intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN MỘT CHIỀU: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT

Chia sẻ: Hồ Huyền Trang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST
Báo xấu
606
lượt xem 139
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cũng nhƣ tất cả các dạng bài tập khác nhau của phần Điện học, những bài toán về ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT cũng muôn hình vạn trạng, đa dạng và phong phú với những mức độ từ thấp đến cao. Tuy không đòi hỏi nhiều về những kiến thức vật lý chuyên sâu, nhƣng việc hiểu nguyên lý, cấu tạo một mạch điện có dòng điện không đổi để vận dụng không phải là một việc dễ dàng. Nó chiếm một khối lƣợng lớn kiến thức trong chƣơng trình vật lý lớp 11 ở các trƣờng phổ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN MỘT CHIỀU: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ********** Nhóm thực hiện: Nhóm 5, Lớp SP Lý 2B Nguyễn Tấn Phát ............................................K37.102.079 Cao Hoàng Sơn ..............................................K37.102.090 Nguyễn Lê Đức Thịnh ..................................K37.102.107 Trần Văn Tiến ................................................K37.102.112 Bài tiểu luận Chuyên ngành: Điện học TP. HỒ CHÍ MINH Tháng 10/2012
  2. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ********** Nhóm thực hiện: Nhóm 5, Lớp SP Lý 2B Nguyễn Tấn Phát ............................................K37.102.079 Cao Hoàng Sơn ..............................................K37.102.090 Nguyễn Lê Đức Thịnh ..................................K37.102.107 Trần Văn Tiến ................................................K37.102.112 PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN MỘT CHIỀU: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT Bài tiểu luận Chuyên ngành: Điện học GV Hƣớng dẫn Ths. Trƣơng Đình Toà GV. Hoàng Văn Hƣng TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 10/2012 Trang 2
  3. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 4 1. CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.............................................................................. 5 1.1 Định luật Ohm tổng quát cho đoạn mạch có nguồn điện ..............................................................5 1.1.1 Mở rộng định luật Ohm cho toàn mạch ................................................................................5 1.1.2 Nguồn điện ............................................................................................................................5 1.1.3 Bộ nguồn ...............................................................................................................................6 1.1.4 Các biểu thức định luật Ohm tổng quát ................................................................................6 2. BÀI TẬP ÁP DỤNG .................................................................................................... 