Sự khác nhau giữa nguồn điện và máy thu
I. Hệ thống kiến thức trong chương dòng điện không đổi vật lý 111. Dòng điệnDòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện, có chiều quy ước là chiều chuyển động của các hạt điện tích dương. Tác dụng đặc trưng của dòng điện là tác dụng từ. Show
Ngoài ra dòng điện còn có thể có các tác dụng nhiệt, hoá và một số tác dụng khác. Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho tác dụng của dòng điện. Đối với dòng điện không đổi thì: I=q/t 2. Nguồn điệnNguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện. Suất điện động của nguồn điện được xác định bằng thương số giữa công của lực lạ làm dịch chuyển điệ tích dương q bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích q đó. E=A/q Máy thu điện chuyển hoá một phần điện năng tiêu thụ thành các dạng năng lượng khác có ích, ngoài nhiệt. Khi nguồn điện đang nạp điện, nó là máy thu điện với suất phản điện có trị số bằng suất điện động của nguồn điện. 3. Định luật ÔmĐịnh luật Ôm với một điện trở thuần: Tích ir gọi là độ giảm điện thế trên điện trở R. Đặc trưng vôn – ampe của điện trở thuần có đồ thị là đoạn thẳng qua gốc toạ độ. Định luật Ôm cho toàn mạch Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện: (dòng điện chạy từ A đến B, qua nguồn từ cực âm sang cực dương) Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu (dòng điện chạy từ A đến B, qua máy thu từ cực dương sang cực âm) 4. Mắc nguồn điện thành bộMắc nối tiếp: Eb = E1 + E2 + ...+ En rb = r1 + r2 + ... + rn Trong trường hợp mắc xung đối: Nếu E1 > E2 thì Eb = E1- E2 rb = r1 + r2 và dòng điện đi ra từ cực dương của E1. Mắc song song: (n nguồn giống nhau) Eb = E và rb = r/n 5. Điện năng và công suất điện. Định luật Jun – LenxơCông và công suất của dòng điện ở đoạn mạch (điện năng và công suất điện ở đoạn mạch) A = UIt; P = UI Định luật Jun – Lenxơ: Q = RI2t Công và công suất của nguồn điện: A = EIt; P = EI Công suất của dụng cụ tiêu thụ điện: Với dụng cụ tỏa nhiệt: P=UI=RI2t Với máy thu điện: P = EI + rI2 (P’= EI là phần công suất mà máy thu điện chuyển hoá thành dạng năng lượng có ích, không phải là nhiệt) - Đơn vị công (điện năng) và nhiệt lượng là jun (J), đơn vị của công suất là oát (W) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn, máy thu1/ Biểu thức định luật ôm cho đoạn mạch AB $I_{AB} = \dfrac{U_{AB}+E_{p}-E_{t}}{R_{N}+r_{p}+r_{t}}$ Trong đó:
2/ Công thức hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB $U_{AB} = \sum \pmE \pm I(R_{N} + r)$ Quy ước dấu:
3/ Định lý về nút mạch (nơi giao nhau của tối thiểu 3 nhánh): Tại một điểm nút ta luôn có $\sum I_\text{đến} = \sum I_\text{đi}$ II/ Bài tập định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn, máy thu sử dụng phương pháp hiệu điện thế và định lý về nút mạch. Bài tập 1. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 8V; r1 = 1,2Ω; E2 = 4V; r2 = 0,4Ω; R = 28,4Ω; UAB = 6V a/ Tính cương độ dòng điện trong mạch và cho biết chiều của nó b/ Tính hiệu điện thế U$_{AC}$ và U$_{CB}$
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 2. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 2,1V; E2 = 1,5V; r1 = r2 = 0; R1 = R3 = 10Ω; R2 = 20Ω Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và qua các điện trở.
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 3. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = E2 = 6V; r1 = 1Ω; r2 = 2Ω; R1 = 5Ω; R2 = 4Ω Vôn kế chỉ 7,5V có điện trở rất lớn cực dương mắc vào điểm M Tính a/ Hiệu điện thế U$_{AB }$ b/ Điện trở R c/ Công suất và hiệu suất của mỗi nguồn
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 4. Cho mạch điện như hình vẽ R = 10Ω; r1 = r2 = 1Ω ; R$_{A}$ = 0; khi dịch chuyển con chạy đến giá trị R$_{o }$số chỉ của ampe kế không đổi bằng 1A. Xác định E1; E2
Hướng dẫn
Để số chỉ ampe kế không phụ thuộc vào sự thay đổi của Ro thì dòng điện qua Ro phải bằng 0. Khi đó chỉ có dòng qua E1 và R => E1 phải là máy phát và lúc này ta cũng có I1 = I$_{A}$ = 1A => Chiều dòng điện như hình vẽ UAB = IR = 10V = E2 UAB = E1 – I1r1 => E1= 11V
[Ẩn HD]
Bài tập 5. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 12V; r1 = 1Ω; E2 = 6V; r2 = 2Ω; E3 = 9V; r3 = 3Ω; R1 = 4Ω; R2 = 2Ω; R3 = 3Ω. Tính U$_{AB }$và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 6. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 10V; r1 = 0,5Ω; E2 = 20V; r2 = 2Ω; E3 = 13V; r3 = 2Ω; R1 = 1,5Ω; R3= 4Ω a/ Tính cường độ đòng diện chạy trong mạch chính b/ Xác định số chỉ của vôn kế
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 7. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 1,9V; r1 = 0,3Ω; E2 = 1,7V; r1 = 0,1Ω; E3 = 1,6V; r3 = 0,1Ω. Ampe kế A chỉ số 0. Tìm R và các dòng điện. Coi rằng điện trở của ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế vô cùng lớn.
