Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi bóng đèn c Để hai đèn sáng bình thường phải mắc chúng như thế nào vào mạch điện có hiệu điện thế 12V d Kh[r]
Trang 1Chủ đề 4 : ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP ĐƠN GIẢN
A) MỤC TIÊU
- Kiến thức : Củng cố các tính chất về cường độ dòng điện , hiệu điện thế và điện
trở trong đoạn mạch hỗn hợp gồm mắc nối tiếp và mắc song song
- Kĩ nằng : Phân tích đoạn mạch để tính toán các đại lượng về U , I , R trong mỗi
cách mắc và chung trong cả đoạn mạch
- Tư duy : Bồi dưỡng năng lực xây dựng đường lối giải bài tập vật lí
- Thái độ : đọc kĩ bài tập trước khi làm , rèn cho học sinh tính cẩn thận trong trình
bày , linh hoạt trong xử lý tình huống
B) CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
Cho đoạn mạch như hình vẽ
R2 và R3 mắc song song
R1
R2
R3
B A
C
Điện trở tương đương của đoạn mạch được tính như sau
23
R
Cường độ dòng diện trong mạch chính là
AB AB
U I R
và I = I1 = I2 + I3
Hiệu điện thế thành phần : U AC = IR 1 ; U CB = IR 23 = I 2 R 2 = I 3 R 3
U AB = U AC + U CB = IR AB
II) BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài tập 1 : Cho 3 điện trở giống nhau cùng có giá trị là r Hãy vẽ sơ đồ các cách
mắc ba điện trở trên vào hai điểm A , B và tính điện trở của mỗi đoạn mạch
Giải
B A
RAB = 3R
R
R
R
A
B G
R R
R
B A
R R
R
AB
1
3
Trang 2Bài tập 2 :
Cho mạch điện như hình vẽ
Biết UAB = 60V , R1 = 18 , R2 = 30
R3 = 20
a)Tính điện trở của đoạn mạch AB
b)Tính cường độ dòng điện qua các
điện trở
R 1
R 2
R 3
B A
C
Giải
23
AB AB
2A
Bài tập 3 :
Cho mạch điện như hình vẽ
Biết UAB = 35V , R1 = 15 , R2 = 3
R3 = 7 , R4 = 10
a)Tính điện trở của đoạn mạch AB
b)Tính cường độ dòng điện qua các
điện trở
C
R 1
R 3
R 2
R 1
Giải
a) Ta có R23 = R2 + R3 = 3 + 7 = 10
23 4 234
AB 1
AB
CB 4
4
CB
23
Hoặc vì R2 + R3 = R4 nên I4 = I2 = I3 = ½ I = 0,875A
Bài tập 4
Cho hai bóng đèn loại 12V – 0,8A và 12V – 1,2A
a) Các kí hiệu 12V-0,8A và 12V-1,2A cho biết điều gì ? Tính điện trở của mỗi bóng đèn
Trang 3b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn trên với nhau vào hiệu điện thế 24V Tính cường
độ dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi bóng đèn
c) Để hai đèn sáng bình thường phải mắc chúng như thế nào vào mạch điện có hiệu điện thế 12V
d) Khi mắc nối tiếp hai bóng đèn trên vào mạch điện có hiệu điện thế U = 24V ,
Giải :
a) Các kí hiệu ghi trên mỗi đèn cho ta biết : Khi mắc mỗi đèn vào hai đầu mạch điện có hiệu điện thế 12V thì cường độ dòng điện qua đèn 1 là 0,8A và đèn 2
là 1,2A
b) Khi mắc nối tiếp hai bóng đèn vào mạch điện có hiệu điện thế U = 24V
Đèn 1 bị sáng quá , đèn 2 sáng yếu
c) Để hai đèn sáng bình thường khi mắc vào mạch điện có U = 12V thì ta mắc song song hai đèn vào đoạn mạch có hiệu điện thế trên
d) Để hai đèn sáng bình thường ta mắc đèn 2 nối tiếp với đoạn mạch gồm đèn 2
12V-1,2V 12V-0,8A
R x
Trong trường hợp này cường độ dòng điện của mạch chính là 1,2A , cho nên
Vậy điện trở Rx là
1 x x
Bài tập 5
Cho mạch điện như hình vẽ
R1 = R2 = 2R3 = 30
a)Tính điện trở của đoạn mạch AB
b)Tính cường độ dòng điện qua các
R 4
R 1
R 2
R 3
B A
Giải
a) Điện trở của đoạn mạch mắc song song được tính
Trang 4123 1 2 3
chính cho nên
AB 4
AB
123
1
Vì R1 = 2R3 nên I3 = 2I1 = 1,5A
Bài tập 6
Cho mạch điện như hình vẽ
R1 = R2 = 2R3 = 20
R4 = 20 , R5 = 12
Am pe kế chỉ 4A
a)Tính điện trở của đoạn mạch AB
C
R 4
R 5
R 3
R 2
R 1
A
D
Giải
a) Điện trở của đoạn mạch CB là
12 3 CB
Điện trở của đoạn mạch gồm R5 nối tiếp với R123 là R1235 = R5 + R123 = 20
Điện trở của đoạn mạch AB là
1235 4 AB
Vậy UAC = U5 = I5.R5 = 4 12 = 48 V
Mà R1 + R2 = 4R3 cho nên I3 = 4I1 , I1 + I3 = I5 = 4A , nên I1 = 0,8A
Bài tập 7 :
Cho mạch điện như hình vẽ
Trong đó R1 = 15Ω ,R2=R3=R4=30
R2 là I2 = 0,50A
a) Tính điện trở của đoạn mạch
MP
b) Tính cường độ dòng điện qua
mỗi điện trở
c) Tính hiệu điện thế của mỗi
điện trở và hiệu điện thế giữa hai
điểm MP
R 1
R4
R 2
R 3
P N
M
Trang 5a)Điện trở của đoạn mạch MP là :
Vì R2=R3=R4=30Ω,nên ta có : RNP = R2
3 =
30
3 =¿10Ω
Vì R1 mắc nối tiếp với RNP , ta có: RMP = R1 + RNP = 15 + 10 = 25Ω
b)Trong đoạn mạch np hiệu điện thế của các đoạn mạch rẽ bằng nhau, mà
R2=R3=R4,suy ra : I2 = I3 = I4 = 0,50A
Cường độ dòng điện trong mạch chính là:
I1= I2 + I3 + I4 = 3I2 =3.0,50 = 1,5A
c)Aùp dụng định luật Oâm cho các đoạn mạch , ta có :
U1 = I1.R1 = 1,5.15 = 22,5V , UNP = I1.RNP = 1,5.10 = 15V
⇒ UNP = U2 = U3 = U4 = 15V
Hiệu điện thế giữa hai điểm MP là:
UMP = U1 + UNP = 22,5 + 15 = 37,5V
Bài tập 8:
15V,R1 = 8Ω,R2 = 36Ω,R3 = 24Ω
R4 = 6Ω,R5=1
a) Tính điện trở tương đương của
mạch
b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi
điện trở
R 5
R 4
R 3
R 2
R 1
Q N
P M
Q
GIẢI
b)Aùp dụng định luật ôm,ta có : I1 = UMN
R =
15
23 ,75 ≈ 0 , 63 A
I2 = UPQ
R2 mà UPQ = UMN – R1.I1 = 15 – 8.0,63 = 9,96V,
Đối với đoạn mạch R345 , ta có : I3 = UPQ / R345 = 9,96 / 28 = 0,36A
Đối với đoạn mạch song song R45 , ta có : U45 = R45.I3 = 4.0,36 = 1,44V Do đó : I4=U4
R4
=U45
R4
=1 , 44
6 =0 ,24 A và
I5 = U5 / R5 = U45 / R5 = 1,44 / 12 = 0,12A
Bài tập 9 : Cho đoạn mạch như hình vẽ : hiệu điện thế giữa hai điểm BD
không đổi Khi mở và đóng khóa K , vôn kế lần lượt chỉ hai giá trị U1 và U2 Biết R2 = 4R1 và vôn kế có điện trở rất lớn
Trang 6Tính hiệu điện thế giữa hai điểm B,D theo U1 và U2
B R 0 C R 2 D
R 1 K
GIẢI Khi K mở,ta có :R0 nt R2 Do đó : UBD = U1/R0.(R0 + R2) , R0 = R2U1/UBD-U1 (1) Khi K đóng,ta có :R0 nt (R2//R1) Do đó : UBD = U2 + U2 R0 (R2 5 ) (vì R2 = 4R1) , R0 = R2U2 5(UBD−U2) (2) Từ (1),(2) suy ra : U1 UBD−U1= U2 5(UBD− U2)suyra UBD U1 −1=5 UBD U2 −5 suy ra UBD = 4 U1U2 5U1−U2 Bài tập 10: Cho mạch điện như hình vẽ Biết R1 = 5Ω,R2 = 7Ω,R3 = 1Ω,R4 = 5Ω R5 = 3Ω, I3 = 0,5A Tính cường độ dòng điện qua từng điện trở và UAB R2
R 3 R 4
A + R 1 B -
R 5
GIẢI
Vì R3 nt R4 nên :I4 = I3 = 1A Hiệu điện thế qua hai điện trở R3 và R4 là :
U34 = (R3 + R4).I3 = (1 + 5).1 = 6V Vì R5//( R3 nt R4) nên : U5 = U34 = 6V
Cường độ dòng điện qua R5 là : I5=U5
R5=
6
3=2 A
Vì R1 nt [(R3 nt R4)// R5] nên cường độ dòng điện qua R1 là
: I1=I345=I34+I5 = 1+2= 3A
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chứa R1,R3,R4,R5 là :
U1345 = U1 + U5 = I1.R1 + U5 = 3.5 + 6 = 21V,
Vì R2 // [R1 nt [(R3 nt R4)// R5]] nên : U2 = U1345 = 21V
Cuờng độ dòng điện qua R2 là : I2=U2
R2=
21
7 =3 A
Hiệu điện thế giữa hai đầu AB là : UAB = U2 = 21V
