MỤC TIÊU Học sinh biết cách giải một số bài tập về cường độ, suất điện động của dòng điện không đổi.. Khi mắc nguồn điện này thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ
Trang 1Ngày soạn: 24/9/2013
CHƯƠNG 2 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Bài 1: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN
I MỤC TIÊU
Học sinh biết cách giải một số bài tập về cường độ, suất điện động của dòng điện không đổi
II CHUẨN BỊ
Bài 1: Một dây dẫn kim loại có các electron tự do chạy qua và tạo thành một dòng điện không
đổi Dây có tiết diện 0,6 mm2, trong thời gian t = 10s có điện lượng q = 9,6 C đi qua Tính:
a) Cường độ dòng điện qua dây dẫn.
b) Số electron qua tiết diện ngang của dây trong 10s.
Hướng dẫn:
t
19
9,6
6.10 1,6.10
q
Bài 2: Suất điện động của một pin đồng hồ điện tử là 1,5V Tính công của lực lạ khi di chuyển
điện tích +8C từ cực âm tới cực dương của nguồn điện
Hướng dẫn:
Công của lực lạ: A q 8.1,5 12 J
Bài 3: Một nguồn điện có suất điện động là 10V Khi mắc nguồn điện này thành mạch điện kín
thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ là 0,8A Tính công của nguồn điện này sinh ra trong thời gian 5 phút
Hướng dẫn:
Công của nguồn điện: A q I t . 0,8 5.60 10 2400 J
Bài toán: Xét một mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện là pin có
suất điện động 12V Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U
= 10V Cường độ dòng điện trong mạch là 1,5A
a) Điện năng tiêu thụ trong 1 phút và công suất tiêu thụ điện
năng trong đoạn mạch AB
b) Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R.
c) Công và công suất của nguồn trong 1 phút.
Hướng dẫn
a) Điện năng tiêu thụ: A = UIt = 10.1,5.(1.60)= 900 J; Công suất tiêu thụ: P = U.I = 15 W b) PR = I 2.R.= U.I = 15 W
c) Công của nguồn điện: A ng It 12.1,5.60 1080 J
Công suất của nguồn: P ng I 12.1,5 18 W
R
Trang 2Dạy thêm Ngày soạn: 15/10/2013
BÀI ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức :
- Ôn lại định luật Ôm đối với toàn mạch, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn, hiện tượng đoản mạch, hiệu suất của nguồn điện
2 Kỹ năng : Giải được các bài tập liên quan đến định luật Ôm đối với toàn mạch.
II CHUẨN BỊ
R2 = R3 = 3; R4 = 6
a) Tính dòng điện qua các điện trở.
b) Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.
Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AB và của nguồn điện
Đáp án:
a) R13 = 6 ; R24 = 9; RN = R1234 = 3,6; 3,6 0, 47,8 1,95
N
Ir 7,8 1,95.0, 4 7, 02
AB
13 1,17
AB U
R
24 0,78
AB U
R
b) Unguồn = U AB Ir 7,8 1,95.0, 4 7, 02 V
c) P AB I R2 AB 13,689 W ; P nguôn .I 15, 21 W
Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ: Vôn kế có điện trở rất lớn,
Ampe kế có điện trở rất nhỏ Vôn kế chỉ 15V, ampe kế chỉ 1,5A,
nguồn điện có r = 1 Tính điện trở R và
Hướng dẫn:
15 10 1,5
V A
U U
U V I r U V I r 11,5V
đèn ghi 6V-6W; 18V , r = 1
a) Tính điện trở RĐ, RAB.
b) Tính cường độ dòng điện qua đèn Đèn sáng như thế nào?
Hướng dẫn:
a) P đm = U đm I đm =
D
R
2 1
2
4.6
4 6
D AB
D
R R
M
A
N
R 1
R 2
R 3
R 4
, r
B
, r
V
, r
R2
RĐ
Trang 3b) AB 3
AB
2 2 2
3
1, 2
D D
Đèn sáng hơn bình thường
Điện trở của ampe kế và các dây nối không đáng kể
Tính cường độ dòng điện qua các điện trở, số chỉ ampe kế và hiệu
điện thế giữa hai cực của nguồn điện
Hướng dẫn:
2 4
24
2 4
1,5
2 6
R R
R
35
3 5
2
4 4
R R R
1 24 35 5,5
N
6
1 5,5 0,5
N
; I 1 =I=1A;
2 4 24 24 1,5
2 0,75
U
R
4
0, 25
U
R
3 3 0,5
U
R
5 5 0,5
U
R
I A = I 2 – I 3 = 0,25A; U N = 5,5V.