9 2.1 Dạng 1: Xác định chiều và tính các đại lƣợng điện ......................................................................9 2.1.1 Bài tập 1 ................................................................................................................................9 2.2 Dạng 2: Mạch cầu điện trở ..........................................................................................................10 2.2.1 Bài tập 1 ..............................................................................................................................10 2.2.2 Bài tập 2 ..............................................................................................................................12 2.3 Dạng 3: Biến trở và biện luận giá trị ...........................................................................................13 2.3.1 Bài tập 1 ..............................................................................................................................13 2.4 Dạng 4: Các bài toán tổng hợp nhiều thiết bị điện ......................................................................15 2.4.1 Những điểm cần lƣu ý .........................................................................................................15 2.4.2 Bài tập 1 ..............................................................................................................................16 2.4.3 Bài tập 2 ..............................................................................................................................18 2.5 Dạng 5: Cách ghép bộ nguồn hoặc bộ đèn..................................................................................20 2.5.1 Phƣơng pháp .......................................................................................................................20 2.5.2 Bài tập ví dụ 1 .....................................................................................................................21 2.5.3 Bài tập ví dụ 2 .....................................................................................................................21 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 24 Trang 3
  4. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát LỜI NÓI ĐẦU Cũng nhƣ tất cả các dạng bài tập khác nhau của phần Điện học, những bài toán về ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT cũng muôn hình vạn trạng, đa dạng và phong phú với những mức độ từ thấp đến cao. Tuy không đòi hỏi nhiều về những kiến thức vật lý chuyên sâu, nhƣng việc hiểu nguyên lý, cấu tạo một mạch điện có dòng điện không đổi để vận dụng không phải là một việc dễ dàng. Nó chiếm một khối lƣợng lớn kiến thức trong chƣơng trình vật lý lớp 11 ở các trƣờng phổ thông trung học hiện nay, và là nền tảng để các em học sinh cũng nhƣ các bạn sinh viên nghiên cứu những phần khác của Điện và Từ. Với những lý do đó, nhóm sinh viên của lớp Sƣ phạm lý 2B đã tiến hành thu thập tài liệu và biên soạn bài seminar “PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU : ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT” để có cái nhìn khái quát và rõ ràng hơn về dạng toán này. Bài tiểu luận này đƣợc chia làm 2 phần : Phần 1 : Cơ sở lý thuyết Phần 2: Các dạng bài tập phổ biến và ví dụ. Phƣơng pháp làm bài cũng nhƣ những lƣu ý đƣợc ghi trong đây ngoài việc đúc kết từ những nguồn tài liệu quý báu của các thầy cô và sinh viên khác, còn là những kinh nghiệm của bản thân nhóm chắt lọc và tóm gọn lại. Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Văn Hƣng, thầy Trƣơng Đình Tòa cũng nhƣ Ban quản lý thƣ viện trƣờng đã hƣớng dẫn và giúp đỡ nhóm trong việc tìm kiếm tƣ liệu cũng nhƣ cung cấp những tri thức cần thiết cho bài tiểu luận này. Nhƣng vì trình độ chuyên môn còn hạn chế nên chắc chắn bài tiểu luận này sẽ còn nhiều thiếu sót cần chỉnh sửa và bổ sung. Rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để nhóm có thể hoàn thiện hơn. Nhóm thực hiện Trang 4
  5. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát 1. CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT CHO ĐOẠN MẠCH CÓ NGUỒN ĐIỆN E, r 1.1.1 Mở rộng định luật Ohm cho toàn mạch I A B Trong phần định luật Ohm cho toàn mạch, ta đã xét I mạch kín nhƣ hình 2 và đã có: R UAB = RIAB, khi xét mạch ngoài AB . UAB = E - Ir, khi xét đoạn mạch trong có Hình 2 nguồn điện. Ta sẽ mở rộng đẳng thức thứ hai này khi xét một đoạn mạch tổng quát bất kì, trên đó ngoài các điện trở thuần còn có các nguồn điện với các chiều mắc tùy ý. 1.1.2 Nguồn điện 1.1.2.1 Các nguồn phát điện Nhƣ trong ví dụ ở hình 2, dòng điên I đi từ cực dƣơng của nguồn đi ra, hay nói khác đi dòng điện đi qua nguồn từ cực âm sang cực dƣơng. Nguồn điện ( E , r ) trong trƣờng hợp này cung cấp điện cho toàn mạch. Ở mạch ngoài dòng điện có thể làm bóng đèn sáng, chạy động cơ điện,… Điện năng dự trữ trong nguồn sẽ chuyển hóa dần thành nhiệt năng, cơ năng, hóa năng… Ta nhắc lại rằng ở các nguồn phát điện, dòng điện đi ra từ cực dƣơng của nguồn điện. 1.1.2.2 Các nguồn thu điện E, r I Xét mạch điện nạp cho acquy nhƣ hình 3. Một A B nguồn điện mạch E phát dòng điện I ra mạch ngoài. I Mạch ngoài gồm có một acquy e’và một biến trở Rbt để I điều chỉnh dòng nạp điện. Hay nói cách khác thì dòng e’ Rbt nạp điện đi từ cực dƣơng acquy qua cực âm. Nếu viết biểu thức của dòng điện I trong mạch nạp Hình 3 acquy nói trên. Ta có: Trang 5
  6. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Trƣớc suất điện động acquy e’ có dấu trừ. Suất điện động nguồn nạp E bị giảm bớt một lƣợng bằng e’ . Do đó ta gọi e’ trong trƣờng hợp này là suất phản điện. Công của dòng điện I ngoài phần gây tỏa nhiệt trên r’còn có phần chuyển thành hóa năng dự trữ trong acquy. 1.1.3 Bộ nguồn Nếu bộ nguồn gồm n nguồn giống nhau mắc nối tiếp thì Ebộ = nE ; rbộ = nr Nếu bộ nguồn gồm m nguồn giống nhau mắc song song thì Ebộ = E ; rbộ = Nếu bộ nguồn gồm m nhánh song song, mỗi nhánh có n nguồn nối tiếp thì Ebộ = nE ; rbộ = 1.1.4 Các biểu thức định luật Ohm tổng quát 1.1.4.1 Nhắc lại công thức I E, r UAB = E – Ir A B Ở đoạn mạch bên trong nguồn đó dòng điện I viết đầy đủ chính là IBA mà IAB = -IBA: R UAB = E – rIBA = E + rIAB = IABRAB + E (5) Với RAB là điện trở tƣơng đƣơng của cả đoạn mạch. Hình 4 Số hạng đầu ở vế phải của công thức trên ta đã gặp ở định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần RAB. Sự khác biệt và là điều mới mẻ ở đây chính là sự xuất hiện của số hạng thứ hai E . Điều này tƣơng ứng với sự có mặt của nguồn điện suất điện động E trong đoạn mạch trên. Điều này gợi ý cho chúng ta tổng quát hóa biểu thức của định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần thành biểu thức của định luật Ohm cho đoạn mạch có nguồn điện. Chú ý rằng cực (+) nguồn điện ở phía đầu A. Trang 6