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 8. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 12V; r1 = 1Ω; E2 = 6V; r2 = 2Ω; E3 = 9V; r3 = 3Ω; R4 = 6Ω; R1 = 4Ω; R2 = R3 = 3Ω Tính hiệu điện thế giữa AB
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 9. Cho mạch điện như hình vẽ E = 3V; r = 0,5Ω; R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R4 = 8Ω; R5 = 100Ω. Ban đầu K mở và ampe kế I = 1,2A coi R$_{A}$ = 0 a// Tính UAB và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. b/ Tìm R3 và U$_{MN}$ c/ Tìm cường độ dòng điện trong mạch chính và mỗi nhánh khi K đóng.
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 10. Cho mạch điện như hình vẽ E1 = 20V; E2 = 32V; r1 = 1Ω; r2 = 0,5Ω; R = 2Ω. Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 11. Cho mạch điện như hình vẽ E = 80V; R1 = 30Ω; R2 = 40Ω; R3 = 150Ω; R + r = 48Ω, ampe kế chỉ 0,8A; vôn kế chỉ 24V 1/ Tính điện trở R$_{A}$ của ampe kế và điện trở R$_{V}$ của vôn kế. 2/ Khi chuyển R sang song song với đoạn mạch AB. Tính R nếu a/ Công suất tiêu thụ trên điện trở mạch ngoài cực đại b/ Công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt cực đại
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Bài tập 12. Cho mạch điện như hình vẽ E = 24V; cac vôn kế giống nhau. 1/ Nếu r = 0 thì V1 chỉ 12V a/ chứng tỏ các vôn kế có điện trở hữu hạn. b/ Tính số chỉ trên V2 2/ Nếu r khác 0, tính lại sô chỉ các vôn kế, biết mạch ngoài không đổi và tiêu thụ công suất cực đại.
Hướng dẫn
[Ẩn HD]
Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn: Phương pháp nguồn tương đươngBộ nguồn tương đương của bộ nguồn gồm n nguồn mắc song song Giả sử bộ nguồn tương đương với một nguồn có cực dương tại A, cực âm tại B Điện trở tương đương của bộ nguồn \[\dfrac{1}{r_b} = \dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2} + … + \dfrac{1}{r_n} \] Giả sử chiều dòng điện qua các nguồn như hình vẽ (coi các nguồn đều là nguồn phát) => \[I_{1}=\dfrac{e_{1}-U_{AB}}{r_{1}}\] \[I_{2}=\dfrac{e_{2}+U_{AB}}{r_{2}}\] \[I_{n}=\dfrac{e_{n}-U_{AB}}{r_{n}}\] Tại nút A: I2 = I1 + … + In=> \[e_b=\dfrac{\dfrac{e_1}{r_1} – \dfrac{e_2}{r_2} + … + \dfrac{e_n}{r_n}}{\dfrac{1}{r_b}}\] Qui ước dấu: Theo chiều ta chọn từ A → B:
Bài tập 13: Cho mạch điện như hình vẽ e1 = 12V; e2 = 9V; e3 = 3V; r1 = r2 = r3= 1Ω, các điện trở R1 = R2 = R3 = 2Ω. Tính UAB và cường độ dòng điện qua các nhánh.
Hướng dẫn
Giả sử chiều dòng điện như hình vẽ Coi AB là hai cực của nguồn tương đương với A là cực dương, mạch ngoài coi như có điện trở vô cùng lớn. \[\dfrac{1}{r_b} = \dfrac{1}{r_1 + R_1} + \dfrac{1}{r_2 + R_2} + \dfrac{1}{r_3 + R_3}\] => r$_{b}$ = 1Ω \[e_{b} = \dfrac{\dfrac{e_1}{r_1 + R_1} – \dfrac{e_2}{r_2 + R_2} + \dfrac{e_3}{r_3 + R_3}}{\dfrac{1}{r_b}}\] = 2V = UAB => Cực dương của nguồn tương đương ở A. \[I_{1}=\dfrac{e_{1}-U_{AB}}{r_{1}+R_{1}}\] = 10/3 (A) \[I_{2}=\dfrac{e_{2}+U_{AB}}{r_{2}+R_{2}}\] = 11/3 (A) \[I_{3}=\dfrac{e_{3}-U_{AB}}{r_{3}+R_{3}}\] = 1/3 (A)
[Ẩn HD]
Bài tập 14: Cho mạch như hình vẽ: e1 = 24V; e2 = 6V; r1 = r2 = 1Ω; R1 = 5Ω; R2 = 2Ω; R là biến trở. Với giá trị nào của biến trở thì công suất trên R đạt cực đại, tìm giá trị cực đại đó.
