiếp ?
-Điện trở tương đương
mạch ngoài gồm 2 điện
trở mắc nối tiếp ?
-Tính cường độ dòng
điện chạy trong mạch ?
bóng đèn:
) ( 57 , 2 12 214 , 0 '
=> UN' ≈ 2 , 57 ( V ) > UN Vậy đèn còn lại sáng mạnh hơn trước
-Đọc đề và tóm tắt và vẽ hình
- Vì 3 điện trở mắc song song nên:
5,
1 30
1 30
1 1 1 1 1
3 2 1
+ +
= + +
=
R R R
R N
RN = 5 Ω
- Vì R1 // R2 // R3 nên :
U1 = U2 = U3 = UN
Mà : ,12( )
0 5
6
A r
R
I
N
= +
= +
UN = I.RN = 1,2.5 = 6 V
- Vì R1 = R2 nên:
I1 = I2 = 0 , 2 ( )
30
6 2
R
) ( 8 , 0 5 , 7
6 3
3
R
U
-Đọc đề –tóm tắt-đổi đơn vị
- Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn
b
ξ = ξ1 + ξ2 = 12 + 6 = 18V
rb = 0
- Điện trở mạch ngoài gồm 2 điện trở.
RN =R1 +R2 =4+8 = 12(Ω)
-Cường độ dòng điện chạy trong mạch
Hiệu điện thế ở 2 đầu bóng đèn:
) ( 57 , 2 12 214 , 0 '
=> Vậy đèn còn lại sáng mạnh hơn trước
Bài 1 trang 62
TT
) (
6 V
=
ξ ,r = 0 ; R1 = R2 = 30Ω ,
R3 = 7,5 Ω
a) RN = ? I = ?
Giải.
a) Điện trở tương đương của mạch ngoài:
Vì 3 điện trở mắc song song nên:
5 , 7
1 30
1 30
1 1 1 1 1
3 2 1
+ +
= + +
=
R R R
RN
RN = 5 Ω
b) Cường độ dòng điện chạy qua mỡi điện trở
Vì R1 // R2 // R3 nên : U1 = U2 = U3
= UN
0 5
6
A r
R
I N
= +
= +
UN = I.RN = 1,2.5 = 6 V
Vì R1 = R2 nên:
I1 = I2 = 0 , 2 ( )
30
6 2
R
) ( 8 , 0 5 , 7
6 3
3
R
U
Bài 2 trang 62
TT
) ( 12
ξ , ξ2 = 6 ( V ); r1 = 0 , r2 = 0
R1 = 4 Ω , R2 = 8Ω
a) I = ? P1 = ? , P2 = ? b) Png1 = ? , Png2
A = ? trong t = 5 phút = 300 giây
Giải.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn
b
ξ = ξ1 + ξ2 = 12 + 6 = 18V ; rb
= 0
Điện trở mạch ngoài gồm 2 điện trở.
RN = R1 + R2 = 4 + 8 = 12(Ω)
Trang 4+
-r
, ξ
Giáo án Vật Lý 11 – Ban cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 4
-Công suất tiêu thụ
của mỗi điện trở ?
-Công suất tiêu thụ
của acquy thứ 1 ? năng
lượng mà acquy thứ 1
cung cấp ?
-Công suất tiêu thụ
của acquy thứ 2 ? năng
lượng mà acquy thứ 2
cung cấp ?
-Yêu cầu hs đọc
đề-tóm tắt
-Điện trở ở mạch
ngoài(R nt với x) Tìm I
= ?
-Tìm công suất tiêu thụ
ở mạch ngoài ? (Gợi ý
: Chia mẫu,ở vế phải
cho R+x ?)
-Gợi ý : Để P lớn nhất
thì mẫu ở vế phải
nhỏ nhất Từ bất đẳng
thức cô-sin khi đó:R+x
= r
=> P = x.I2
= > x = r – R = 1Ω
-Công suất tiêu thụ
trên điện trở x ?