  7. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát 1.1.4.2 Công thức hiệu điện thế Xét đoạn mạch tổng quát AB nhƣ hình 5: e 1 , r1 e 2 , r2 A R B Gọi RAB là điện trở tƣơng đƣơng của cả đoạn mạch. Chọn chiều khảo sát từ A đến B. Ta luôn viết đƣợc biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn Chiều khảo sát mạch theo dòng điện chạy trong đoạn mạch: Hình 5 UAB = RABIAB + e1 – e2 = RABIAB ± e (6) Hay nói cách khác dấu nằm trƣớc e1, e2 phụ thuộc vào việc ta gặp bản dƣơng hay bản âm của nó đầu tiên khi đi theo chiều khảo sát ( trong hình là từ trái sang phải). 1.1.4.3 Công thức cường độ dòng điện Từ công thức hiệu điện thế ta rút ra cƣờng độ dòng điện tính theo hiệu điện thế (hình 5): U AB e1 e2 U AB e I AB (7) RAB RAB Ta gọi công thức (2.3), (2.4) là công thức của định luật Ohm tổng quát bởi vì: Nếu không có các nguồn điện e1, e2….thì ta có công thức: UAB = IABRAB của định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa các điện trở thuần quen thuộc. Nếu cho UAB = 0 tức là chập hai đầu A và B của đoạn mạch ta có các công thức: E = I(R+r) của định luật Ohm cho mạch kín. Đặc biệt hóa công thức (6) ta có lại công thức (5) áp dụng trong mạch kín. 1.1.4.4 Các bước giải chung nhất cho một bài tập áp dụng định luật Ohm tổng quát 1. Nếu mạch điện cho phức tạp hoặc không cho hình vẽ thì phải vẽ sơ đồ lý thuyết theo các nguyên tắc : Đảm bảo chiều dòng điện không thay đổi so với dữ kiện ban đầu (nếu có). Chú ý các thiết bị của mạch nhƣ khóa K, tụ điện, ampe kế, vôn kế, biến trở, dây dẫn nối tắt,… có khả năng thay đổi chiều dòng điện. Xác định cấu tạo, vị trí cách thành phần của mạch (song song, nối tiếp,…) một cách chính xác và dễ nhìn bằng cách đồng nhất các điểm có cùng điện thế và dựa vào chiều dòng điện. Trang 7
  8. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát 2. Xác định những đại lƣợng cần tính toán,dùng công thức viết tất cả các phƣơng trình liên quan tới ẩn số cần tìm, chú ý trong việc sử dụng định luật Ohm nếu khôn khéo chọn đoạn mạch hợp lý sẽ tìm tới đáp số nhanh hơn. Cẩn thận việc xét dƣ những phƣơng trình tƣơng đƣơng với nhau nhƣng dƣới hình thức khác nhau có thể làm rối rắm bài toán. 3. Trong một số trƣờng hợp, phải dựa vào tính chất của các thành phần trong mạch điện( tụ điện, biến trở, đèn,…) để suy ra thêm dữ kiện bài toán. 4. Hạn chế thay số trực tiếp vào từng phép tính mà để ở dạng chữ để dễ dàng trong việc kiểm tra sai sót. 5. Sau khi ra đƣợc kết quả, đánh giá số liệu để dự đoán đƣợc độ chính xác ( ví dụ nhƣ điện trở quá lớn, cƣờng độ dòng điện đoạn mạch lớn hơn cƣờng độ mạch chính,v.v..) và dò lại cẩn thận. 1.1.4.5 Những lưu ý khi áp dụng định luật Ohm tổng quát Khi vận dụng công thức định luật Ohm tổng quát ta cần lƣu ý rằng công thức đó chỉ áp dụng cho đoạn mạch mà trên suốt đoạn mạch đó dòng điện chỉ có cùng một giá trị I ở mọi điểm và nếu chƣa biết chiều dòng điện thì ta tùy ý chọn chiều dòng điện cho đoạn mạch. Giữa hai điểm ngoài cùng của đoạn mạch, điểm A và điểm B chẳng hạn, ta tùy ý chọn chiều đƣờng đi. Nếu đi trên đoạn mạch đó từ A đến B thì khi đó đã chọn chiều dòng điện nếu cần thiết và chọn chiều đƣờng đi