Giải bài tập Vật lý 9 Bài 10: Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật
BIẾN TRỜ - ĐIỆN TRỞ DỪNG TRONG Kĩ THUẬT A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số. Sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch điện. Trong thực tế, người ta còn sử dụng biến trở làm biến thế kế để thay đổi hiệu điện thế đặt vào hai đầu một đoạn mạch điện. Lưu ỷ : Với những mạch điện có biến trở mắc song song với điện trở không đổi, đặc biệt khi điện trở của biến trở bằng không thì không‘CÓ dòng điện chạy qua điện trở đó. B. C2. C3. C4. C5. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ BÀI TẬP TRONG SBT Khi dịch chuyển con chạy c của biến trở thì dòng diện vẫn chạy qua toàn bộ cuộn dây của biến trở, con chạy không có tác dụng làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua. Vì vậy biến trở không có tác dụng thay đổi điện trở. Phần cuộn dây có dòng điện chạy qua là AC. Nếu dịch chuyển con chạy hoặc tay quay c sẽ làm thay đổi chiều dài phần AC của cuộn dây, do đó làm thay đổi điện trở của biến trở và của mạch điện. Khi dịch chuyển con chạy thì sẽ làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua, do đó làm thay đổi điện trở của biến trở. Sơ đồ mạch điện được vẽ như hình 10.1. Hình 10.1 Trong đó, điểm M, N trên hình vẽ được coi là trùng với con chạy c của biến trở. C6. + Đẩy con chạy c về sát điểm N thì biến trở có điện trở lớn nhất. Đóng công tấc K thì độ sáng của đèn yếu nhất. + Dịch chuyển con chạy c thì phần biến trở có dòng điện chạy qua sẽ giảm, điện trớ của biến trở giảm, điện trở của đoạn mạch giảm nên cường độ dòng điện trong mạch tăng, đèn sáng hơn. + Đê đèn sáng mạnh nhất thì điện trở của biên trở phải bằng không. Phải dịch chuyển con chạy của biến trớ tới vị trí M. C7. Vì tiết diện của lớp than hay lớp kim loại mỏng, nhỏ, mặt khác điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện nên chúng có điện trở lớn. CIO. Tính chiều dài của dây dẫn : / = — = 5----— «9,1 m p 1,1.1CT6 / 9,1 ttD 3,14.0,02 r6 1-6 Số vòng dây của biến trở : N = —— = = 145 vòng. in 1 ,x . / _ RS _ 30.0,5.10-° „ ._ Chiếu dài của dây dân la : l - — . ~ 37,5 m. p 0,4.10 a) 50 Q dà điện trở lớn nhất của biến trở ; 2,5 A là cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được. Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là : Umax = ImaxRmax = 2,5.50 = 125 V Tiết diện của dây dẫn là : s = ss 1,1.10 6 m2 = 1,1 mm2. R 50 a) Chiều dài của dây dẫn là : l = NteD = 500.3,14.0,04 = 62,8 m. / 0 4 10”6 6? 8 Điên trở lớn nhất của biến trở là : Rm.,v = p— = •— X 41,9 Q . s 0,6.10"6 b) Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là : Umax = 67 Rfiiax 41,9 1,6A A. Cần lưu ý, khi điện trở của biến trở bằng không, con chạy ở vị trí M thì đèn sáng bình thường. Như vậy, nếu con chạy của biến trở đang ớ vị trí như hình vẽ thì khi đẩy con chạy về đầu M, đèn sáng mạnh lên. a) Vì hiệu điện thế định mức của đèn nhỏ A I B hơn hiệu điện thế của nguồn nên để đèn có / (^) 1 Ị I—? thể sáng bình thường thì đèn và biến trở Hình 70 2 phái mắc nối tiếp với nhau (Hình 10.2). Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa hai đầu của đèn là ƯĐ = 2,5 V ; cường độ dòng điện qua đèn là IĐ = 0,4 A. Vì đèn và biến trở mắc nối tiếp nên ta có : I = IĐ = IBT ; UBT = u - UĐ = 12 - 2,5 = 9,5 V n = * 59,4% Rmax 40 a) Vì vôn kế đo hiệu điện thê' giữa hai đầu R nên UR = 6 V. Vì BT nt R => UBT. = u - ƯR = 12 - 6 = 6 V. Khi đó biến trở có điện trở là : Rrt = —= -Ẽ— = 12 íì. B I™ 0.5 *BT u, J b) Từ số liệu câu a => R = = 12 Q . I 0,5 Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở là : UBT = u - UR = 12 - 4,5 = 7,5 V. Ta có : -^4- = —— => —“4 = —■ => Rrt = 20 Í2. Khi đó biến trở có điện R U'R 12 4,5 Bl trở 20 Q. A. Khi dịch chuyển con chạy tiến dần về đầu N thì điện trở của biến trở tăng dần. Với hiệu điện thế không đổi thì số chỉ của ampe kế sẽ giảm dần đi. B. 10.9. D. D. Trước khi mắc biến trở vào mạch điện, luôn luôn cần phải điều chỉnh biến trở có giá trị lớn nhất, c. 10tl2. Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa hai đầu của biến trở là : UBT = U-UĐ = 12-3 = 9 V Giá trị lớn nhất tối thiểu của biến trở là : Rr _Ukt__9_ = 28,1250. I 0,32 m n JA.. IX . c Kd2 3,14.(0,8.10 3)2 cnn/1in-8„2 10.13. a) Tiết diện cúa dây dân là : s = —— = 4 = 50,24.10 m . 4 4 „A„ _ RS _ 20.50,24.10’8 _ n , „ 1,1.10 Chiếu dài của dây dan : Z, = —— = ——— « 9,14 m. b) Số vòng dây được tính theo công thức : n = —2— 7ĩd2 Chiều dài tối thiểu của lõi sứ là : ì — 14.0,8 „ ~ l7 = nd, = _ « 0,093 m = 9,3 cm 1 Jid2 3,14.25 10.14. Khi điều chỉnh biến trở để Rbmin = 0 thì điện trở R2 bị nối tắt không có dòng điện chạy qua, mạch điện chỉ còn Rj. Khi đó mạch điện có điện trở nhỏ nhất nên cường độ dòng điện chạy qua Rị có giá trị lớn nhất : T -_U-±5_n Imax = —— = —= 0,3 A max R, 15 Khi điều chỉnh biến trở để Rbmax = 30 Q thì điện trở của mạch đạt giá trị: R„ R, + R2Rbmax R2 + Rbmax = 15 + 10.30 10 + 30 = 22,5 n Cường độ dòng điện chạy qua R] đạt giá trị nhỏ nhất: u 4-5=0,2A Ifnin R. 22,5 c. BÀI TẬP BỔ SUNG 10a. Người ta dự định làm một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất là 50 bằng cách dùng dây dẫn hợp kim tiết diện 0,2 mm2 quấn trên một lõi sứ hình trụ gồm 125 vòng dây, chiều dài mỗi vòng dây là 16 cm. Chất làm dây dần phải là Á. nikêlin có điện trở suất 0,4.10-6 Q.m. B. manganin có điện trở suất 0,43.10-6 o.m. c. constantan có điện trở suất 0,5.10~6 Q.m. D. nicrom có điện trở suất 1,1.10-6 Q.m. 10b. Cho hai bóng đèn Đj, Đ2 có cùng hiệu điện thế định mức U| = u2 = 6 V, có cường độ dòng điện định mức tương ứng là Ij = 0,4 A và I2 = 0,6 A được mắc với một biến trở vào một đoạn mạch điện có hiệu điện thế không đổi u= 12 V. ’ Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện để cả hai đèn có thể cùng sáng bình thường. Tính điện trở Rb của biến trở trong mỗi sơ đồ để cả hai đèn cùng sáng bình thường.