Bài giảng Vật lí 11 - Tiết 18 - Bài 9: định luật Ohm đối với toàn mạch

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Tiết 18 - Bài 9: định luật Ohm đối với toàn mạch

1. Tiết 18 - Bài 9: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I. ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH : Xét một mạch điện kín gồm: NguồnBiểu  ,thức r,R như tính hình côngvẽ Giả sử cường độ Biểudòng thứcđiện tínhchạy nhiệt trong lượng mạchcủa tỏa nguồnI, ra ở điện điện trở trong r, điện trở ngoài R ,r trong thời gian t có điện lượng q=I.t chuyển I trong thời gian t qua mạch nguồn đã thực hiện côngNhư vậy năng lượng doA B nguồn cung cấp là A, A = q = It (9.1) năng lươngtiêu thụ R Nhiệt lương tỏa ra ở điện trở ngoài R trênvà điện toàn trở mạch trong là rQ trong thời gian t Q = RI2t + rI2t (9.2)
2. Năng lượng tiêu thụ Từtrên (9.5)toàn emmạch hãybằng phátnăng biểulương do nguồn cung cấp nghĩa là A=Q nội dung định luật Ohm It = RI2t + rI2t hay  = IR + Ir (9.3)  = I( R + r) (9.4) Ta gọi I.R là độ giảmTheođiện địnhthế luậtmạch bảongoài, toànI. r là độ giảm điện thế mạch trong năng lương ta có mối quan Suất điện động củahệnguồn giữađiện A vàcó Qgiá nhưtri nhếbằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong nào?  (9.5) I = C«ng thøc (9.5) biÓu thøc RTừ+ r (9.3) em có kết ®ÞnhluậnluËt gì về«m mốicho toµn m¹ch Từ (9.4) em hãy rút ra liên hệ về suất điện động và độ Cường độ dòng điện chạy trong mạchbiểuđiện thứckín tínhtỉ lệ thuậnI với suất điện động của nguồngiảmđiện điệnvà thếtỉ lệ ởnghịch mạch vớingoàiđiện vàtrở ởtoàn phần của mạch điện mạch trong?
3. 3. Hiệu suất của nguồn điện Công toàn phần của nguồn điện (A = It ) bằng tổng công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài và mạch trong. Công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài là có ích 2 2 (Acã Ých = It – rI t = RI t ) Hiệu suất của nguồn điện Công của dòng điện sản ra ở đâu là công A U có ích? H = Cã Ých = (9.7) A  Các em thảo luận nhóm xây dựng công thức tính hiệu suất của nguồn điện.
4. CỦNG CỐ 1. Định luật ohm cho toàn mạch  I = (9.5) R + r 2. Hiện tượng đoản mạch  I = (.7) r 3. Hiệu suất của nguồn điện A U H = Cã Ých = (9.7) A 
5. Bài 1: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω được mắc với điện trở 4,8Ω thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12V. Tính suất điện động của nguồn và cường độ dòng điện trong mạch. Tóm tắt Giải Từ định luật ôm cho toàn mạch : r =0,1  I = R =4,8 Rr+ UV=12 → =I.(Rr + ) U  = ?  =(R + r ) = 12,25 V R I = ? Cường độ dòng điện trong mạch:  IA==2,5 Rr+
6. Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 4,5V; r = 1Ω; R1 = 3Ω; R2 = 6Ω a/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các điện trở. b/ Công suất của nguồn, công suất tiêu thụ ở mạch ngoài, công suất hao phí và hiệu suất của nguồn. Giải R //R 12 b) Công suất của nguồn là: 1 1 1 = + →R =2  PEI==. 6, 75W RRR N N 12 Công suất tiêu thụ mạch ngoài là: a) Định luật ôm cho toàn mạch: (ok) PUI' ==. 4,5W E IA==1,5 Công suất hao phí là: RrN + PP−=' 2, 25W Hiệu điện thế mạch ngoài: UIRV==.3 U 3 N Hiệu suất của nguồn là: H = ==67% E 4,5
7. Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E =12V; r = 1Ω; R1 = 6Ω; R2 = R3 = 10Ω a/ Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở. b/ Tính điện năng tiêu thụ của mạch ngoài trong 10 phút và công suất tỏa nhiệt ở mỗi điện trở. Giải R23//R UIRV==.N 11 1 1 1 R ntR = + → R23 =5 123 R23RR 2 3 IIIA=1 =23 =1 R1 nt R 23 →UIRV1 = 1.6 1 = RN =R1 +R23 =11 →UIRV23 = 23.5 23 = a) Định luật ôm cho toàn mạch: (ok) RR// E 2 3 I = =1A UUU23= 2 = 3 = 5V RrN +
8. Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E =12V; r = 1Ω; R1 = 6Ω; R2 = R3 = 10Ω a/ Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở. b/ Tính điện năng tiêu thụ của mạch ngoài trong 10 phút và công suất tỏa nhiệt ở mỗi điện trở. Giải b/ Điện năng tiêu thụ của mạch ngoài trong Công suất tỏa nhiệt ở mỗi điện trở. 10 phút: P1 = UI1. 1 = 6W U 2 A= U. It = 66 00J PUUW2= 2.I2 = 2 . = 2,5 R2 U3 PUUW3== 3.I3 = 3 . 2,5 R3
9. Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 9V, r = 1Ω; R1 = R2 = R3 = 3Ω; R4 = 6Ω a/ Tính cường độ dòng điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. Giải R =6 23 U 2 R41 ntR 23 I = 1 = A R =2 1 123 R1 3 IIIA=4 =123 =1 RRN =1234 =8  U 23 1 I23 = = A →UIR4= 4. 4 = 6V R 3 E 23 I = =1A →UIR123= 123. 123 = 2V RR23nt RrN + 1 RR1 // 23 III= = = A 23 2 3 3 →=UIR. N = 8V UUUV123 =13 =2 = 2 →UVUV23 =1 ; = 1
10. Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 9V, r = 1Ω; R1 = R2 = R3 = 3Ω; R4 = 6Ω b/ Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D. c/ Tính hiệu điện thế hai đầu nguồn điện và hiệu suất của nguồn điện. Giải UVIA==8 ; 1 b/ Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D. 2 UUUCD= CB + BD UVIA11==3; 3 UUUV=+= 7 1 CD 34 UVIA==1; Hiệu điện thế hai đầu nguồn điện: U=8V 223 1 Hiệu suất của nguồn điện: UVIA==1; 33 U 8 3 H = = = 88,88% E 9 UVIA44==6 ; 1
11. Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V, r = 1Ω; R1 = R2 = 4Ω; R3 = 3Ω; R4 =5Ω a/ Tìm điện trở tương đương của mạch ngoài. b/ Tìm cường độ dòng điện mạch chính và UAB. c/ Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh và UCD. Giải R =8 b) Cường độ dòng điện mạch chính: 12 E I ==2,4A R34 =8 RrN + RN =4 U AB= IR. N = 9,6V
12. Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V, r = 1Ω; R1 = R2 = 4Ω; R3 = 3Ω; R4 =5Ω c/ Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh và UCD. Giải c) RR// R12 ntR R12 =8 12 34 I ==II=1,2A U ==UU= 9,6V 12 1 2 R34 =8 AB 12 34 R34 ntR R =4 U12 N I = =1,2A I34==II 3 4 =1,2A 12 R 12 UIRV==. 4,8 I = 2,4A 1 1 1 U34 UIRV2== 2. 2 4,8 I34 = =1,2A U AB = 9,6V R 34 UIRV3== 3. 3 3,6 UIRV4== 4.6 4
13. Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V, r = 1Ω; R1 = R2 = 4Ω; R3 = 3Ω; R4 =5Ω c/ Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh và UCD. Giải c) UIRV1== 1. 1 4,8 UCD=+U CB U BD UIRV2== 2. 2 4,8 UUCD = 2 −U3 =1,2V UIRV3== 3. 3 3,6 UIRV4== 4.6 4
14. Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 30V, r = 1Ω, R1 = 12Ω; R2 = 36Ω, R3 = 18Ω; RA = 0.Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua nó. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó. Giải Vẽ lại mạch ta được: R23 =12 RN =24 IA=1,2 UV= 28,8
15. Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 30V, r = 1Ω, R1 = 12Ω; R2 = 36Ω, R3 = 18Ω; RA = 0.Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua nó. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó. Giải R12 ntR 3 U2 I2 = = 0,4A IIIA=1 = 23 =1,2 R2 UIR= . =14,4V U 1 1 1 I = 3 = 0,8A R23 =12 3 UIR23= 2. 23 =14,4V R3 RN =24 R23//R IA=1,2 UU23== 2U 3 =14,4V UV= 28,8
16. Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 30V, r = 1Ω, R1 = 12Ω; R2 = 36Ω, R3 = 18Ω; RA = 0.Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua nó. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó. Giải Xét tại nút D : ( tổng dòng điện đi Hiệu suất của nguồn là: I1 =1,2A vào bằng tổng dòng điện đi ra) I = 0,4A U 2 III12= + A H = ==0,96 96% E I3 = 0,8A 1,2=+ 0,4 I A → IA= 0,8 IA=1,2 A UV= 28,8 Vậy số chỉ của ampe kế là 0,8A