trên đoạn mạch thì ta thực hiện các bƣớc và các quy ƣớc sau đây: Lấy điện thế điểm đầu trừ điện thế điểm cuối đƣờng đi. Suất điện động nhận dấu dƣơng nếu ta đi qua nguồn từ cực dƣơng sang cực âm của nguồn và ngƣợc lại. Dòng điện I nhận dấu dƣơng nếu nó hƣớng theo chiều đƣờng đi của chiều khảo sát. Nếu kết quả tính toán cho ta giá trị âm của cƣờng độ dòng điện thì chiều thực của dòng điện trên đoạn mạch ngƣợc với chiều dòng điện giả định ở trên. Và trong thực tế đối với dạng bài tập về dòng điện không đổi thì có rất nhiều phƣơng pháp để giải và ứng với mỗi phƣơng pháp thì sẽ không tránh khỏi những hạn chế nhất định. Vì thế để đạt hiệu quả cao và dễ dàng tính toán hơn ta nên kết hợp cùng một lúc nhiều phƣơng pháp nếu có thể để bài toán đƣợc giải quyết dễ dàng hơn. Trang 8
  9. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát 2. BÀI TẬP ÁP DỤNG 2.1 DẠNG 1: XÁC ĐỊNH CHIỀU VÀ TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN 2.1.1 Bài tập 1 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ với E1 = 6V, E2 = 12V, E3 = 9V, r1=r2=r3=1Ω, R=3Ω, RV rất lớn , RA = 0 Tìm chỉ số ampe kế, vôn kế. E1 , r 1 A R A B V E2 , r 2 E3 , r 3 Lời giải cụ thể Giả sử chiều dòng điện trong mạch có chiều nhƣ hình (sao cho > ) E1 , r 1 I R A B E2 , r 2 E3 , r 3 Trang 9
  10. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Cƣờng độ dòng diện mạch chính. I= = = 0,5A I>0 => chiều dòng điện trong mạch đã chọn đúng. E1,E3 : máy phát , E2 : máy thu.  Số chỉ ampe kế : IA = I = 0,5 A Số chỉ vôn kế : Cách 1 : Xét đoạn mạch AE2E3B, chiều khảo sát từ A->E2->E3->B Ta có : UAB = E2 - E3 + (r2+r3)I  UAB=4V=> UV=UAB=4V, vôn kế có cực dƣơng A, cực âm ≡B Cách 2 : Xét đoạn mạch AE1B, chiều khảo sát từ A->E1->B UAB = E1 - I(R+r)  UAB = 4V = UV Nhận xét: Khi giả sử chiều dòng điện, ta nên chọn chiều sao cho có số máy phát nhiều hơn số máy thu. Việc áp dụng định luật ohm để tính hiệu điện thế 2 đầu có thể xét theo nhiều cách khác nhau, ta nên chọn chiều khảo sát sao cho đoạn mạch đó càng đơn giản càng tốt hoặc chứa những giá trị ta đã biết. 2.2 DẠNG 2: MẠCH CẦU ĐIỆN TRỞ 2.2.1 Bài tập 1 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: R1 R2 C UAB = 6V; R1 = 1Ω; R2 = 0,4 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 6 Ω; R5 = 1 Ω. A R5 B Tính cƣờng độ dòng điện qua mỗi D điện trở và điện trở tƣơng đƣơng R3 R4 toàn mạch. Nhận xét: Đối với bài tập dạng này, ta có thể giải bằng cách biến đổi bộ ba điện trở R1, R3, R5 (hoặc R2, R4, R5) về dạng chữ Y để trở thành mạch điện đơn giản. Trang 10
  11. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Hoặc ta cũng có thể dùng phƣơng pháp Kirchoff cho dạng bài tập này. Nhìn chung với hai cách giải trên ta sẽ giải đƣợc đáp số bài toán dễ dàng. Tuy nhiên các số liệu tính toán liên quan lại khá cồng kềnh, đặc biệt trƣờng hợp nếu có một điện trở chƣa có giá trị cho trƣớc. Chính vì vậy, ta nên sử dụng một phƣơng pháp khác đơn giản và hiệu quả hơn là phƣơng pháp điện thế nút. Phƣơng pháp: Chọn gốc điện thế tại một điểm bất kì trong mạch (thƣờng chọn một điểm mang tính tổng quát và có liên quan đến nhiều điện trở). Giả sử chiều dòng điện trong mạch. Áp dụng định luật nút kết hợp định luật Ohm để đƣa bài toán về giải hệ hai phƣơng trình bậc nhất với hai ẩn số là điện thế tại hai nút chƣa biết. Từ đó suy ra đƣợc các thông số cần tính theo yêu cầu đề bài. Lời giải cụ thể Chọn gốc điện thế tại B => VB = 0 UAB = VA – VB => VA = UAB = 6V Giả sử dòng điện trong mạch có chiều nhƣ hình vẽ I1 R1 R2 C I2 I5 A R5 B I3 D I4 R3 R4 Tại nút C, ta có: U AC U CB U CD I1 I2 I5 R1 R2 R5 VA VC VC VC VD 9VC 2VD 2VA 12 (1) 1 0, 4 1 Trang 11
