+ 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 đ[r]
Trang 1BÀI TẬP Tiết 21
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 (10 phút) : 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 (25 phút) : 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
R N
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 = - I.r = ?
-Yêu cầu hs đọc đề và tóm
tắt
-Đọc đề và tóm tắt
-Nghe GV hướng dẫn và tư giải(như nội dung)
-Đọc đề –tóm tắt đề bài
Bài 4 trang 58
TT
V , r = 0,6
6
Uđ = 6 V , Pđ = 3 W
I = ? U = ?
Giải.
Điện trở của bóng đèn
RĐ = = 12() = RN
3
62 2
dm
dm P U Cường độ dòng điện chạy trong mạch
6 , 0 12
6
r
R N
Hiệu điện thế giữa hai cực của acquy
U = – Ir = 6 – 0,476.0,6 = 5,7(V)
Bài 5 trang 58
TT
V
5 , 4
1
r1 = 3
V
6
2
r2 = 2
Tính : I = ?
UAB = ?
Giải.
Trang 2+
+
-Thông báo : Vì 1 2 nên
dđiện xuất phát từ cực (+)
nguồn 1 và đi vào cực (+)
cực (+) của nguồn 2(như
hình vẽ)
-Tách mạch kín thành 2 đoạn
mạch : Tìm UAB = ? ở đoạn
mạch chứa 1
-Tìm UAB = ? ở đoạn mạch
chứa 2
-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 U1 ,U2 ,UN ?
-Hiệu điện thế định mức của
mỗi đèn ? So sánh với hiệu
điện thế ở mạch ngoài và
nhận xét ?
-Nghe GV thông báo và vẽ hình vào vỡ
- Đoạn mạch chứa nguồn :1
(1) 1
1 I r
U AB
-Đoạn mạch chứa nguồn 2
(2) 2
2 I r
U AB
Từ (1) và (2) ta có :
2 2 1
1I.r I.r
) (1 2 2
1 I r r
r r
2 3
3 5 , 4 2 1
2
- Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn :
b = 2 = 3V ; rb = 2r = 2
- Điện trở của các bóng đèn
75 , 0
32
2
dm
dm P U
Điện trở mạch ngoài :Vì 2 đèn
mắc // nên điện trở giảm:
d d d
R
2 1 1
=> RN = = 6()
2
12
2D
R
- Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
2 6
3
b
N
b
r R
-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
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 :1
(1) 1
1 I r
U AB
-Đoạn mạch chứa nguồn 2
(2) 2
2 I r
U AB
Từ (1) và (2) ta có:
2 2 1
1 I.r I.r
) (1 2 2
1 I r r
r r
2 3
3 5 , 4 2 1
2
Bài 6 trang 58
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn : b = 2 = 3V ; r b = 2r = 2
Điện trở của các bóng đèn
75 , 0
32
2
dm
dm P U Điện trở mạch ngoài
RN = = 6()
2
12
2D
R
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
2 6
3
b
N
b
r R
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
Trang 3-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 = I r= ?
-Nếu tháo bỏ bớt 1 bóng đèn
thì điện trở ở mạch ngoài là
bao nhiêu ?
-Tìm cường độ dòng 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
= ?
- Hiệu suất của bộ nguồn
3
6 375 , 0
IR U
= 75%
- Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi nguồn :
U1 = U2 = Ui = – 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 ( )
- Dòng điện chạy qua đèn lúc này là:
) ( 214 , 0 2 12
3 '
r R
I
b N
- Hiệu điện thế ở 2 đầu 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
- 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
3
6 375 , 0
IR U
c) Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi nguồn :
Ui = – 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 ( )
Dòng điện chạy qua đèn lúc này là:
) ( 214 , 0 2 12
3 '
r R
I
b N
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
, r = 0
) (
6 V
R1 = R2 = 30 , R 3 = 7,5
a) RN = ? b) 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
R N
RN = 5
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
Trang 4-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 ?
-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
- Vì R1 = R2 nên:
I1 = I2 = 0,2( )
30
6 2
R
U
) ( 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 1 + 2 = 12 + 6 = 18V
rb = 0
- Điện trở mạch ngoài gồm 2 điện trở.
RN =R1 +R2 =4+8 = 12()
-Cường độ dòng điện chạy trong mạch
0 12
18
b
N
b
r R
- 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 = 1I = 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 = 2 .I = 6.1,5 = 9(W)
WA2 = PA2It = 6.1,5.300 = 2700(J)
- Hs đọc đề-tóm tắt
Vì R1 = R2 nên:
I1 = I2 = 0,2( )
30
6 2
R
U
) ( 8 , 0 5 , 7
6 3
3
R
U
Bài 2 trang 62
TT
,
) ( 12
1 V
r1 = 0 , r2 = 0
R1 = 4 , R 2 = 8
a) I = ? b) P1 = ? , P2 = ? c) Png1 = ? , Png2
A = ? trong t = 5 phút = 300 giây
Giải.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn
= b 1 + 2 = 12 + 6 = 18V ; rb = 0
Điện trở mạch ngoài gồm 2 điện trở.
RN = R1 + R2 = 4 + 8 = 12()
a) Cường độ dòng điện chạy trong mạch
0 12
18
b
N
b
r R
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 = 1I = 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 = 2 .I = 6.1,5 = 9(W)
WA2 = PA2It = 6.1,5.300 = 2700(J)
Bài 3 trang 62
TT
, r =1,1 , R = 0,1
) (
12 V
a) x = ? để P = ? b) x = ? để P = ?
Trang 5+
-r
,
Hoạt động 4 ( 5phút) : 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
-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 = 1
-Công suất tiêu thụ trên điện
trở x ?
-Tính giá trị công suất lớn
nhất của x ?
-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
- Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài:
P = RN .I2 = 2 2
) (
) (
x r R
x R
=
2
2
) (
x R
r x R
-Công suất tiêu thụ trên x là:
Px(max) = x.I2
=
2
2 2
2
) (
) (
x
r R x x
r R
x
Công suất Px lớn nhất khi:
x = R +r = 1,1+0,1 = 1,2
- 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
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
-Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài:
P = RN .I2 = 2 2
) (
) (
x r R
x R
=
2
2
) (
x R
r x R
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
=> x = r – R = 1,1- 0,1 = 1
b) Công suất tiêu thụ trên điện trở x : -Công suất tiêu thụ trên x là:
Px(max) = x.I2
=
2
2 2
2
) (
) (
x
r R x x
r R
x
-Công suất Px lớn nhất khi:
x = R +r = 1,1+0,1 = 1,2
-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