17. Bài 13: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V; r = 0,5Ω. R1 = 4,5Ω; R2 = 4Ω; R3 = 3Ω. Tính số chỉ của ampe kế, công suất tỏa nhiệt của mạch ngoài, hiệu suất của nguồn điện khi a/ K mở. b/ K đóng. Giải a/Khi K mở ta có hình vẽ : RN =11,5 Công suất tỏa nhiệt E của mạch ngoài là: IA==1 RrN + PUIW==. 11,5 UIRV==.N 11,5 Hiệu suất của nguồn điện là: Số chỉ của ampe kế : IA = I = 1A U H ==95,8% Lúc này 3 điện trở mắc nối tiếp nhau E
18. Bài 13: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V; r = 0,5Ω. R1 = 4,5Ω; R2 = 4Ω; R3 = 3Ω. Tính số chỉ của ampe kế, công suất tỏa nhiệt của mạch ngoài, hiệu suất của nguồn điện khi a/ K mở. b/ K đóng. Giải a/Khi K đóng ta có hình vẽ : R =7,5 Công suất tỏa nhiệt N của mạch ngoài là: E IA==1,5 PUIW==. 16,875 RrN + UIRV==.N 11,25 Hiệu suất của nguồn điện là: Số chỉ của ampe kế : U IA = I = 1,5A H ==93,75% E Lúc này 2 điện trở mắc nối tiếp nhau
19. Bài 14: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết R1 = 6Ω; R2 = 5,5Ω, điện trở của ampe kế và khóa k không đáng kể, điện trở vôn kế rất lớn. K mở vôn kế chỉ 6V, k đóng vôn kế chỉ 5,75V. Tính E, r và số chỉ của vôn kế khi đó. Giải Gợi ý: Điện trở Vôn kế rất lớn. Vẽ lại mạch?? Khi K đóng trong mạch có dòng điện chạy R =11,5 qua nên chỉ số vôn kế là chỉ số của hiệu N điện thế mạch ngoài.(U tổng) Khi K mở trong mạch không có dòng điện UUVV ==5,75 chạy qua nên số chỉ của vôn kế cũng chính là suất điện động của nguồn. UEVV ==6
20. Bài 19: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 24V; r = 1Ω; Đ1 : 12V-6W; Đ2 : 12V-12W; R = 3Ω a/ Các bóng đèn sáng như thế nào? Tính cường độ dòng điện qua các bóng đèn. b/ Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và hiệu suất của nguồn điện. Giải →UVPW =12 , = 6 Đ1 : 12V-6W dm11 dm RRdN12 =8  ; = 11  P dm1 IAUV==2 ; 22 IAdm1 ==0,5 Udm1 2 IIIA=1 =d 12 = 2 Udm1 Rd1 = =24  UVd12 =16 Pdm1 UUUVd12= d 1 = d 2 =16 Đ2 : 12V-12W; tương tự: IA= 0,66 UVPWdm2 ==12 ; dm2 12 d1 IA=1,33 →=IAdm2 1 ; Rd 2 =12 d 2
21. Bài 19: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 24V; r = 1Ω; Đ1 : 12V-6W; Đ2 : 12V-12W; R = 3Ω a/ Các bóng đèn sáng như thế nào? Tính cường độ dòng điện qua các bóng đèn. b/ Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và hiệu suất của nguồn điện. Giải IAId11=0,66 dm → Hư ư IAId22=1,33 dm → H
22. Bài 21: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E =17V; r = 0,2Ω; Đ1 : 12V-12W; Đ2 : 12V-6W, biến trở R có giá trị biến thiên từ 0 đến 100Ω. a/ Điều chỉnh R = 6Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua các bóng đèn và điện trở. So sánh độ sáng của hai bóng đèn. Giải Đ1 : 12V-12W →UVPWdm11 =12 ; dm = 12 Bước one: Tính điện trở tương đương. →=IAdm1 1;R1 =12 R2b =4,8 Đ : 12V-6W R = 6Ω 2 RN =16,8 Bước high: Tính I tổng và U tổng →UVPWdm2 ==12 ; dm2 6 → IAdm2 = 0, 5 ; R2 = 24 IA=1 UV=16,8
23. Bài 21: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E =17V; r = 0,2Ω; Đ1 : 12V-12W; Đ2 : 12V-6W, biến trở R có giá trị biến thiên từ 0 đến 100Ω. a/ Điều chỉnh R = 6Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua các bóng đèn và điện trở. So sánh độ sáng của hai bóng đèn. Giải Đ1 : 12V-12W Bước ba: Tính từng I và U thành phần. →UVPWdm11 =12 ; dm = 12 I11=→ Idm sangbt IIIA=12 =b =1 →=IAdm1 1;R1 =12 I22 → Idm sangyeu UV1 =12 Đ2 : 12V-6W PUIW1== 1. 1 12 UV2b = 4,8 →UVPWdm2 ==12 ; dm2 6 PUIW2 ==22. 0,96 → IAdm2 = 0, 5 ; R2 = 24 UUUV22bb= = = 4,8 P1 P2 Rb = 6Ω IA2 = 0,2 → den12 sanghonden R =4,8 IA=1 2b IAb = 0,8 RN =16,8 UV=16,8
24. Bài 20: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết E = 12V; r = 1Ω; Đ: 6V-3W Tính giá trị biến trở Rb để đèn sáng bình thường. Giải Đ: 6V-3W →UVPWdm =6 , dm1 = 3 Rb ntD Pdm IAdm ==0,5 Udm IIIA=bd = = 0,5 U 2 dm Có I tổng tính được R tương đương và Rd = =12  Pdm có R tương đương tính được Rb. đèn sáng bình thường. UUVd== dm 12 IIAd== dm 0,5