  12. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Tại nút D, ta có: U DB U AD U CD I4 I3 I5 R4 R3 R5 VD VA VD VC VD 6VC 10VD 3VA 18 (2) 6 2 1 Từ (1) và (2) suy ra: VC = 2 (V) và VD = 3 (V) Vì VD> VC nên dòng qua R5 có chiều từ D đến C. Cƣờng độ dòng điện qua các điện trở lần lƣợt là: VA VC 6 2 VC 2 I1 4( A); I 2 5( A) R1 1 R2 0, 4 VA VD 6 3 VD 3 I3 1,5( A); I 4 0,5( A) R3 2 R4 6 VD VC 3 2 I5 1( A) R5 1 Cƣờng độ dòng điện mạch chính: I I1 I3 4 1,5 5,5( A) U AB 6 Điện trở tƣơng đƣơng của toàn mạch: Rtd 1,1( ) I 5,5 2.2.2 Bài tập 2 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: R1 R2 C UAB = 6V; R1 = 2Ω; R2 = 4 Ω; R3 = 5 Ω; R4 = 10 Ω; R5 = 3 Ω. A R5 B Tính cƣờng độ dòng điện qua mỗi điện trở. D R3 R4 Lời giải cụ thề Áp dụng phƣơng pháp giải tƣơng tự bài tập 1 với các số liệu bài toán đã cho ta thu đƣợc kết quả: VC = VD = 4V. Suy ra UCD = 0. Vậy không có dòng qua R5. I5 = 0 Từ đó suy ra Trang 12
  13. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát VA VC 6 4 VC 4 I1 1( A); I 2 1( A) R1 2 R2 4 VA VD 6 4 VD 4 I3 0, 4( A); I 4 0, 4( A) R3 5 R4 10 Nhận xét R1 R2 2 Ở bài tập này, ta nhận thấy I5 = 0. Nếu để ý ta sẽ thấy rằng . Trƣờng R3 R4 5 hợp này gọi là mạch cầu cân bằng. Vậy khi gặp những bài toán dạng này với các số liệu bài toán đã cho, ta nên kiểm tra tỉ số các điện trở của các nhánh song song. Nếu 2 tỉ số này bằng nhau thì đây là trƣờng hợp cân bằng và mạch điện trở về đơn giản (R1 // R3) nt (R2 // R4). Nếu 2 tỉ số này không bằng nhau thì ta giải bài toán tƣơng tự nhƣ ở Bài tập 1. 2.3 DẠNG 3: BIẾN TRỞ VÀ BIỆN LUẬN GIÁ TRỊ 2.3.1 Bài tập 1 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ. UAB = 27V. Điện trở AB có giá trị R là 30Ω. Các vôn kế V1, V2 có điện trở R1 = 5Ω, R2 = 4Ω. a. Tìm số chỉ của vôn kế V1, V2 khi K mở. b. K đóng, tìm vị trí C để số chỉ của hai vôn kế bằng nhau. Tính cƣờng độ dòng điện qua khoá K lúc này. c. Muốn số chỉ của các vôn kế không thay đổi khi K đóng hoặc mở thì C phải ở vị trí nào? d. Khi khoá K đóng và di chuyển C từ A -> B thì số chỉ của vôn kế sẽ thay đổi nhƣ thế nào? A B C + - K D Trang 13 V1 V2
  14. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Nhận xét Ở những bài toán dạng này ta có thể chia biến trở con chạy này thành hai thành phần độc lập là RAC và RCB để thuận tiện cho việc tính toán. Giá trị của RAC và RCB tuỳ thuộc vào vị trí của C và RAC + RCB = RAB. Để biện luận giá trị của một đại lƣợng nào đó trong mạch, ta cần thiết lập biểu thức của đại lƣợng đó thành một hàm số theo biến số chƣa biết (cụ thể ở đây là RAC hoặc RCB). Từ đó ta dựa trên hàm số này để biện luận giá trị của hàm. Lời giải cụ thể a. Khi khoá K mở, mạch A B điện trở thành + - D Cƣờng độ dòng điện trong mạch V1 V2 U AB 27 I 3( A) R1 R2 5 4 Số chỉ của các vôn kế: UV1 IR1 3.5 15(V ) ; UV2 IR2 3.4 12(V ) b. Khi khoá K đóng, mạch điện trở thành IAC RAC RCB ICB C A ICD B IV1 D IV2 V1 V2 Sơ đồ mạch điện lúc này: (RAC // R1) nt (RCB // R2) Gọi giá trị của điện trở RAC là x (Ω). Suy ra RCB = 30 – x (Ω). RAC R1 5x RCB R2 120 4 x Ta có: RAD và RDB RAC R1 x 5 RCB R2 34 x Điện trở tƣơng đƣơng của toàn mạch: 9 x 2 270 x 600 Rtm RAD RDB ( x 5)(34 x) U U ( x 5)(34 x ) Cƣờng độ dòng điện mạch chính: I Rtm 9 x 2 270 x 600 Trang 14