B2 Điện năng và công suất điện Định luật Jun – Len-Xơ
Bài 1 Có 2 dây điện trở sử dụng cho một bếp điện Nếu sử dụng dây thứ nhất nước trong nồi sẽ
sôi sau thời gian t1= 10 phút Nếu sử dụng dây thứ hai thời gian là t2 = 40 phút Bỏ qua sự mất mát nhiệt Tính thời gian đun sôi nước nếu 2 dây điện trở mắc
a) Nối tiếp
b) Song song
(ĐS: a) 50 phút; b) 8 phút)
Bài 2 Có 2 đèn 120V - 60W và 120V - 45W
a) Tính điện trở và cường độ định mức mỗi đèn
b) Mắc 2 đèn theo một trong hai cách như hình a và b, UAB =
240V thì hai đèn sáng bình thường Tính r1, r2 Cách mắc
nào có lợi hơn
(ĐS: a) R1=240, R2= 320, I1=0,5A, I2 = 0,375A; b) r1 = 137
, r2 = 960, cách II)
loại 6V – 3W; bóng đèn Đ2 loại 2,5V – 1,25W
a) điều chỉnh R1 và R2 sao cho đèn Đ1 và Đ2 sáng bình
thường Tính các giá trị của R1 và R2
b) giữ nguyên giá trị đó của R1, điều chỉnh biến trở R2 sao
cho nó có giá trị '
2 1
R Khi đó độ sáng của các bóng đèn thay đổi thế nào so với trường hợp a
(ĐS: a) R1=0,48, R2= 7 )
Cách I
B A
Đ1
Đ2
R1
B
Đ2
R1
Cách II
B A
Đ1
Đ2
R1
R2
A
D
R2
R4
R3
R5
R1 , r
B
Trang 4, r
B
Bài 4 Dùng bếp điện có công suất P = 600W, hiệu suất H = 80% để đun 1,5 lít nước ở nhiệt độ
t1 = 200C Hỏi sau bao lâu nước sẽ sôi? Cho nhiệt dung riêng của nước c = 4,18 kJ/(kg.K)
(ĐS: 17 phút 25s)
thì sau 20 phút nước sẽ sôi Bếp điện có hiệu suất H = 60% và được dùng ở một mạng điện có hiệu điện thế U = 220V Nhiệt độ ban đầu của nước là t1 = 200C, nhiệt dung riêng của nhôm c1 =
920 J/(kg.K), nhiệt dung riêng của nước c2 = 4,18 kJ/(kg.K) Hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước và dòng điện chạy qua bếp điện
(ĐS: 688240J; 4,4A)
$3 Định luật Ohm đối với toàn mạch
= R5 = 4; R4 = 6 Điện trở của ampe kế và các dây nối không đáng
kể
Tính cường độ dòng điện qua các điện trở, số chỉ ampe kế và hiệu điện
thế giữa hai cực của nguồn điện
(ĐS: I1=I=1A; I2=0,75A; I3=0,5A; I4=0,25A; I5 =0,5A; IA =0,25A; U =
5,5V)
=8; R3 =6; R4 = 16
a) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm MN
b) Nối M, N bằng một đoạn dây, tính I qua MN
( a)UMN = 4V)
B4 Định luật ohm cho các loại đoạn mạch
Bài 1
UAB = 12V qua một biến trở R mắc nối tiếp Tính R để cường độ dòng
điện nạp là I = 2A
b) Sau đó acquy được dùng để thắp sáng một bóng đèn điện Biết cường
độ dòng điện qua acquy là 1,2A Tính hiệu điện thế hai đầu acquy
(ĐS: R = 2,5 b) U’AB=5,4V)
R4= 8, R5=10
RA=0 Ban đầu K mở và ampe kế chỉ I =1,2A
c) Khi K đóng, tìm cường độ mạch chính và mỗi nhánh
(ĐS: UAB = 4,8V, I2=I4=0,4A, I13=0,8A ;b) R3 = 4, UMN = 0, UMC =
0,8V; c) mạch cầu cb nên I không đổi)
Bài 3 Cho mạch điện như hình vẽ: 1 12V ; r 1 = 1,
2 6V
, r 2 = 2; 3 9V , r 3 = 3, R1 = 4,
R 2 =2, R 3 =3 Tính UAB
_(ĐS: 13,6V)
A
D
R2
R4
R3
R5
R1 , r
B
M A
N
R1
R2
R3
R4
, r
B
B
M
R1
R2
R3
