Bài giảng Vật lý 11 Chương 2: Chuyên đề Chủ đề 4

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com

1

CHỦ ĐỀ 4.

I. KIẾN THỨC

1. Định luật ôm đối với toàn mạch:

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ

nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

rR

I

N

+

=

ξ

=> ξ = I.R

N

+I.r

Với I.R

N

= U

N

: độ giảm thế mạch ngoài.

I.r: độ giãm thế mạch trong.

 U

N

= ξ - r.I + Nếu điện trở trong r = 0, hay mạch hở (I = 0) thì U

N

= ξ.

+ Nếu R = 0 thì

r

I

ξ

=

, lúc này nguồn gọi là bị đoản mạch.

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nối 2 cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất

nhỏ. Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn và có thể gây ra nhiều tác hại.

Định luật ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng

lượng.

Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng ta có: Công của nguồn điện sinh ra trong

mạch kín bằng tổng công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài và mạch trong.

A = ξ I.t = (R

N

+ r).I

2

.t

2. Định luật ôm đối với các loại đọan mạch:

Chỉ chứa R: I=

R

U

Đoạn mạch chứa máy thu:

Thì U

AB

= ξ + I(R+ r)

Hay U

BA

= - ξ - I (R +r).

Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở:

Thì U

AB

= ξ

1

- ξ

2

+ I (R

1

+ R

2

+ r

1

+r

2

).

Hay: U

BA

= ξ

2

- ξ

1

– I (R

1

+ R

2

+ r

1

+r

2

).

Hiệu suất của nguồn điện:

ξξ

NNco

U

tI

tIUA

H=== ..

..

A

nguon

ich

(%)

4. Mắc nguồn điện.

Mắc n nguồn điện nối tiếp nhau.

ξ

b

= ξ

1

+ ξ

2

+ ... + ξ

n

r

b

= r

1

+ r

2

+ ... + r

n

Mắc m nguồn điện giống nhau (ξ

0

, r

0

) song song nhau.

ξ

b

= ξ

0

, r

b

=

m

r

0

Mắc N nguồn điện giống nhau (ξ

0

, r

0

) thành m dãy, mỗi dãy có n nguồn điện.

ξ

b

= n.ξ

0

, r

b

=

m

rn

0

.

Mắc xung đối. Giả sử cho ξ

1

> ξ

2

. ξ

1,

r

1

ξ

2

, r

2

ξ

b

= ξ

1 -

ξ

2

, r

b

= r

1

+ r

2

.

- ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH.

- ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH

- MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com

2

II. MỘT SỐ BÀI TOÁN THƯỜNG GẶP

BÀI TOÁN 1: TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP

BÀI TOÁN 2: BIỆN LUẬN CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI

BÀI TOÁN 3: GHÉP NGUỒN THÀNH BỘ

BÀI TOÁN 4: MẠCH CHỨA TỤ, BÌNH ĐIỆN PHÂN...

PP:

- Tính cường độ dòng điện qua một mạch kín.

+ Tính điện trở mạch ngoài.

+ Tính điện trở toàn mạch: R

tm

= R

N

+ r.

+ Áp dụng định luật Ôm:

rR

I

N

+

=

ξ

.

Trong các trường hợp mạch có nhiều nguồn thì cần xác định xem các nguồn được mắc với

nhau như thế nào: Tính ξ

b

, r

b

thay vào biểu thức của định luật Ôm ta sẽ tìm được I.

rR

I

N

+

=

ξ

Bài toán cũng có thể ra ngược lại: Tìm điện trở hoặc tìm suất điện động của nguồn. Khi đó

bài toán có thể cho cường độ, hiệu điện thế trên mạch hoặc cho đèn sáng bình thường, …

- Dạng toán tính công suất cực đại mà nguồn điện có thể cung cấp cho mạch ngoài.

Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo st biểu thức ny ta sẽ tìm được R để P max và giá trị P

max

.

P

=

2

)R(

R

r) (

R

r

R

+

=

+

ξξ

Xét

R

r

+R

đạt giá trị cực tiểu khi R = r. Khi đó P

max

=

r

.

4

2

ξ

- Dạng toán ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, và điện trở trong của bộ nguồn.

Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động của bộ nguồn cực đại nếu các nguồn nối tiếp nhau, điện

trở trong của bộ nguồn cực tiểu nếu các nguốn ghép song song nhau.

