Giải bài tập Định luật ôm đối với toàn mạch

Thứ sáu , 15/07/2016, 22:11 GMT+7
     

Bài 9: Định luật ôm đối với toàn mạch

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Định luật ôm đối với toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

RN là điên trở mach ngoài (ôm)

R là điện trở trong của nguồn điện (ôm)

2. Hiện tượng đoản mạch

Khi điện trở mạch ngoài không đáng kể (RN = 0) thì cường độ dòng điện chạy trong mạch rất lớn:, ta nói nguồn điện bị đoản mạch. 

3. Hiệu suất của nguồn điện

Ta có: Suất điện động của nguồn điện và độ giảm điện thế mạch ngoài (1) =>

 

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

C1. Trong thí nghiệm hình 9.1, mạch điện phải như thế nào để cường độ dòng điện I = 0 và tương ứng U = U0

Tại sao khi đó U0 có giá trị lớn nhất và bằng suất điện động  của nguồn điện: U0 = 

Hướng dẫn

Để cường độ dòng điện I = 0 và tương ứng U = U0 thìkhóa K phải ngắt làm cho mạch điện hở.

Lúc mạch điện hở thì số chỉ của vôn kế cho biết suất điện động của nguồn điện, tức là U0 = .

C2. Từ hệ thức UN = IRN =  - Ir, hãy cho biết trong những trường hợp nào thì hiệu điện thế ƯAB giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nó.

Hướng dẫn

Hiệu điện thế UAB giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động của nó khi cường độ dòng điện 1 = 0.

C3. Một pin có số ghi trên vỏ là 1,5V và có điện trở trong là 1,0Q. Mắc một bóng đèn có ghi điện trở R = 4( ôm) vào hai cực của pin này để thành mạch điện kín. Tính cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó và hiệu điện thế giữa hai đầu của nó.

Hướng dẫn

- Cường độ dòng điện chạy qua đèn.

Theo định luật Ôm cho toàn mạch, ta có :

 = 1,5 / (4+1) = 0,3 A

- Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn: U = I.R = 0,3.4 = 1,2V.

C4. Hãy cho biết vì sao sẽ rất nguy hiểm nếu hiện tượng đoản mạch xảy ra đối với mạng điện ở gia đình. Biện pháp nào được sử dụng để tránh không xảy ra hiện tượng này? 

Hướng dẫn

Nếu hiện tượng đoản mạch xảy ra đối với mạng điện ở gia đình thì sẽ rất nguy hiểm vì khi đó cường độ dòng điện có giá trị rất lớn, do tác dụng nhiệt của dòng điện mà dòng điện tỏa ra một nhiệt lượng lớn có thể làm nóng, cháy các thiết bị dùng điện và có thể gây ra hỏa hoạn.

Để tránh không xảy ra hiện tượng đoản mạch, người ta thường mắc các cầu chì hoặc các thiết bị ngắt điện tự động khi dòng điện qua chúng tăng lên đột ngột.

 

C. CÂU HỎI - BÀI TẬP

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

Hướng dẫn

- Định luật Ôm cho toàn mạch đề cập tới loại mạch đỉện kín gồm nguồn điện có suất điện động và điện trở trong r mắc với mạch ngoài bao gồm các vật dẫn có điện trở tương đương RN nối liền với hai cực của nguồn điện.

- Phát biểu định luật: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

- Hê thức biểu thi định luật: 

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

Hướng dẫn

- Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là tích của cường độ dòng điện với điện trở của đoạn mạch đó.

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

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

Hướng dẫn

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi điện trở mạch ngoài không đáng kể (RN = 0) dẫn đến cường độ dòng điện chạy trong mạch rất lớn. Khi có hiện tượng đoản mạch thì sẽ làm nóng hoặc cháy các thiết bị dùng điện và có thể gây ra hỏa hoạn. Để tránh không xảy ra hiện tượng này, người ta thường mắc các cầu chì hoặc thiết bị ngắt điện tự động nhằm ngắt điện kịp thời khi hiện tượng đoản mạch xảy ra.

4. Trong mạch điện kín thì hiệu điện thế mạch ngoài UN phụ thuộc như thế nào vào điện trở RN của mạch ngoài?

A. UN tăng khi RN  tăng.

B. UN tăng khi RN giảm.

C. UN không phụ thuộc vào RN.

A. UN lúc đầu giảm sau đó tăng dần khi RN tăng dần từ 0 tới vô cùng.

Hướng dẫn

Chọn A. UN = IRN nên UN tăng khi RN tăng.

5. Mắc một điện trở 14 (ôm) vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là 1(ôm) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện này là 8,4V.

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

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

Hướng dẫn

a) Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện chính là hiệu điện thế mạch ngoài. Ta có UN = IRN => I = UN / RN = 0,6 A

Suất điện động của nguồn điện: £ = UN + Ir = 8,4 + 0,6.1 = 9V.

b) Công suất của mạch ngoài của nguồn điện:

Công suất của nguồn điện: Pn = EI = 9.0,6 = 5,4W.

6. Điện trở trong của một acquy là 0,06(ôm) và trên vỏ của nó ghi 12V. Mắc vào hai cực của acquy này một bóng đèn có ghi 12V - 5W. .

a) Hãy chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sáng bình thường và tính công suất tiêu thụ điện thực tế của bóng đèn khi đó.

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

Hướng dẫn

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

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

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

Hướng dẫn

a) Do hai bóng đèn mắc song song nên điện trở tương đương của

RN = 6 / 2 = 3 (ôm)

giai bai tap dinh luat om doi voi toan mach dinh luat om doi voi toan mach giai bai tap vat ly 11