R4
, r
A
, r
C
K
R5
A
2, r2
B
R1
R2
R3
1, r1
3, r3
Trang 5B
A
1, r1
2, r2
R
3, r3
A
Bài 4 Cho mạch điện như hình:
R 1 = 2R 2 , R 4 = 2R 3 , E 1 = 12V, r 1 = r 2 =2, R A =R G = 0, R V
rất lớn
a) K mở, vôn kế chỉ 10V, ampe kế chỉ 1/3 A Tính R1, R2,
R3, R4
b) K đóng, điện kế chỉ 0 Tính 2
c) Thay khóa K bằng tụ C3F và đổi cực nguồn 2.
Tính Q của tụ và xác định dấu của các điện tích trên tụ
(ĐS: a) 10, 5, 10, 20 b) 3,33V c) 2.10 -5 C
bản nối với M là b ản âm)
R = 2 Tính I qua mỗi nhánh
(ĐS: I1= -4A; I2 = 16A; I = 12A)
r3 = 0,1 Ampe kế chỉ số 0 Tính điện trở R và dòng điện qua các mạch nhánh
(ĐS: R=0,8 ; I1 = 1A; I2= 1A; I= 2A)
Bài 7 Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ.
E1 = 2,4V; r1= 0,1;E 2 = 3V; r 2 = 0,2; R 1 = 3,5; R 2 =R 3 = 4
; R 4 =2
Tính các hiệu điện thế UAB và UAC
(ĐS: UAB = 1,5V; UAC = -2V)
Bài 8 Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ.
E1 = 18V; r1= 4; E 2 = 10,8V; r 2 = 2,4; R 1 = 1; R 2 =3;
R A =2; C 2F
Tính cường độ dòng điện qua E1; E2, số chỉ của ampe kế, hiệu điện thế
và điện tích trên tụ C trong hai trường hợp
a) K mở
b) K đóng
(ĐS: a) I1 = 1,125A; I2 = -1,125A; IA = 0; UC = UAB = 13,5V; q = 2,7 10
-5C
b) I1 = 1,8A; I2 = 0A; IA = 1,8A; UC = 5,4V; q = 1,08 10-5C)
B5 Công, công suất của nguồn điện và của máy thu
Tìm R2 để:
a) Công suất nguồn cực đại
B
M
R1
R3
R2
R4
1, r1
V
K
2, r2
A
G
A
1, r1
2, r2
R
I1
I2
I
R2
I
R1
A D
C
R2
R1
R3
R4
2, r2
F
1, r1
B
B
A
1, r1
2, r2
R2
A K C
A
Trang 6b) Công suất tiêu hao trong nguồn cực đại
c) Công suất mạch ngoài cực đại
(ĐS: a) R2=0; b) R2=0; c) R 2 d) R 2 e) R2 = 1)
Trang 7BÀI TẬP GHÉP NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ
Câu 1: Hai nguồn điện có cùng suất điện
động và điện trở trong r được mắc thành bộ
nguồn và được mắc với điện trở R 11 như
sơ đồ hình 1
Trong trường hợp Hình 1 a, thì dòng điện qua
R có cường độ: I1 = 0,4 A, còn trường họp
hình 1 b, thì dòng điện chạy qua R có cường
độ I2 = 0,25 A Tính suất điện động và điện
trở trong r
Hướng dẫn
Với sơ đồ mạch điện hình 1a, hai nguồn được mắc nối tiếp và ta có: U1 I R1 2 2I r1
0, 4r 2, 2
(1)
Với sơ đồ mạch điện hình 1b, Hai nguồn mắc song song ta có:
1 2
U I R I r 0,125r2,75 (2)
Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta được: 3 ;V r 2
Câu 2: Cho mạch điện như hình 1 = 20V, 2 = 32V, r 1 = 1, r 2 = 0,5, R
= 2 Tính I qua mỗi nhánh
Hướng dẫn:
I 1 = -4A; I 2 = 16A; I = 12A
Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ:
E = 4V, r = 1; R1 = 4; R2 = 3,6; Đ(3V-1,5W)
a) Tính điện trở và điện trở suất của bộ nguồn
b) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở và nhận xét độ sáng của đèn
c) Tính công suất tiêu thụ của mỗi nguồn và hiệu suất của bộ nguồn
Hướng dẫn
a) E b = 2E = 8V; r b = 2r = 2.