Hướng dẫn
Ta xét nguồn điện tương đương gồm hai nhánh chứa hai nguồn e1 và e2. Giả sử cực dương của nguồn tương đương ở A. Chiều dòng điện như hình vẽ Biến trở R là mạch ngoài. \[\dfrac{1}{r_b} = \dfrac{1}{r_1 + R_1} + \dfrac{1}{r_2 + R_2}\] => r$_{b}$ = 2Ω \[e_{b} = \dfrac{\dfrac{e_1}{r_1 + R_1} – \dfrac{e_2}{r_2 + R_2}}{\dfrac{1}{r_b}}\] = 4V = UAB Mạch tương đương Để công suất trên R cực đại thì R = r$_{b}$ = 2Ω \[P_{max} = \dfrac{e_b^2}{4r_b}\] = 2W
[Ẩn HD]
Bài tập 15: Cho mạch điện như hình vẽ: e1 = 6V; e2 = 18V; r1 = r2 = 2Ω; Ro = 4Ω; Đèn Đ ghi: 6V – 6W; R là biến trở. a/ Khi R = 6Ω, đèn sáng thế nào? b/ Tìm R để đèn sáng bình thường?
Hướng dẫn
Khi R = 6Ω. Ta xét nguồn điện tương đương gồm hai nhánh chứa hai nguồn e1 và e2. Giả sử cực dương của nguồn tương đương ở A. Biến trở R và đèn là mạch ngoài. \[\dfrac{1}{r_b} = \dfrac{1}{r_1 + R_o} + \dfrac{1}{r_2}\] => r$_{b}$ = 1,5Ω \[e_b= \dfrac{\dfrac{e_1}{r_1 + R_0} – \dfrac{e_2}{r_2}}{\dfrac{1}{r_b}}\] = -12V < 0 => Cực dương của nguồn tương đương ở B. Điện trở và cường độ dòng điện định mức của đèn: R$_{đ}$ = 6Ω; I$_{đm}$ = 1A \[I_{đ}= I = \dfrac{e_b}{R + R_{đ} + r_b}\] = 8/9 < I$_{đm}$ => đèn sáng yếu b/ Để đèn sáng bình thường \[I = \dfrac{e_b}{R + R_{đ} + r_b}\] = I$_{đm}$ => R = 4,5Ω
[Ẩn HD]
Bài tập 16: Cho mạch như hình vẽ: e1 = 18V; e2 = 9V; r1 = 2Ω; r2 = 1Ω; R1 = 5Ω; R2 = 10Ω; R3 = 2Ω; R là biến trở. Tìm giá trị của biến trở để công suất trên R là lớn nhất, tính giá trị lớn nhất đó.
Hướng dẫn
Gọi nguồn tương đương có hai cực là B và N e$_{b}$ = U$_{BN}$ (khi mạch ngoài hở bỏ R) r$_{b}$ = r$_{BN}$ (khi mạch ngoài hở bỏ R) Khi bỏ R: Đoạn mạch BN là mạch cầu cân bằng nên bỏ r1 = 2Ω, ta tính được: r$_{BN}$ = (R1nt R2)//(r2nt R3) = 15 × 3 / (15 + 3) = 15/6 = 2,5Ω. khi bỏ R ta có \[{U_{AM}} = \dfrac{{\dfrac{{{e_1}}}{{{r_1}}} + \dfrac{{{e_2}}}{{{r_2} + {R_1}}} + \dfrac{0}{{{R_2} + {R_3}}}}}{{\dfrac{1}{{{r_1}}} + \dfrac{1}{{{r_2} + {R_1}}} + \dfrac{1}{{{R_2} + {R_3}}}}}\] = 14V > 0 Định luật Ôm cho đoạn mạch AR2B: I2 = U$_{AM}$/(R2 + R3) = 14/12 = 7/6A => U$_{NM}$ = I2.R3 = 7/3V. Định luật Ôm cho đoạn mạch AR1M: U$_{AM}$ = 14V = e2 + I1(R1 + r2) = 9 + 6I1 => I1 = 5/6A => U$_{BM}$ = e2 + I1r2 = 9 + 5/6 = 59/6V. Vậy U$_{BN}$ = U$_{BM}$ + U$_{MN}$ = 59/6 – 7/3 = 7,5V > 0. P$_{R(max)}$ khi R = r$_{b }$= 2,5Ω => \[P_{R(max)} = \dfrac{{e_b^2}}{{4{r_b}}} = 5,625W\]
[Ẩn HD]
Bài tập 17: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: R1= 4Ω; R2= 2Ω; R3 = 6Ω, R4= R$_{5 }$= 6Ω, E2 = 15V , r = 1Ω , E1 = 3V , r1 = 1Ω a/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính b/ Tính số UAB; U$_{CD}$; U$_{MD}$ c/ Tính công suất của nguồn và máy thu Đ/S: I = 1A; UAB = 4V; U$_{CD}$= – 2/3V; U$_{MD}$ = 34/3V; PN = 15W, P$_{MT}$ = 4W
Hướng dẫn
a/ RN = (R4+R5)(R1 + R2) / (R$_{4 }$+ R5 + R1 + R2) = 4Ω r$_{b}$ = r1 + r2 + R3 = 8Ω E$_{b}$ = E2 – E1 = 12V I = E$_{b}$/(RN + r$_{b}$) = 1A UAB = I.RN = 4V b/ U$_{CD}$ = V$_{C}$ – V$_{D}$ = V$_{C}$ – V$_{A}$ + V$_{A}$ – V$_{D}$ = U$_{AD}$ -U$_{AC}$ = U2 – U4 U4 = I4.R4 = \[\dfrac{U_{AB}}{R_{4}+R_{5}}\] R4 = 2V U2 = I2.R2 = \[\dfrac{U_{AB}}{R_{1}+R_{2}}\] R2 = 4/3V => U$_{CD}$ = -2/3V U$_{MD}$ = VM –V$_{D}$ = U$_{MA}$ + U$_{AD}$ U$_{MA}$ = E1 + I(r1+R3) = 10V => U$_{MD}$ = 34/3 (V) c/ PN = IE1 = 15W; P$_{MT}$ = E1.I + I2r1 = 4W
