Giải bài tập Vật lý 11 Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ

  • Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ trang 1
  • Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ trang 2
  • Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ trang 3
  • Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ trang 4
  • Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ trang 5
§10. GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ
A/ KlẾN thức cơ bản
^r
Hình 10.1
Đoạn mạch chứa nguồn điện: Hình 10.1 Từ định luật Ôm cho toàn mạch, ta có
Uab = UAM + Umb = (f - ri) + (-IR) = <r - (R + r)I
Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế Uab, cường độ dòng điện I và các điện trở là: trong đó: Rab là điện trở tổng cộng trên đoạn mạch AB.
I= ^-Uạb r + R
<T-U
AB
AB
Dòng điện theo chiều từ B —> A.
II. Ghép các nguồn điện thành bộ
1. Bộ nguồn nôi tiếp:
Xét bộ nguồn gồm các nguồn điện (Sỵ, ri), (ễ>2, r2), ..., (ễn, rn) được ghép nối tiếp với nhau như hình vẽ (10.2)
ế	±-| p	±j F	;	I-	0
rt ỗ2,r2	'Hn
Hình 10.2
Suất điện động của bộ nguồn ghép nôi tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ
Sị, - Sỵ + S2 + ... + Sn
Điện trở trong rb của bộ nguồn điện ghép nôi tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn điện có trong bộ.
rb = r, + r2 + ... + rn
Nếu bộ nguồn có n nguồn giông nhau ((ĩ, r) ghép nối tiếp thì suất
điện động và điện trở trong của bộ là:	= n và rb = nr
Bộ nguồn song song:
Xét bộ nguồn gồm n nguồn điện giông nhau ghép song song như hình vẽ 10.3
Suất điện động của bộ
&=
Điện trở trong của bộ
Hình 10.3
Hình 10.4
r
rb = -- n
-	—|h
A
Hi—||-	-|H
B
—
J,r
Hl—1|-	|H
y
m
Bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng:
Suất điện động của bộ: ỗh = mt?
Điện trở trong của bộ: rb - -5^-.
n
trong đó: n là sô' dãy ghép song song, m là sô' nguồn nô'i tiếp trong một dãy
B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
c,. Hãy viết hệ thức liên hệ giữa suât điện động (ĩ với cường độ dòng điện I và các điện trớ trong r, R, Ri cùa inạch điện kín.
C2. Hãy viêt hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế Uab. cưởng độ dòng điện I và điện trở Ri đối với đoạn mạch.
A	I	R	B
/	□	—/
C3. Hày viết hệ thức liền hệ tính ƯAB đối với đoạn mạch hình 10.2a và tính hiệu điện thế này khi cho biết s = 6V; I = 0,5A; r = 0,30 và R = 5,70.
Hướng dẩn giải
I r
Cp Hệ thức liên hệ giữa suất điện động s với cường độ dòng điện I và các điện trở trong mạch kín (hình 10.5)
Ri
R + R, + r
Hình 10.5
c2. Hệ thức liên hệ giữa UAB, I và Rj trên đoạn AB chứa R] (hình 10.5)
1= Uạb
R,
í + u„
-EZZ3-
c3. Hệ thức liên hệ giữa Uab, I và các điện trở r, R trên đoạn mạch AB chứa nguồn (s, r) và R	A ” R
r + R r + R => I(r + R) = s+ UBA => Uba = I(r + R) - ễ'
Vận dụng với: <F= 6V, I = 0,5A, r = 0,30, R = 5,70.
Vậy	Uba = 0,5(0,3 + 5,7) - 6 = -3 (V)
c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC
Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều như thế nào?
Trình bày các mối quan hệ đối với đoạn mạch chứa nguồn điện?
Trình bày cách ghép các nguồn điện thành bộ nguồn nô’i tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trường hợp hãy viết công thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nó.
+ l
I
J
(õ
I
,n
1 +
1
Một bộ acquy có suâl điện động và điện trớ trong là % = 6V và r = 0,60. Sử dụng acquy này để thắp sáng bóng đèn có ghi 6V - 3W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai cực của acquy khi đó.
Hai nguồn điện có suất điện động và điện trở
trong lần lượt là fq = 4,5V; n = 30;	= 3V;
rọ = 20. Mắc hai nguồn điện thành mạch điện kín như sơ đồ hình 10.6. Tính cường độ dòng
điện chạy trong mạch và hiệu điện thế UAB.	Íí2,r2
Hình 10.6
Trong mạch điện có sơ đồ như hình 10.7, hai pin có cùng suất điện động (ĩ = 1,5V và điện trở trong 1Q.
Hai bóng đèn giống nhau cùng có sô' ghi trên đèn là 3V - 0,75W. Cho ràng điện trở cùa các đèn không thay đổi theo nhiệt độ.
Các đèn có sáng bình thường không? Vì sao?
Tính hiệu suâ't của bộ nguồn.
Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỏi pin.
Hình 10.7
Nếu tháo bớt một đèn thì đèn còn lại sáng mạnh hay yếu hơn so với trước đó? Tại sao?
Hướng dẳn giải
Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm.
Các môi quan hệ đô'i với đoạn mạch chứa nguồn.
I= J:UAB ^AB
trong đó: Rab là điện trở tổng cộng trên đoạn AB và dòng điện có chiều
từ B —> A (hình 10.1)
Xem sách giáo khoa trang 56.
TJ*
Mắc mạch điện như hình vẽ 10.6: Ro =	= 12 (Q)
p.
đin
- Cường độ dòng điện chạy trong mạch
r + Rđ 0,6 + 12
= 0,48 (A)
Xét đoạn mạch AB chứa nguồn (s, r) ta có:
I ^-Uạb r
Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn:
UAB = ể - ri = 6 - 0,6.0,48 = 5,712 (V)
5. Cường độ dòng điện chạy trong mạch (hình 10.7)
1=	+	- 4’5 + 3 = 1,5 (A)
r, + r2	3 + 2
Ị	ểi,ri
1 11
+ H-
I	^2,^2
' 1 1
Xét đoạn mạch AB chứa nguồn ( Si, ri)	A '
< -U4n
J _	1	AB
JI+
Hình 10.7
=> Uab = <?1 - r.I = 4,5 - 3.1,5 = 0 (V)
12(Q)
Hình 10.8
Tj2	o2
6. Điện trở mỗi bóng đèn:	RB = —— = ——
Pdm	0,75
Điện trở tương đương:
R = ặ. = 6 (Q)
2
Suất điện động của bộ nguồn:
fĩb = n 2. ễ= 2.1,5 = 3 (V)
Điện trở trong của bộ nguồn:
rb = nr = 2.1 = 2 (Q)
- Cường độ dòng điện qua mạch chính.
A_
r, + R
b
= 0,375 (A).
3
Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn:
UAB = R.I = 6.0,375 = 2,25(V) = UB
Vì UB = 2,25 (V) nhỏ hơn hiệu điện thế định mức (Uđm = 3V) nên hai đèn sáng yếu hơn bình thường.
Hiệu suất của bộ nguồn
9 25
H =	.100% =	.100% = 75(%).
<	3
b
Xét đoạn mạch AC chứa nguồn ( 5 r)
r
=> Uac = ri = 1,5 - 1.(0,375) = 1,125 (V) = Hiệu điện thế giữa hai cực mỗi nguồn.
Khi tháo bớt một bóng đèn:
I, =
rb+RĐ
3
2 + 12
= 0,21 (A)
- Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn:
UB = Rđ-Ii = 12.0,21 = 2,52 (V)
Vì hiệu điện thế hai đầu bóng đèn UiB = 2,52 lớn hơn hiệu điện thế hai đầu bóng đèn lúc trước (UB = 2,25 V) nên đèn còn lại sáng mạnh hơn lúc trước.