* Các công thức ghép các nguồn điện – Mạch điện có nhiều dụng cụ ghép

+ Các nguồn ghép nối tiếp: e

b

= e

1

+ e

2

+ ... + e

n

; r

b

= r

1

+ r

2

+ ... + r

n

.

+ Các nguồn giống nhau ghép nối tiếp: e

b

= ne; r

b

= nr.

+ Các nguồn điện giống nhau ghép song song: e

b

= e; r

b

=

m

r.

+ Các nguồn giống nhau ghép hỗn hợp đối xứng: e

b

= ne; r

b

=

m

nr .

Với m là số nhánh, n là số nguồn trong mỗi nhánh.

+ Định luật Ôm cho đoạn mạch không phân nhánh: ± U

AB

= I.R

AB

± e

i

.

Với qui ước: trước U

AB

đặt dấu “+” nếu dòng điện chạy từ A đến B; dấu “-” nếu dòng điện chạy

từ B đến A; trước e

i

đặt dấu “+” nếu dòng điện chạy qua nó đi từ cực dương sang cực âm; trước e

i

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com

3

đặt dấu “–” nếu dòng điện qua nó đi từ cực âm sang cực dương. R

AB

là tổng các điện trở của đoạn

mạch AB (bao gồm cả điện trở ngoài và điện trở trong của nguồn và máy thu).

- Mạch chứa tụ điện: không có dòng điện qua các nhánh chứa tụ; bỏ qua các nhánh có tụ, giải mạch

điện để tìm cường độ dòng điện qua các nhánh; hiệu điện thế giữa hai bản tụ hoặc hai đều bộ tụ

chính là hiệu điện thế giữa 2 điểm của mạch điện nối với hai bản tụ hoặc hai đầu bộ tụ.

* VÍ DỤ MINH HỌA

VD1. Một nguồn điện được mắc với một biến trở. Khi điện trở của biến trở là 1,65 Ω thì hiệu điện

thế giữa hai cực của nguồn là 3,3 V, còn khi điện trở của biến trở là 3,5 Ω thì hiệu điện thế giữa hai

cực của nguồn là 3,5 V. Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn.

HD. Ta có: I

1

=

1

R

U= 2 =

1

R r

+

E

 3,3 + 2r = E (1);

I

2

=

2

R

U= 1 =

2

R r

+

E

 3,5 + r = E (2).

Từ (1) và (2)  r = 0,2 Ω; E = 3,7 V.

VD2. Mắc điện trở R = 2 Ω vào bộ nguồn gồm hai pin có suất điện động và điện trở trong giống

nhau. Nếu hai pin ghép nối tiếp thì cường độ dòng điện qua R là I

1

= 0,75 A. Nếu hai pin ghép song

song thì cường độ dòng điện qua R là I

2

= 0,6 A. Tính suất điện động và điện trở trong của mỗi pin.

HD. Khi mắc nối tiếp ta có: 0,75 =

r

e

2

+

(1).

Khi mắc song song ta có: 0,6 =

r

e

r

e

+

=

+4

2

(2).

Từ (1) và (2) ta có r = 1 Ω; e = 1,5 V.

VD3. Một nguồn điện có suất điện động 12 V và điện trở trong 2 Ω. Nối điện trở R vào hai cực của

nguồn điện thành mạch kín thì công suất tiêu thụ trên điện trở R bằng 16 W. Tính giá trị của điện

trở R và hiệu suất của nguồn.

HD. Ta có: P = I

2

R =

2

R r

 

 

+

 

ER  16 =

4

12

2

++

R

 R

2

- 5R + 4 = 0  R = 4 Ω hoặc R = 1 Ω.

Khi đó H =

r

R

+

= 67% hoặc H = 33%.

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com

4

VD4. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó E = 6 V; r = 0,1 Ω; R

đ

= 11 Ω; R = 0,9 Ω. Tính

hiệu điện thế định mức và công suất định mức của bóng đèn, biết đèn sáng bình thường.

HD. I =

đ

R R r

+ +

E

= 0,5 A; U

đ

= IR

đ

= 5,5 V; P

đ

= I

2

R

đ

= 2,75 W.

VD5. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó E = 6 V; r = 0,1 Ω; R

đ

= 11 Ω; R = 0,9 Ω. Tính hiệu

điện thế định mức và công suất định mức của bóng đèn, biết đèn sáng bình

thường.

HD. I =

rRR

đ

++

E

= 0,5 A; U

đ

= IR

đ

= 5,5 V; P

đ

= I

2

R

đ

= 2,75 W.