V
Trang 7Bài tập 11 :Cho đoạn mạch như sơ đồ hình vẽ Biết R1 = 5Ω,R2 = 4Ω,R3 = 3Ω
,R4 = R5 = 2Ω Cường độ dòng điện qua mạch chính là I = 2A
b.Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở
c.Tính UAC , UDC
R2 C R3
R 1
M
A + R 4 R 5 B
D
GIẢI
a Điện trở đoạn AB : RAB = R1 + R2345 = 5 + 2,5 = 7,5Ω
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB là : UAB = IAB.RAB = 7,5.2=15V
b Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở là : U1 = I.R1 = 5.2=10V
Mặt khác : UMB = UAB – U1 =15 – 10 = 5V,
Vì R4 = R5 = 2Ω ⇒ U4 = U5 = UMB/2=2,5V
Cường độ dòng điện qua hai điện trở R2 và R3 là :
I23 = UMB / R23 = 5/7 = 0,71A
U2 = I23.R2 = 0,71.4 = 2,84V , U3 = I23.R3 = 0,71.3 =2,13V
c.Hiệu điện thế UAC : UAC = UAM + UMC = U1 + U2 = 10 + 2,84 = 12,84V
Hiệu điện thế hai đầu DC : UDC = UDM + UMC = UMC – UMD = U2 – U4
⇒ UDC = 2,84 – 2,5 = 0,34V
III ) BÀI TẬP BỔ SUNG
Bài 1: Cho mạch điện như H.V Biết R1 = 6; R2 = 30 và R3 = 15 Hiệu điện thế ở hai đầu AB là 24V
a) Tính điện trở tương đương của mạch điện
b) Tính cường độ dịng điện qua mỗi điện trở
c) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở
Bài
2: Cho mạch điện như H.V Biết R1 = 3Ω; R2 = 6Ωvà R3 = 18Ω Đặt vào Ω Đặt vào
điện chính là 1,5A
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch
b) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở
R2 R1
R3
Trang 83: Cho mạch điện H.V Biết R1 = 6Ω; R2 = 3Ω; R3 = 6Ω và R4 = 12Ω
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch
b) Tính cường độ dịng điện qua mỗi điện trở
c) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm MN
Bài 4 :
24V thì hiệu điện thế giữa hai điểm MB là
14,4 V Tính cường độ dịng điện qua mỗi
Bài 5 Cho mạch điện H.V Biết R1 = 6Ω; R3 = 12Ω Đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế U thì cường độ dịng điện qua mạch chính là 1,5A, cường
a) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở
Bài
6: Cho sơ đồ như H.V UAB = 12V; R1 = 6Ω; R2 = 4Ω Tính I qua Ampekế
A 2
A 1
A 1
R 1
R 2
R3
R2 R1
R3
R2 R1
R4 R3
Trang 97: Một đoạn mạch gồm 3 điện trở R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 6Ω, mắc song
a) Điện trở tương đương của đoạn mạch
Bài
8: Cĩ hai điện trở 4Ω và 6Ω, mắc song song với nhau
a) Tính điện trở tường đương của đoạn mạch
b) Hiệu điện thế của đoạn mạch trên bằng 1,2V TÍnh cường độ dịng điện trong mạch chính và trong mỗi mạch rẽ
Bài
9 Cho mạch điện H.V biết R1 = 20Ω; R3 = 40Ω
b) Tính điện trở tương đương của cả đoạn mạch khi K đĩng
độ dịng điện trong mạch chính và từng mạch rẽ
Bài 10 :
Một mạch điện H.V Điện trở ampe
kế khơng đáng kể, điện trở của vơn kế rất
Bài
11 :
Sơ đồ H.V Khi K ở chốt 1 ampekế chỉ 4A,
R 2
R 1
A
A
A
A 1
K
2
2 2
R 1
R 2 R 3
A
Trang 10cịn khi khoa K ở chốt 2 thì ampekế chỉ
6,4A Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch luơn
Bài
12: Cho 3 điện trở R1 = 2Ω; R2 = 6Ω; R3 = 8Ω Đặt vào Ω mắc song song với nhau, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U = 24V tính điện trở tương đương của đoạn mạch và cường độ dịng điện qua mạch chính
Bài
13
Một mạch điện cĩ sơ đồ H.V Điện trở
ampekế cĩ điện trở khơng đáng kể Tính :
tồn mạch
b) Hiệu điện thế U của nguồn điện
R 3
A 2
A 1
R 2
R 1 R