[Ẩn HD]
Sự khác biệt giữa nguồn điện và nguồn điệnCông uất được định nghĩa là năng lượng được tiêu thụ hoặc cung cấp trong một khoảng thời gian nhất định. Vì năng lượng không thể được tạo ra theo lý thuyết bảo toàn Cách giải bài tập Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện, máy thu hay, chi tiết
Trang trước
Trang sau
+ Định luật Ohm chứa nguồn (máy phát): • Đối với nguồn điện (máy phát): dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương. • UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch (UAB = - UBA). Quảng cáo
+ Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: • Đối với máy thu Et: dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm. • UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch. + Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu: Chú ý: + Dòng I có chiều AB, do đó nếu chưa có chiều I thì ta giả sử dòng I theo chiều A B. + Tại một điểm nút ta luôn có: ∑Iđến = ∑Iđi (nút là nơi giao nhau của ít nhất 3 nhánh). + Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B: • Lấy dấu "+" trước I khi dòng I có chiều AB • Lấy dấu "-" trước I khi dòng I ngược chiều AB • Khi đi từ A đến B gặp nguồn nào lấy nguồn đó, gặp cực nào trước lấy dấu cực đó. + Khi mạch kín thì định luật Ohm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu: Quảng cáo
Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó: E1 = 8 V, r1 = 1,2 Ω, E2 = 4 V, r2 = 0,4 Ω, R = 28,4 Ω, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch đo được là UAB = 6 V a) Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và cho biết chiều của nó. b) Cho biết mạch điện này chứa nguồn điện nào và chứa máy thu nào ? Vì sao ? c) Tính hiệu điện thế UAC và UCB. Hướng dẫn: a) Giả sử dòng điện trong đoạn mạch có chiều từ A đến B. Khi đó E1 là máy phát, E2 là máy thu. + Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch AB ta có: + Vì I > 0 nên dòng điện có chiều từ A đến B. b) E1 là máy phát vì dòng điện đi ra từ cực dương. Còn E2 là máy thu vì dòng điện đi vào từ cực dương. c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và C: + Hiệu điện thế giữa hai điểm C và B: Ví dụ 2: Cho 2 mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện 1 có E1 = 18V, điện trở trong r1 = 1Ω. Nguồn điện 2 có suất điện động E2 và điện trở trong r2 . Cho R = 9Ω; I1 = 2,5A ; I2 = 0,5A. Xác định suất điện động và điện trở r2. Quảng cáo