  15. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát 5Ux(34 x) Suy ra U AD U1 IRAD 9 x 2 270 x 600 U (120 4 x)( x 5) U DB U2 IRDB 9 x 2 270 x 600 Để 2 vôn kế có số chỉ bằng nhau thì U1 U 2 x 2 70 x 600 0 x 10( ) Khi đó U1 = 13,5 (V) => IAC = = 1,35 (A) U2 = 13,5 (V) => ICB = = 0,675 (A) Tại nút C, ta có: IAC= ICD + ICB => ICD = IAC – ICB = 0,675 (A) c. Để số chỉ của vôn ké không thay đổi khi đóng và mở khoá K thì: 5U (34 x) 5 15 x RAB 9 x 2 270 x 600 9 5Ux(34 x) 5U x(34 x) d. Ta có: U1 IRAD 9 x 2 270 x 600 3 2 3 x 90 x 200 x(34 x) Ta xét hàm số f ( x) 3x 2 90 x 200 12 x 2 400 x 6800 Ta có f '( x) 0; x 0;30 ( 3x 2 90 x 200) 2 Vậy f(x) đồng biến trên [0;30]. Vậy U1 tăng khi x tăng từ 0 đến 30. Chứng minh tƣơng tự ta sẽ có U2 giảm khi x tăng từ 0 đến 30. 2.4 DẠNG 4: CÁC BÀI TOÁN TỔNG HỢP NHIỀU THIẾT BỊ ĐIỆN 2.4.1 Những điểm cần lƣu ý Biến trở : Điện trở có thể thay đổi giá trị tùy ý. Nếu nhƣ biến trở thay đổi giá trị mà cƣờng độ dòng điện mạch chính không đổi thì đoạn mạch chứa biến trở có I=0. Nếu nhƣ đề bài không nói gì, ta coi nhƣ vôn kế có điện trở rất lớn và ampe kế có điện trở rất nhỏ. Vì vậy khi xác định cấu tạo mạch (song song, nối tiếp,..), ta có thể coi ampe kế nhƣ dây dẫn và che phần có vôn kế đi (dòng điện không đi qua). Trang 15
  16. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát Dòng điện sẽ không đi qua đoạn mạch có chứa tụ điện, trừ khi tụ điện bị thủng ( hiện tƣợng phóng điện), tuy nhiên điện tích 2 đầu bản tụ có thể thay đổi tùy thuộc vào hiệu điện thế 2 đầu bản tụ. Nếu đề bài hay hình vẽ không cho dấu của 2 bản tụ thì ta có thể xác định dựa vào điện thế (hoặc hiệu điện thế), bản tụ có điện thế cao sẽ mang dấu + còn bản thụ có điện thế thấp sẽ mang dấu −. Cách tính điện dung tƣơng đƣơng : n 1 1 1 1 1 1 .... Mắc nối tiếp : C td C1 C2 C3 Cn i 1 Ci n Mắc song song : Ctđ=C1+C2+C3+….+Cn= Ci i 1 Khóa k đóng hay mở có thể sẽ làm thay đổi chiều dòng điện vì vậy cần phải xét cẩn thận và tốt nhất là vẽ lại mạch điện cho từng trƣờng hợp. Trên bóng đèn có công suất và hiệu điện thế định mức nhƣng không phải khi lắp vào mạch thì hiệu điện thế 2 đầu và công suất đèn có 2 giá trị đó, chúng có chỉ cho biết điều điện để đèn sáng BÌNH THƢỜNG. Ta có thể coi bóng đèn nhƣ 1 điện trở thông thƣờng. Bài toán có thể thay đổi các bộ phận mắc trong mạch để tính toán những giá trị khác nhau, cần xét lại chiều dòng điện và cấu tạo mạch lúc đó. 2.4.2 Bài tập 1 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ.E = 6V,r= 0,5Ω, R1=3 Ω, R2= 2 Ω, R3=0,5 Ω, R4=4 Ω. C1=1µF, C2=2µF. a. K mở. Tìm Q1, Q2 b. K đóng. Tìm Q’1,Q’2. Số electron và chiều chuyển động của nó qua R4. Trang 16