b)
2 6
dm D
dm
U
R
P
1
2, 4
D AB
D
R R R
2 6
R R R ;
2 1
b
R
E
1 1
U
R
0, 4
AB
D
D
U
R
dmD
dm
P
U
đèn sáng yếu hơn bình thường
c) Công suất mỗi nguồn: P E I 4W
2, r2
R
1, r1
, r
, r
R Hình 1a Hình 1b
A
1, r1
2, r2
R
I1
I2
I
Trang 8d) Hiệu suất của bộ nguồn: 6 75%
8
N
b
U H E
Câu 4: Cho mạch điện như hình vẽ:
E 1 = 10V; r 1 = 0,8; E 2 = 5V; r 2 = 0,4 Đ(6V-3W); R 1 = 4; R 2 = 3; R 3 = 5.
a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính.
b) Tính cường độ dòng điện qua đèn và nhận xét độ sáng của đèn.
Hướng dẫn:
a) E b E1E2 15V ; r b r1 r2 1, 2
2 12
dm D dm
U R P
; R23 R2 R3 8 ; 23
23
4, 4
D
AB
D
R R
R
8,8 1, 2
b
E
; U AB I R AB 7, 2V
12
AB
D
D
U
R
; U D U AB 7, 2V U dmD đèn sáng mạnh hơn bình thường (Hoặc I D
> I đmD = P đm /U đm = 0,5A).
c) 2 3 23
23 0,9
AB U
R
; U CD U CAU AD I R2 2 E1 I R( 1r1) 0,1 V
2
r Đ1(3V-3W); Đ2(9V-4,5W); R 9
a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính
b) Nhận xét độ sáng của các đèn
c) Tính công suất của mỗi nguồn
Hướng dẫn a) b 10V ; 1
2
b
r
r ; RĐ1 =
2
1
dm
P U ; RĐ2 =
2
2
dm
1 2
9
D
D
R R
9 1
b
E
b) I D1 I I dm1 đèn 1 sáng bình thường
U U I R V U đèn 2 sáng yếu hơn
1
I
R
Đ2
Đ1 A B
Trang 9Câu 6:
Cho mạch điện như hình vẽ:
Với hai nguồn giống nhau, mỗi nguồn có:
4V
Cho R 1 = 4; R 2 = 3,6; bóng đèn: Đ(3V-1,5W).
a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính
Nhận xét độ sáng của đèn
b) Tính công suất tiêu thụ của mỗi nguồn và hiệu suất của bộ nguồn.
Hướng dẫn
a) E b = 2E = 8V; r b = 2r = 2.
2
6
dm
D
dm
U
R
P
1
2, 4
D AB
D
R R R
; R N R AB R2 6 1
b
E
1 1
U
R
0, 4
AB
D
D
U
R
dmD
dm
P
U
đèn sáng yếu hơn bình thường
b) Công suất mỗi nguồn: PE I 4W
Hiệu suất của bộ nguồn: 6 75%
8
N b
U H E
, r
R1
R2 Đ
, r
M
Trang 10Ngày soạn: 5/11/2013
BÀI TẬP ÔN TẬP
Câu 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình 3: trong đó 1 1,5V , r 1 = 1; 2 3V , r 2 = 2 R 1
= 6; R 2 = 12; R 3 = 36.
a) Tính suất điện động b và điện trở trong r b của bộ nguồn
d) Tính hiệu suất của bộ nguồn.