Hướng dẫn: + Với hình a ta thấy máy 1 và máy 2 đều là máy phát nên định luật ôm viết cho mạch kín chứa máy phát là: ⇒ 2,5(9 + 1 + r2) = 18 + E2 ⇒ E2 - 2,5r2 = 7 (1) + Với hình b ta thấy máy 1 là máy phát còn máy 2 là máy thu nên định luật ôm viết cho mạch kín chứa máy phát và máy thu là là: ⇒ 0,5(9 + 1 + r2) = 18 - E2 ⇒ E2 + 2,5r2 = 13 (2) + Giải (1) và (2) ta có: = 12 V và r2 = 2 Ω Ví dụ 3: Ví dụ 3: Điện trở R mắc vào nguồn (E1 = 15V, r1) có dòng điện 1A đi qua. Dùng thêm nguồn (E2 = 10V, r2) mắc song song hoặc nối tiếp với nguồn trước, cường độ dòng điện qua R không đổi. Tìm R, r1, r2 – Khi chỉ có nguồn E1 (hình a): Ta có: ⇒ R + r1 = 15Ω (1) – Khi E2 nối tiếp với E1 (hình b): + Vì cường độ dòng điện qua R không đổi nên: ⇒ R + r1 + r2 = 25 (2) + Thay (1) vào (2), ta được: 15 + r2 = 25 ⇒ r2 = 10Ω. – Khi E2 song song với E1 (hình c), ta có: UAB = E1 – I1r1 (3) UAB = E2 – I2r2 (4) UAB = IR (5) I1 + I2 = I = 1 (6) + Thay (5) vào (3): IR = E1 – I1r1 ⇒ 1.R = 15 – I1r1 (7) + Thay (1) vào (7): 15 – r1 = 15 – I1r1 ⇒ r1 = I1r1 ⇒ I1 = 1A. + Từ (6) suy ra: 1 + I2 = 1 ⇒ I2 = 0. + Kết hợp (4) và (5): 1.R = E2 ⇒ R = E2 = 10Ω. + Từ (1) suy ra: r1 = 15 – 10 = 5Ω. Vậy: R = 10Ω; r1 = 5Ω; r2 = 10Ω. Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ: E1 = 9 V, E2 = 3 V, E3 = 10V, r1 = r2 = r3 = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = 5 Ω, R3 = 36 Ω, R4 = 12 Ω a) Tính tổng trở mạch ngoài và điện trở toàn phần của mạch. b) Xác định độ lớn và chiều dòng điện trong mạch chính. Cho biết đâu là máy thu đâu là máy phát. Hướng dẫn: a) Giả sử chiều của dòng điện trong mạch như hình bên + Kho đó E1 và E2 là máy phát, E3 là máy thu + Tổng trở mạch ngoài là: + Tổng trở toàn phần của mạch điện: Rtp = Rng + r1 + r2 + r3 = 20Ω b) Cường độ dòng điện trong mạch chính: Vậy E1 và E2 là máy phát, E3 là máy thu Ví dụ 5: Cho mạch điện như hình vẽ, E1 = 12 (V); r1 = 1 (Ω); E2 = 6 (V); r2 = 2 (Ω); E3 = 9 (V); r3 = 3 (Ω), R4 = 6 (Ω), R1 = 4 (Ω), R2 = R3 = 3 (Ω). Tìm hiệu điện thế giữa A và B. Hướng dẫn: + Giả sử chiều các dòng điện trong mạch như hình bên + Ta có: + Lại có: I4 = I1 + I2 + I3 + Vì I2 < 0 nên chiều dòng I2 ngược lại với chiều giả sử. + Ta có: Ví dụ 6: Cho sơ đồ mạch điện: nguồn E1 = 10V, r1 = 0,5Ω; E2 = 20V, r2 = 2Ω; E3 = 12V, r3 = 2Ω; R1 = 1,5Ω; R3 = 4Ω. a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính. b) Xác định số chỉ của Vôn kế. Hướng dẫn: a) Giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình bên + Ta có: + Lại có: I3 = I1 + I2 ⇒ I1 + I2 – I3 = 0 (3) + Giải hệ 3 phương trình (1), (2) và (3) ta có: + Vì I1 < 0 nên dòng I1 ngược lại với giả sử nên dòng điện thực trong mạch như hình b) Dễ nhận thấy giữa hai đầu vôn kế bên đường đi qua B không có điện trở nào nên UV = 0 Chú ý: Có thể tính số chỉ vôn kế theo công thức: Uv = -E2 + E1 + I2r2 + I1(R1 + r1) = 0 Ví dụ 7: Cho mạch điện như hình vẽ: E1 = 1,5V, E2 = 2V, RV rất lớn, vôn kế chỉ 1,7V. Hỏi khi đảo cực nguồn E1, vôn kế chỉ bao nhiêu? có cần đảo lại cực vôn kế không? Hướng dẫn: – Ban đầu (khi chưa đảo cực nguồn E1) : UBA = E1 + Ir1 (1) và UBA = E2 – Ir2 (2) Từ (2) suy ra: – Khi đảo cực nguồn E1, ta có: Mà ⇒ U'BA = -0,1V Vậy: Số chỉ của vôn kế bằng 0,1V và ta cần phải đảo cực của vôn kế. Bài 1. Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó: E1 = 8 V, r1 = 1,2 Ω, E2 = 4 V, r2 = 0,4 Ω, R = 28,4 Ω, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch đo được là UAB = 6 V a) Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và cho biết chiều của nó. b) Cho biết mạch điện này chứa nguồn điện nào và chứa máy thu nào? Vì sao ? c) Tính hiệu điện thế UAC và UCB. a) Giả sử dòng điện trong đoạn mạch có chiều từ A đến B. Khi đó E1 và E2 đều là máy thu. + Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch AB ta có: + Vì I < 0 nên dòng điện có chiều từ B đến A. b) E1 và E2 đều là máy phát vì dòng điện đi ra từ cực dương c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và C: UAC = E1 - I.r1 = 7,76V + Hiệu điện thế giữa hai điểm C và B: UCB = E2 - I.(r2 + R) = -1,76(V) Bài 2. Cho mạch điện như hình vẽ: E1 = 6V, E2 = 4,5V, r1 = 2Ω, R = 2Ω, RA = 0. Ampe kế chỉ 2A. Tính r2. + Giả sử dòng điện có chiều như hình vẽ, ta có: UAB = IR = 2.2 = 4V. + Xét nhánh trên, ta có: UAB – E1 + I1r1 = 0 + Xét nhánh dưới, ta có: UAB – E2 + I2r2 = 0 ⇒ I2.r2 = E2 - UAB = 4,5 - 4 = 0,5 + Mặt khác, tại nút A: I = I1 + I2 ⇒ I2 = I - I1 = 2 - 1 = 1A + Thay vào (2) ta được: r2 = 0,5Ω. Vậy: r2 = 0,5Ω. Bài 3. Cho mạch điện như hình vẽ. Biết E1 = 2,1 V; E2 = 1,5 V; r1, r2 không đáng kể, R1 = R3 = 10 Ω và R2 = 20 Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính và qua các điện trở. + Giả sử chiều các dòng điện đi như hình + Ta có: + Tại nút A ta có: I1 = I2 + I3 ⇒ I1 - I2 - I3 = 0 (3) + Giải hệ 3 phương trình (1), (2) và (3) ta có: + Vì I2 < 0 nên chiều dòng điện I2 ngược với chiều giả sử ban đầu Bài 4. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó: E1 = 20V, E2 = 32V, r1 = 1Ω, r2 = 0,5Ω, R = 2Ω. Tìm cường độ dòng điện qua mỗi nhánh. + Giả sử chiều dòng điện trong các nhánh như hình + Ta có: + Tại nút A ta có: I = I1 + I2 + Vì I1 < 0 nên dòng điện I1 có chiều ngược lại với giả thiết Bài 5. Cho mạch điện như hình vẽ: E1 = 12 V, r1 = 1 Ω, E2 = 6 V, r2 = 2 Ω, E 3 = 9 V, r3 = 3 Ω, R1 = 4 Ω, R2 = 2 Ω, R3 = 3 Ω. Tính UAB và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. + Giải sử chiều dòng điện trong mạch như hình + Áp dụng định luật ôm cho mạch kín ta có: + Vì I > 0 nên điều giả sử là đúng + Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B: UAB = E1 + I(R1 + R3 + r1) = 13,6V Bài 6. Cho mạch điện như hình vẽ. Tìm E1 để: a) UAB > 0. b) UAB < 0. c) UAB = 0. Ta có UAB = E1 – Ir1 = (2) a) Để UAB > 0: Từ (2), để UAB > 0 thì: (R + r2)E1 – E2r1 > 0 b) Để UAB < 0: Từ (2), để UAB < 0 thì: (R + r2)E1 – E2r1 < 0 c) Để UAB = 0: Từ (2), để UAB = 0 thì: (R + r2)E1 – E2r1 = 0 Bài 7. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó: E1 = E2 = 6V; r1 = 1Ω; r2 = 2Ω, R1 = 5Ω; R2 = 4Ω. Vôn kế V (điện trở rất lớn, cực dương mắc vào điểm M) chỉ 7,5V. Tính: a) Hiệu điện thế UAB giữa A và B. b) Điện trở R. + Giải sử chiều các dòng điện như hình a) Ta có: + Lại có: UAB = E1 - I1(R1 + r1) = 6 - 0,5(5 + 1) = 3(V) b) Ta có: UAB = IR + Mà I = I1 + I2 = 1 A ⇒ R = 3Ω Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
Giới thiệu kênh Youtube Tôi
Trang trước
Trang sau
Đinh luật Ôm trong dòng điện không đổi không phải quá khó chỉ có điều bạn đọc dễ bị nhầm lẫn. Hãy tham khảo bài viết để học tốt hơn nha.