I =
0 12
18
+
= + b
N
b r R
ξ
= 1,5(A)
- Công suất tiêu thụ của mỗi điện trở
P1 = I2R1 = 1,52.4 = 9(W)
P2 = I2R2 = 1,52.8 = 18(W)
- Công suất và năng lượng của acquy thứ 1 cung cấp trong 5 phút =
300 giây
PA1 = ξ1I = 12.1,5 = 18(W)
WA1 = PA1.t = 18.300 = 5400 J
- Công suất và năng lượng của acquy thứ 2 cung cấp trong 5 phút =
300 giây
PA2 = ξ2 .I = 6.1,5 = 9(W)
WA2 = PA2It = 6.1,5.300 = 2700(J)
- Hs đọc đề-tóm tắt
-Mạch ngoài gồm R mắc nối tiếp với x, có điện trở tương đương:
RN = R + x Cường độ dòng điện chạy trong mạch:
I =
x r R r
ξ ξ
- Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài:
P = RN .I2 = 2
2
) (
) (
x r R
x R
+ +
+ ξ
2
) (
x R
r x R
+ + + ξ
-Công suất tiêu thụ trên
x là:
Px(max) = x.I2
2 2
2
) (
) (
x
r R x x
r R
x
+ +
= + +
ξ ξ
a) Cường độ dòng điện chạy trong mạch
I =
0 12
18
+
= + b
N
b r R
ξ
= 1,5(A)
b) Công suất tiêu thụ của mỗi điện trở
P1 = I2R1 = 1,52.4 = 9(W)
P2 = I2R2 = 1,52.8 = 18(W) c)- Công suất và năng lượng của acquy thứ 1 cung cấp trong 5 phút = 300 giây
PA1 = ξ1I = 12.1,5 = 18(W)
WA1 = PA1.t = 18.300 = 5400 J -Công suất và năng lượng của acquy thứ 2 cung cấp trong 5 phút = 300 giây
PA2 = ξ2 .I = 6.1,5 = 9(W)
WA2 = PA2It = 6.1,5.300 = 2700(J)
Bài 3 trang 62
TT
) (
12 V
=
ξ , r =1,1Ω , R = 0,1 Ω
a) x = ? để P = ? x = ? để
Pmax = ?
Giải.
a) Tính điện trở x để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất
-Mạch ngoài gồm R mắc nối tiếp với x, có điện trở tương đương: RN = R + x
-Cường độ dòng điện chạy trong mạch:
I =
x r R r
ξ ξ
-Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài:
P = RN .I2 = 2
2
) (
) (
x r R
x R
+ +
+ ξ
2
) (
x R
r x R
+ + + ξ
Để công suất P lớn nhất thì mẫu số ở vế phải nhỏ nhất Từ bất đẳng thức cô-sin khi đó ta có: R+ x = r
Trang 5 Giáo án Vật Lý 11 – Ban cơ bản Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 5
-Tính giá trị công suất
lớn nhất của x ?
Công suất Px lớn nhất khi:
x = R +r = 1,1+0,1 = 1,2 Ω
- Giá trị của công suất lớn nhất là:
Px(max) = x.I2 = 2
2 ) 2 , 1 1 , 0 1 , 1 (
12 2 , 1
+
+
=> Px(max) = 30 W
=> x = r – R = 1,1- 0,1 = 1Ω
b) Công suất tiêu thụ trên điện trở x :
-Công suất tiêu thụ trên x là:
Px(max) = x.I2
2 2
2
) (
) (
x
r R x x
r R
x
+ +
= + +
ξ ξ
-Công suất Px lớn nhất khi:
x = R +r = 1,1+0,1 = 1,2 Ω
-Giá trị của công suất lớn nhất là:
Px(max) = x.I2 = 2
2 ) 2 , 1 1 , 0 1 , 1 (
12 2 , 1
+
+
=> Px(max) = 30 W
Hoạt động 4 : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Xem lại các bài toán mới giải
- Dặn HS về nhà ôn tập chuẩn bị
kiểm tra 1 tiết
Nhận nhiệm vụ về nhà