  17. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát E,r R3 C1 R4 + - A K + C2 - M R1 R2 Lời giải cụ thể a. Cấu tạo mạch : R1 nt R2 nt R3, C1 nt C2. Rtđ= R1+ R2+ R3= 3+2+0.5=5,5 Ω Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch : Ich= = 1A. Từ đó ta tính đƣợc hiệu điện thế mạch chính và 2 đầu các điện trở. UAB=Ich.Rtđ=5,5V U1=Ich.R1=3V U2=Ich.R2=2V U3=Ich.R3=0,5V Ta tính điện dung tƣơng đƣơng và từ đó tính điện tích của các bản tụ. C12= = = µF Q12=C12.U1=2µC Q1=Q2=2 µF, điện tích nằm giữa 2 bản bằng 0, QN=0. b. K đóng, cấu tạo mạch vẫn nhƣ cũ, B ≡ N Ta đi tính điện tích mới của 2 tụ và xác định dấu của 2 bản 2 tụ. UC2=U=U2=2V>0 Q’2=C2.U2=4 µC UC1=UAN=UAM+UMN=U1+UMB=U1+U2=3+2=5V>0 Q’1=UC1.C1=5µC Trang 17
  18. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát C1 - N + B - C2 + VM>VB,VA>VNDấu của 2 bản tụ nhƣ hình vẽ, từ đó ta có đƣợc điện tích tại điểm N là: Q’N = −5−4 = −9 µC Vậy độ thay đổi điện tích sẽ là ∆Q=Q’N-QN=−9 µC Suy ra chiều chuyển động của e sẽ là từ B->N. Hay nói cách khác, có một dòng điện đƣợc đi ra từ N->B( chiều dòng điện ngƣợc với chiều chuyển động của e) Số e= =5,625.1013 e 2.4.3 Bài tập 2 Cho mạch điện nhƣ hình, R1=9Ω, R2= 6 Ω, R3= 30 Ω,RA=0, UAB= 12,32V. a) Khóa K mở, tìm số chỉ các ampe kế. b) K đóng, tìm vị trí con chạy D để : 1) Ampe kế A3 chỉ 0 2) Hai trong ba ampe kế chỉ cùng giá trị. A1 R2 R1 C K A B A3 D A2 Lời giải cụ thể a) K mở. Cấu tạo mạch : (R1ntR2)//R Trang 18
  19. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát A1 R2 R1 C A B R A2 I1 = =0,82A ; I2= = 0,41A b) K đóng. A1 R1 R2 C A B A3 Rx R30-x A2 1) A3 = 0 => Mạch cầu cân bằng => = => x=18 Ω 2) Ta tách biến trở R làm 2 phần, gọi là Rx và R(30-x) với điện trở lần lƣợt là x và 30-x . Ta có sơ đồ lý thuyết nhƣ sau: Cấu tạo : (R1 // Rx) nt (R2 // R30-x) Từ các công thức tính điện trở tƣơng đƣơng, ta tìm đƣợc Rtđ = R1x + R2(30-x) = + = Ich = ; UAC = U1x =I ch.R1x = I1 = = : cƣờng độ dòng điện qua ampe kế 1 Tƣơng tự : I2 = = : cƣờng độ dòng điện qua ampe kế 2 Trang 19
  20. Phương pháp giải bài tập điện một chiều: Áp dụng định luật Ohm tổng quát U2(30-x) = UCB = Ich.R2(30-x) = IR2 = = : cƣờng độ của dòng điện qua nhánh chứa điện trở R2 Xét tại nút C : I3= |I1-IR2|: cƣờng độ dòng điện qua ampe kế A3 Trƣờng hợp 1: Nếu chỉ số ampe kế 1 và 2 bằng nhau : I1=I2 => x(36-x) = 9(36-x) => x = 36 (loại) và x = 9 (nhận) Trƣờng hợp 2: Nếu chỉ số ampe kế 2 và 3 bằng nhau : I2=I3=|I1-IR2|    Trƣờng hợp 3: Nếu chỉ số ampe kế 1 và 3 bằng nhau: I1=I3=|I1-IR2|   và x=32(loại) Vậy các giá trị của x có thể là 30Ω, 21Ω, 18Ω,0,839Ω, 9Ω. 2.5 DẠNG 5: CÁCH GHÉP BỘ NGUỒN HOẶC BỘ ĐÈN 2.5.1 Phƣơng pháp Bước 1 : Bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng thành m dãy song song giống nhau mỗi dãy n nguồn mắc nối tiếp . Số nguồn M = m.n (1). Đặc trƣng bộ nguồn bô=ne; r=nr/m (2) Bước 2 : Điều kiện đèn sáng bình thƣờng UN=Uđm ; I=Iđm (3) Bước 3 : Áp dụng định luật Ôm bô = I.rb + UN. Thay vào ta đƣợc ne = Iđm.nr/ m + Uđm. (4) Bước 4 : Giải hệ phƣơng trình (4) (1) tìm nghiệm n m nguyên dƣơng. Nhận xét : (4) là phƣơng trình bậc 2 nên thƣờng có 2 nghiệm tƣơng ứng , có 2 cách mắc. Nhƣng cũng có thể gặp bài toán chỉ có 1 cách mắc với N = Nmin hoặc (4) vô nghiệm do X< 0 hoặc nghiệm không nguyên dƣơng. Trang 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2