Xem thêm: Định luật Ôm cho các loại mạch điện ĐỊNHLUẬTÔMĐỐIVỚITOÀNMẠCH.ĐỊNHLUẬTÔMĐỐIVỚICÁCLOẠIĐOẠNMẠCH .MẮCNGUỒNĐIỆNTHÀNHBỘ I.KIẾNTHỨC 1.Địnhluậtômđốivớitoànmạch: 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. \(I=\frac{\xi }{r+R_{n}}\)= >ξ= I.\(R_{N}\)+I.r Với I.RN= UN: độ giảm thế mạch ngoài. I.r: độ giãm thế mạch trong. UN=ξ- r.I + Nếu điện trở trong r = 0, hay mạch hở (I = 0) thì UN=ξ. + Nếu R = 0 thìI=\(I=\frac{\xi }{r}\), 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 =ξI.t = (\(R_{N}\)+ r).\(I^{2}\).t 2.Địnhluậtômđốivớicácloạiđọanmạch: Chỉ chứa R :\(I=\frac{U}{R}\) Đoạn mạch chứa máy thu: Thì UAB=ξ+ I(R+ r) Hay UBA= -ξ- I (R +r). Đoạn mạch chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở: ThìUAB\(= \xi _{1} -\xi _{2} +I(R_{1}+R_{2}+r_{1}+r_{2})\) Hay:UBA=\(= \xi _{2} -\xi _{1} +I(R_{1}+R_{2}+r_{1}+r_{2})\)
Hiệu suất của nguồn điện:\(H= \frac{A_{co ich}}{A_{nguon}} = \frac{U_{N}.I.t}{\xi .I.t}= \frac{U_{N}}{\xi }\)(%)
4.Mắcnguồnđiện. Mắc n nguồn điện nối tiếp nhau.\(\xi _{b}=\xi _{1}+\xi _{2}+..+\xi _{n}\) ;rb= r1+ r2+ … + rn \(\xi _{b}=\xi _{0} , r_{b}= \frac{r_{0}}{m}\) Mắc N nguồn điện giống nhau (\(\xi _{0} , r_{0}\)) thành m dãy, mỗi dãy có n nguồn điện. \(\xi _{b}=n. \xi _{0} , r_{b}= \frac{n.r_{0}}{m}\) Mắc xung đối. Giả sử cho \(\xi _{1} > \xi _{2} ; \xi _{1}r_{1} ; \xi _{b} = \xi _{1}.\xi _{2} ; r_{b}=r_{1}+r_{2}\) II.MỘTSỐBÀITOÁNTHƯỜNGGẶP BÀITOÁN1:TÌMCÁCĐẠILƯỢNGTHƯỜNGGẶP BÀITOÁN2:BIỆNLUẬNCÔNGSUẤTCỰCĐẠI BÀITOÁN3:GHÉPNGUỒNTHÀNHBỘ BÀITOÁN4:MẠCHCHỨATỤ,BÌNHĐIỆNPHÂN...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. +Ápdụng định luật Ôm:\(I=\frac{\xi }{r+R_{n}}\) Trong các trường hợp mạch có nhiều nguồn thì cần xác định xem các nguồn được mắc với nhau như thế nào: Tính\(\xi _{b} , r_{b}\)thay vào biểu thức của định luật Ôm ta sẽ tìm được I. \(I=\frac{\xi }{r+R_{n}}\) 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 Pmax. \(P=\frac{\xi ^{2}}{(R+r)^{2}}R = \frac{\xi ^{2}}{(\sqrt{R}+\frac{r}{\sqrt{R}})^{2}}\) Xét\(\sqrt{R} + \frac{r}{\sqrt{R}}\)đạt giá trịcực tiểu khi R = r.Khiđó \(P_{max}= \frac{\xi ^{2}}{4.r}\) - 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. *Cáccôngthứcghépcácnguồnđiện–Mạchđiệncónhiềudụngcụghép + 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:\(e_{b}= ne; r_{b} = nr\) Với qui ước: trước UABđặt dấu “+” nếu dòng điện chạy từ A đến B; dấu “-” nếu dòng điện chạy từ B đến A; trướcei đặt dấu “+” nếu dòng điện chạy qua nó đi từ cực dương sang cực âm; trướcei đặt dấu “–” nếu dòng điện qua nó đi từ cực âm sang cực dương.RABlà 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. *VÍDỤMINHHỌA VD1. Một nguồn điện được mắc với một biến trở. Khi điện trở của biến trở là 1,65Ωthì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 3,3 V, còn khi điện trở của biến trở là 3,5Ωthì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 3,5 V. Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn. VD2. Mắc điện trở R = 2Ωvào 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 làI1= 0,75 A. Nếu hai pin ghép song song thì cường độ dòng điện qua R làI2= 0,6 A. Tính suất điện động và điện trở trong của mỗi pin. HD. Khi mắc nối tiếp ta có: \(0,75 = \frac{2e}{2+2r} (1)\) Khi đó H\(= \frac{R}{R+r}\)= 67% hoặc H = 33%. VD4.Cho mạchđiện nhưhình vẽ. Trongđó E = 6 V; r = 0,1Ω; Rđ= 11Ω; R = 0,9Ω. Tínhhiệuđiện thế định mức và công suấtđịnh mức của bóngđèn, biếtđèn sáng bình thường. HD .\( I = \frac{E}{R_{d} + R +r} =0,5 A ; U_{d} = IR_{d} = 5,5 V ; P_{d} = I^{2} R_{d} = 2,75W\) VD5. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó E = 6 V; r = 0,1 Ω; Rđ = 11 Ω; R = 0,9 Ω. Tính hiệuđiện thế định mức và công suất định mức của bóng đèn, biết đèn sáng bìnhthường. HD.\( I = \frac{E}{R_{d} + R +r} =0,5 A ; U_{d} = IR_{d} = 5,5 V ; P_{d} = I^{2} R_{d} = 2,75W\) 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; \( R_{4}\)= 6Ω. Tính:
\( U_{23} = U_{2} =U_{3} = I _{23} R_{23} = 3,2 V\) c) Công suất của nguồn: P = E I = 14,4 W; Hiệu suất của nguồn: Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây: Tải về Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Vật lý lớp 11 - Xem ngay Mục lục
Lịch sửSửa đổiGeorg Ohm (1787 - 1854) Ohm là một định luật rất quan trọng trong điện học, định luật do một nhà vật lý học người Đức tên là Georg Ohm (1789 - 1854) phát minh. Ohm nghiên cứu các tính chất của điện trở trong những năm 1825 và 1826, và công bố kết quả vào năm 1827 trong cuốn Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet("Nghiên cứu phương trình toán học của mạch điện")[2]. Ông đã lấy cảm hứng từ công trình nghiên cứu của Fourier về lý thuyết sự truyền nhiệt để chứng minh để giải thích nghiên cứu của mình. Từ nhỏ Ohm đã được cha dạy môn toán, cũng được cha ông rèn luyện đôi tay khéo léo, đó cũng chính là cơ sở để sau này ông đã tự tay chế tạo được các dụng cụ thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu. Vào năm 1811 ông nhận học vị tiến sĩ ở trường Đại học Bilett Island. Định luật Ohm được tìm thấy trong tài liệu thí nghiệm của Georg Ohm. Vào thời kỳ trước Ohm người ta còn chưa có ý niệm rõ ràng về cường độ dòng điện, về điện áp, còn khái niệm điện trở thì về cơ bản chưa có. Do điều kiện kinh tế khó khăn, trong thời gian dài Ohm phải làm gia sư và là thầy giáo dạy ở trường trung học. Đến khi mất việc dạy học, ông cơ hồ mất cơ hội trở thành một nhà vật lý học vĩ đại của thời đại. Trong thời gian rảnh rỗi, ông tranh thủ tự tay thiết kế, chế tạo các dụng cụ để tiến hành các thực nghiệm nghiên cứu khoa học. Dựa theo phương pháp của Coulomb, ông chế tạo ra máy đo lực của dòng điện để đo cường độ dòng điện, đồng thời đưa đến định nghĩa về sức điện động, đưa ra khái niệm chính xác về cường độ dòng điện và điện trở. Từ hiện tượng nhiệt phát ra trong dây dẫn khi, có dòng điện chạy qua, ông so sánh tỉ lệ giữa nhiệt phát ra và cường độ dòng điện chạy qua mà tìm ra các quy luật tương ứng. Qua một số lớn thí nghiệm tiến hành phân tích mối liên hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện và điện trở, qua quá trình nghiên cứu tỉ mỉ, cuối cùng năm 1826 ông phát minh ra định luật mang tên ông đó là định luật Ohm. Tuy nhiên sau khi Ohm công bố định luật mà ông đã lao tâm khổ tứ nghiên cứu hàng chục năm trời mới tìm ra được, định luật vẫn chưa gây được sự chú ý của giới khoa học và chưa được coi trọng mà còn bị hoài nghi, thậm chí bị đả kích. Thời bấy giờ ở Đức chỉ có số ít nhà khoa học thừa nhận định luật Ohm, một trong số đó là nhà khoa học Sweig hết sức ủng hộ ông. Chính ông này đã giúp ông công bố luận văn, viết thư khuyến khích:''Xin ngài cứ tin rằng khi đám mây đen tan đi thì ánh sáng chân lý sẽ chói sáng và niềm vui sẽ xua đuổi chúng đi''. Nhưng luồng gió mạnh chân chính ''xua tan đi đám mây mù”; lại từ nước Anh thổi đến. Hội Khoa học Hoàng gia Anh đã tặng cho Ohm huy chương Kapply, đó là vinh dự cao quí đối với các nhà khoa học thời bấy giờ. Từ đó công trình của Ohm mới được công nhận rộng rãi. Để ghi nhớ đến ông, người ta đã lấy tên ông đặt tên cho định luật và đặt tên cho đơn vị đo điện tử. |
