Giải bài tập Vật lý 9 Bài 5: Đoạn mạch song song
ĐOẠN MẠCH SONG SONG A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở Rị, R2 mắc song song : Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ : I = I] + I2. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ : u = Uị = u2. Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó : I2 Rị I R Lưu ỷ : - Có thể sử dụng công thức -2- = „ • I Rj - Có thể mắc song song các dụng cụ hay thiết bị điện có hiệu điện thế định mức bằng hoặc lớn hơn hiệu điện thế của nguồn. Mặt khác, mắc song song các thiết bị điện còn nhằm mục đích sử dụng các thiết bị điện độc lập với nhau. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SBT Cl. - Điện trở Rj được mắc song song với điện trở R2. Vôn kế được mắc song song với hai điện trở của đoạn mạch AB nên nó đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch cũng là hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. »> Ampe kế mắc ở mạch chính nên nó đo cường độ dòng điện chạy qua mạch chính. I2 Rt C3. Theo định luật Ôm : I = ’ *1 - ’ x2 - o tđ R| R- Mặt khác : u = Uj = u2 và I - I] + I2 (1) (2) Từ(l) và (2) u u, Ưo tđ R, Ro tđ J_ 1 R. Ro C4. + Để đèn và quạt hoạt động bình thường thì hiệu điện thế sử dụng của chúng phải bằng hiệu điện thế định mức. Mặt khác, hiệu điện thế định mức của chúng lại bằng hiệu điện thế của nguồn nên đèn và quạt được mắc song song vào nguồn thì chúng hoạt động bình thường. + Sơ đồ mạch điện như hình 5.1. + Nếu đèn không hoạt động thì quạt vẫn hoạt động vì đoạn mạch chứa quạt vẫn kín nên có dòng điện chạy qua quạt. Hình 5.1 , 111 Cô. + —— — H R '•tđ Rj R2 2- = -L + J- => R = 22 = 15Q < 30 Q. Rtd 30 30 td 2 30 Chú ỷ : Trong công thức Rtđ = -ị thì 30 là giá trị điện trở của mạch rẽ, 2 là số đoạn mạch rẽ. Tổng quát : nếu có n đoạn mạch rẽ có điện trở bằng nhau thì R,„ = ỉh + Vì ba điện trở có giá trị bằng nhau nên Rtd = = 10Q < 30 Í2. Các kết quả trên cho thấy điện trở tương đương của đoạn mạch song song luôn nhỏ hơn điện trở các đoạn mạch rẽ. Rj+R2 15 + 10 5.1. a) Rtd = = ■1510 = 6Q. * u AD 12 b) Ampe kế Aj đo cường độ dòng điện qua Rj là Ij = AB = Ỵ7- = 0,8 A. R, 15 u 12 Ampe kế A2 đo cường độ dòng điện qua R2 là I2 = ^A-B- = = 1,2 A. R2 10 Ampe kế A đo cường độ dòng điện ở mạch ehính là : I = ij +I2 =0,8+ 1,2 = 2A B. Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu R[ là : Ulmax = IlmaxR1 = 2.15 = 30V Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu R2 là u2max = I2maxR2 = 1.10 = 10 V. Đế điện trở R2 không bị hỏng thì hiệu điện thế tối đa có the đặt vào hai đầu đoạn mạch gồm R] mắc song song R2 là Umax = u2max - 10 V. a)RMN=iiw = y = 12n. .... 1 111 1 1 1 1 1 Rmn R, R2 R2 Rmn R, 12 30 20 => R2 = 20 íì. b) Ampe kế Aj đo cường độ dòng điện qua R1 là : I, = ^ = 1,21, = 1,2A ’ R, 1 R, 30 ĩ ĩ Q/C Ampe kế A2 đo cường độ dòng điện qua R2 là I2 = _MN = ^ = 1,8 A. Rọ 20 . . 