Hướng dẫn:
a) Bộ nguồn có suất điện động b 12 4,5 V và điện trở trong r b r1 r2 3 .
b) Điện trở tương đương của mạch ngoài là: R N 12
Cường độ dòng điện trong mạch chính: b 0,3
Cường độ dòng điện chạy qua R3 là: I3 0,1 A
c) Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là: U MN 1 Ir1 I R1 1 2 Ir2 I R2 2 0 V
4,5
H
Câu 2: Cho mạch điện sau:
6 pin, mỗi pin có = 1,5 V, r = 0,1 ,
R 3 =R 4 = 6; R 2 = 3; R 1 = 1
a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính
b) Tính công suất và hiệu suất của bộ nguồn điện
c) Tính công suất toả nhiệt trên R2
Hướng dẫn:
3
R
b
E
R r
; Công suất tỏa nhiệt trên R2: P2 = I 2 2 R 2 = 10,55W
2, r2
R1 R2
1, r1
R3
M N
E b,rb
A
R1 R2
R3
B M
N
R4
Trang 11d) Uc UMN UMA UAN I R1 1 I R4 4 1,875 ; V Q CU c 6.1,875 11.25 C
Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ:
Nguồn điện có =8V, r =1 Các điện trở: R1=4, R2=2 Đèn (6V,
6W)
a) Tính điện trở tương đương mạch ngoài và cường độ dòng điện
trong mạch
b) Tính điện năng tiêu thụ trên bóng đèn trong 10 phút.
Hướng dẫn:
12
3
D N
D
R R R
; Cường độ dòng điện: 3 18 2
N
b) A=UI đèn t = RI đèn 2 t =600J
c) I 1 =I-I đèn =1A ; P 1 =U 1 I 1 =R 1 I 1 =4W.
Các điện trở: R 1 =3, R 2 =6 Đèn (4V, 4W)
a) Tính điện trở tương đương mạch ngoài và cường độ dòng điện
trong mạch
b) Tính điện năng tiêu thụ trên bóng đèn trong 10 phút.
Hướng dẫn
a) R 12 =2; R Đ =4; R N R12Rd 6 ; Cường độ dòng điện: 6 17 1
N
b) A=UI đèn t = RI đèn 2 t =4.1.600=2400J
c) U 1 =U 12 =R 12 I=2V ; P 1 =U 1 I 1 =U 2
1 /R 1 =2W.
Câu 5: Bóng đèn Đ (6V-3W) được mắc vào nguồn
điện có suất điện động
12V
, điện trở trong
1
r
theo hai sơ đồ hình 1a, 1b Tính R 1 , R 2 để đèn Đ sáng bình thường
Hướng dẫn
- Hình 1a:
1
dm1
1
0,5
dm
dm
P
U
2 1 1
1 12
dm D
dm
U R P
12
D N
D
R
Để đèn Đ sáng bình thường: U AB U dm1 6V; I D I dm1 0,5A
D
( , ) r
Đ
- +
( , )r
R1
R2
Đ
- +
B A
Đ
R2 Hình 1b
r
B A
Đ
R1
Hình 1a
r
Trang 12- Hình 1b: Đèn sáng bình thường:
dm
I
điện như hình vẽ: Rb là biến trở; R1 = 4; đèn ghi 6V-6W; 9V , r = 0,5
ĐS: a) I D 1, 2A I dm Đèn sáng hơn bình thường
b) R b 7, 2 1 2, 4 3,8
Hướng dẫn:
a) b 2 18 V ; r b 2r 1
2
6
dm
D
dm
U
R
P
1 1
4.6
2, 4
4 6
D D
D
R R R
; R AB R b R1D 2,6 2, 4 5
3
b
AB
AB b
2 2 2
3
1, 2
D D
Đèn sáng hơn bình thường
b) Để đèn sáng bình thường:
1
6
2, 4
18
2,5
b
I
, r
R1
RĐ
, r