VD6. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó E = 6 V; r = 0,5 Ω; R

1

= 1 Ω; R

2

= R

3

= 4 Ω; R

4

= 6

Ω. Tính:

a) Cường độ dòng điện trong mạch chính.

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu R

4

, R

3

.

c) Công suất và hiệu suất của nguồn điện.

HD. a) Chập N với A ta thấy mạch ngoài có ((R

2

// R

3

) nt R

1

) // R

4

. Do đó: R

23

=

32

RR

+= 2 Ω; R

123

= R

1

+ R

23

= 3 Ω; R =

4123

RR

+

= 2 Ω; I =

R r

+

E

= 2,4 A.

b) U

4

= U

123

= U

AB

= IR = 4,8 A; I

123

= I

1

= I

23

=

123

R

U

= 1,6 A;

U

23

= U

2

= U

3

= I

23

R

23

= 3,2 V.

c) Công suất của nguồn: P = E I = 14,4 W; Hiệu suất của nguồn:

H =

A B

U

E

= 0,8 = 80%.

VD7. Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 6,6 V, điện trở trong

r = 0,12 Ω; bóng đèn Đ

1

loại 6 V - 3 W; bóng đèn Đ

2

loại 2,5 V - 1,25 W.

a) Điều chỉnh R

1

và R

2

để cho các bóng đèn Đ

1

và Đ

2

sáng bình thường. Tính các giá trị của R

1

và R

2

.

b) Giữ nguyên giá trị của R

1

, điều chỉnh biến trở R

2

đến giá trị R

2

= 1 Ω. Khi đó độ sáng của các

bóng đèn thay đổi như thế nào so với trường hợp a?

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com

5

HD. Ta có: R

đ1

=

1

2

1

đ

P

U

= 12 Ω; R

đ2

=

2

đ

P

U

= 5 Ω;

a) Các đèn Đ

1

và Đ

2

sáng bình thường nên:

U

đ1

= U

đ2R2

= U

đ1đ2R2

= 6 V; I

đ1

=

1

đ

R

U

= 0,5 A;

I

đ2

= I

đ2R2

=

2

đ

R

U

= 0,5 A; I = I

đ1

+ I

đ2

= 1 A; R

đ2R2

=

22

Rđ

I

U

= 12 Ω; R

2

= R

đ2R2

– R

đ2

= 7 Ω; R

đ1đ2R2

=

I

U

Rđđ 221 = 6 Ω; R =

I

e

- r = 6,48 Ω; R

1

= R - R

đ1đ2R2

= 0,48 Ω.

b) Khi R

2

= 1 Ω: R

đ2R2

= R

đ2

+ R

2

= 6 Ω;

R

đ1đ2R2

=

122

đRđ

RR

+

= 4 Ω;

R = R

1

+ R

đ1đ2R2

= 4,48 Ω; I =

r

R

e

+

≈ 1,435 A;

U

đ1đ2R2

= U

đ1

= U

đ2R2

= IR

đ1đ2R2

= 5,74 V < 6 V nên đèn Đ

1

sáng yếu hơn; I

đ2R2

= I

đ2

= I

R2

=

22

Rđ

R

U

=

0,96 A >

2

đ

U

P

= 0,5 A nên đèn Đ

2

sáng mạnh hơn.

VD8. Một nguồn điện có suất điện động 6 V, điện trở trong 2 Ω, mắc với mạch ngoài là một biến

trở R để tạo thành một mạch kín.

a) Tính R để công suất tiêu thụ của mạch ngoài là 4 W.

b) Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ của mạch ngoài đạt giá trị cực đại. Tính giá trị cực

đại đó.

HD. a) Ta có: P = I

2

R =

2

R r

 

 

+

 

ER  4 =

4

6

2

++

R

R  R

2

- 5R + 4 = 0  R = 4 Ω hoặc R = 1 Ω.

b) Ta có: P = I

2

R =

2

R r

 

 

+

 

ER =

2

r

R r

R

+ +

E

. Vì E và r không đổi nên P = P

max

khi (R +

R

r

2) có

giá trị cực tiểu, mà theo bất đẵng thức Côsi thì (R +

R

r

2) có giá trị cực tiểu khi R =

R

r

2  R = r = 2

Ω. Khi đó P

max

=

2

4

r

E

= 4,5 W.

Bài giảng Chuyên đề Vật lý 11 - Chương 2: Chủ đề 4

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi