Giải vật lí 11 bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch

Giải câu 1: Định luật Ôm đối với toàn mạch đề cập...

Định luật Ôm đối với toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín nào? Phát biểu định luật và viết hệ thức biểu thị định luật đó.

Định luật Ôm đối với toàn mạch đề cập tới mạch điện gồm nguồn điện có suất điện động $\varepsilon $ và điện trở trong r mắc với các điện trở ngoài có điện trở tương đương R_N.

Nội dung: Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghich với điện trở toàn phần của mạch đó.

Biểu thức: $I = \frac{\varepsilon }{R_{N} + r}$.

Giải câu 2: Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch...

Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là gì? Phát biểu mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín.

Độ giảm điện thế là tích số giữa cường độ dòng điện qua mạch với điện trở tương đương của mạch ngoài R_N.

Suất điện động của nguồn có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong:

$\varepsilon $ = U_N + a.I = I.R_N + I.r với r là điện trở trong của nguồn.

Giải câu 3: Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào...

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào và có thể gây ra những tác hại gì? Có cách nào để tránh được hiện tượng này?

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi điện trở của mạch ngoài rất bé, R_N $\approx $ 0.

Tác hại: làm hư hại các thiết bị điện trong mạch.

Cách tránh không xảy ra hiện tượng đoản mạch: trên thực tế, người ta mắc nối tiếp cầu chì với mạch để ngắt dòng điện trong mạch khi nó tăng lên đột ngột.

Giải câu 4: Trong mạch điện kín, hiệu điện thế...

Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngoài U_N phụ thuộc như thế nào vào điện trở R_N của mạch ngoài?

A. U_N tăng khi R_N tăng.

B. U_N tăng khi R_N giảm.

C. U_N không phụ thuộc vào R_N.

D. U_N lúc đầu giảm, sau đó tăng dần khi R_N tăng dần từ 0 tới vô cùng.

Bài giải:

Chọn đáp án A.

Giải thích: Dựa vào định luật Ôm cho mạch ngoài chỉ chứa điện trở tương đương R_N: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa điện trở được xác định bằng tích cường độ dòng điện và điện trở tương đương.

U_N = U_AB = I.R_N.

Giải câu 5: Mắc một điện trở 14 $\Omega $ vào hai...

Mắc một điện trở 14 $\Omega $ vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong 1 $\Omega $ thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 8,4 V.

a, Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện.

b, Tính công suất mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.

a, Cường độ dòng điện là: $I = \frac{U}{R_{N}} = \frac{8,4}{14} = 0,6$ (A).

Suất điện động của nguồn là: $\varepsilon  = I.(R_{N} + r) = 0,6.(14 + 1) = 9$ (V)

b, Công suất mạch ngoài là: P = $\varepsilon $.I = 9.0,6 = 5,4 W.

Giải câu 6: Điện trở trong của một acquy là 0,06 $\Omega $...

Điện trở trong của một acquy là 0,06 $\Omega $ trên vỏ của nó ghi là 12 V. Mắc vào hai cực của nó một bóng đèn ghi 12V – 5W.

a) Chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sang bình thường và tính công suất tiêu thụ thực tế.

b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.

a,  Dòng điện định mức của bóng đèn là: $I_{đm} = \frac{P}{U} = \frac{5}{12} \approx 0,417 $ (A).

Điện trở của bóng đèn là: $R_{đ} = \frac{U^{2}}{P} = \frac{12^{2}}{5} = 28,8$ $\Omega $

Cường độ dòng điện chạy trong mạch là:

$I_{m} = \frac{\varepsilon }{R_{đ} + r} = \frac{12}{28,8 + 0,06} = \approx 0,416 \approx I_{đm}$ (A).

Vậy đèn gần như sáng bình thường.

Công suất tiêu thụ của bóng đèn là: $P = I_{m}^{2}.R_{đ} = 0,416^{2}.28,8 \approx  4,98$ (W).

b, Hiệu suất của nguồn điện là: $H = \frac{U_{N}}{\varepsilon } = \frac{I.R_{N}}{I.(R_{N} + r)} = \frac{R_{N}}{R_{N} + r} = \frac{28,8}{28,8 + 0,06} = 99,79$ %.

Giải câu 7: Nguồn điện có suất điện động là 3V...

Nguồn điện có suất điện động là 3V và có điện trở trong là 2 Ω. Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6 Ω vào hai cực của nguồn điện này.

a) Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn.

b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sang mạnh hay yếu hơn so với trước đó.

a, Điện trở ngoài là:

$\frac{1}{R_{N}} = \frac{1}{R_{đ1}} + \frac{1}{R_{đ2}} = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = \frac{1}{}$.

$\Rightarrow $ R_N  = 3 $\Omega $.

Cường độ dòng điện trong mạch là: $I = \frac{\varepsilon }{R_{N} + r} = \frac{3}{3 + 2} = 0,6$ (A).

Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn là:

Do mạch gồm hai bóng đèn mắc song song nên:

$I_{m} = I_{đ1} + I_{đ2} = 0,6$ và $\frac{I_{đ1}}{I_{đ2}} = \frac{R_{đ2}}{R_{đ1}} = \frac{6}{6} = 1$

$\Rightarrow $ $I_{đ1} = I_{đ2} = 0,3$ (A).

Công suất tiêu thụ trên mỗi đèn là: $P_{đ1} = P_{đ2} = I_{đ1}^{2}.R_{đ1} = 0,3^{2}.6 = 0,54$ (W).

b, Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì cường độ dòng điện trong mạch là:

$I_{m}{}' = \frac{\varepsilon }{R_{đ} + r} = \frac{3}{6 + 2} = 0,375 > I_{đ1}$ (A).

$\Rightarrow $ Đèn sáng hơn trước.