1 _ 1 , 1 , 1 _ 1 a) ■—— — ■——h —■—h —— — — Rtđ R1 R2 R3 5 1Ầ T u 12 „ 4 A T b) I = —— = -— = 2,4 A ; L Rtđ 5 Rtđ =5Q. -^- = 0,6 A ; I3 = I - lị - I2 = 0,6 A. R2 5.7. c. Rtđ R1R9 Rị .4R,' „ -1 2 = 1 J = 0,8R,. Rị + Rọ Rị + 4Rị D. Có thể tính nhẩm như sau : Điện trở 4 Q được coi như có 3 điện trở 12 íì mắc song song. Như vậy đoạn mạch này gồm 4 điện trở mắc song song nên Rtđ=3íĩ. A. Trong một đoạn mạch điện, dù điện trở thành phần mắc ở đâu thì khi giá trị của điện trở thành phần giảm, điện trở tương đương của đoạn mạch cũng giảm. Mặt khác, hiệu điện thế của đoạn mạch được giữ không đổi nên cường độ dòng điện mạch chính sẽ tãng. B. Tính nhẩmmhư bài 5.8 : Điện trở 10 Q tương đương với 3 điện trở 30 íì mắc song song. Điện trở 5 íì tương đương với 6 điện trở 30 íì mắc song song. Mạch coi như có 10 điện trở 30 Q mắc song song, nên Rtd = 3 Í2. 5.11. a)Ij = I-I2 = 1,2-0,4 = 0,8 A. Ịi _ 0,8.6 Vì ị- I2 R2 = “ R, I2 Ọ, 4 = 12Q. u = IịR] = 0,8.6 = 4,8 V. Vì các giá trị u, Rj, R2 được giữ không đổi nên các giá trị Ij, I2 cũng không đổi. Ta có : I, = I’ - I, -I2 = 1,5-0,8-0,4 = 0,3 A=>R3=^ = 44 = 16Q. 312 3 I3 0,3 Rtđ = 3,2£ì. 1 ĩ , 1 1 _ 1 1 1 _ 15 tđ - R, R2 R3 - 6 12 16 - 48 5.12. Có thể tiến hành theo phương án sau : Trước hết mắc mạch điện theo sơ đồ hình 5.2. Số chỉ của ampe kế là Ij => u = IjR. Mắc điện trở Rx vào mạch điện theo sơ đồ hình 5.3. Số chỉ của ampe kế trong sơ đồ này là I2. Điện trở Rx được tính như sau : Rs .Ị5. x T ĩ_ L2 12 Ạ „ R R Ka+ZIW Hình 5.2 >-®-ezz?-5 Hình 5.3 5.13. Khi Rị, R2 mắc nối tiếp ta có : Rnt = Rj + R2 = ^- = ^4“ = 9Q (1) I[ 0,2 Khi R J, R2 mắc song song ta có : Rj/ - ----!-R2..- - H - Ilk = 2 íì (2) R] + R2 I2 0,9 Thay (1) vào (2) ta có : => R1(9-R1)=18 (3) Phương trình (3) có hai nghiệm : với R] = 3 Q thì R2 - 6 Q ; với Rị = 6 thì R2=3Q. Chú ỷ : Phương trình (3) là phương trình bậc hai một ẩn số. Nếu vào thời gian này các em chưa học cách giải phương trình bậc hai thì có thể phân tích (3) thành phương trình tích như sau : Rị - 9R, + 18 = 0 R2 - 3R, - 6Rj + 18 = 0 o (R2 -3R,)-(6R, -18) = 0 RịCRị -3)-6(R, -3) = 0 o (R, -3)(R, -6) = 0 R R 9 18 5.14. a) Để có kết quả cho câu b thì nên tính R,9 = _ 1 _ = - 12 Rj+R2 9 + 18 = 6 Q. R12R3 Ktđ - 6.24 R12 + R2 6 + 24 = 4,8 Q ĩ ĩ 7 A 4,8 tđ b) SỐ chỉ của ampe kế A là : I = —— = 4-7 = 0,75 A. u 3 6 Số chỉ của ampe kế A| là : 1,9 = —— = —— = 0,6 A. 1 12 R12 6 c. 5a. 5b. 5c. BÀI TẬP Bổ SUNG Cho mạch điện như hình 5.4. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B được giữ không đổi là 12 V, điện trở Rj = 15 Q. Xác định số chỉ của các ampe kế khi các A (a) . I—□ ©Ị công tắc Kj, K2 đều mở. R? Khi công tắc Kj đóng, K2 mở thì số chỉ của ampe kế A là 1,2 A. Tính điện trở R2. Khi các công tắc Kj, K2 đều đóng thì số chỉ của ’ampe kế A sẽ thay đổi như thế nào ? Giải thích. Cho mạch điện như hình 5.5, trong đó điện trở R3 = 4 Í2. Biết số chỉ của ampe kế Aj gấp hai lần số chỉ của ampe kế A2, số chỉ của ampe kế A3 gấp ba lần số chỉ của ampe kế A2. Tính các điện trở R] và R2. Dòng điện chạy qua một vòng dây dẫn tại hai điểm A, B như hình 5.6. Sợi dây dẫn tạo nên vòng dây là đồng chất, tiết diện đều và có điện trở 30 £2. Xác định điện trở Rị của phần vòng dây trên hình vẽ để điện trở tương đương của đoạn mạch AB lớn nhất. Ki R, 21 I Hình 5