Giải bài tập Vật lý 9 Bài 6: Bài tập vận dụng định luật Ôm

BÀI TẬP VÂN DỤNG ĐỊNH LUẬT ÚM
A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM
Định luật Ôm : Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của-dây.
Hệ thức của định luật: I = ^-.
R
Đoạn mạch nối tiếp : Với đoạn mạch gồm Rị nối tiếp Ro ta có :
I = I|=I2;U = U1 + U2;R,đ = R, + R2; i =	=
3. Đoạn mạch song song : Với đoạn mạch gồm Rị	song song	R2 ta có :
T_T , T.TT_TT_TT.	1	1	1	L	R?	-	R
I = I] + I2; ư = Uj = u2;	——	=+-2—	;	ỵL	= 7^-	;	^-=-7—
Rtđ	Ri	R2	i2	Ri	.	Ii	R,
Lưu ỷ : Mạch điện là mạch hỗn hợp thì có hai dạng đặc trưng :
Dạng 1 : Có ít nhất một điện trở mắc ở mạch chính như hình 6.1. Khi giải mạch điện này cần coi đoạn mạch gồm R2 // R3 như một điện trở R23 bằng
R R
cách vận dụng tính chất của đoạn mạch song song R23 = ——r—. Cuối R2+R3
cùng thì dạng mạch điện được đưa về mạch điện đơn thuần Rj nối tiếp R23. Khi đó điện trở tương đương của mạch điện là
R = Ri+R23-	a
Các tính chất về cường độ dòng điện và hiệu —[ điện thê' cũng được áp dụng tương tự.
Dạng 2 : Không có điện trở mắc ở mạch chính như hình 6.2. Khi giải mạch điện này cần coi đoạn mạch nối tiếp như một điện trở R12 bằng cách vận dụng tính chất của đoạn mạch nối tiếp R12 = Rị + R2. Cuối cùng thì dạng mạch điện được đưa về mạch điện đơn thuần RI2 // R3.
R2
R,
R,
Hình 6.1
Khi đó điện trở tương đương của mạch điện là R =
R,
3-í
R,
R2
R12R3
Rl2 + R3
Hình 6.2
Các tính chất về cường độ dòng điện và hiệu điện thê' cũng được áp dụng tương tự.
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SGK, SBT
Bài 1. a) Vì vôn kê' đo UAB = 6 V, ampe kế đo I = 0,5 A
Rtđ =
AB
I 0,5
b) Vì R J mắc nối tiếp R2 Cách giải khác của câu b :
Tính Uj = IR, = 0,5.5 = 2,5 V
Tính R2 = 2Ỉ2. =	7 o.
2 I 0,5
= 12 0
Rtđ - R1 + R2
R2 - Rtđ
-R, = 12 -5=70.
u2 = u -Uj=6 -2,5 = 3,5 V.
Bài 2. a) ViampekeAj đo Ij = 1,2A => Uj = I,R, = 1,2.10 = 12 V.
Vì Rj mắc song song với R2 => UAB = Uj = u2 = 12 V.
b) Vì ampe kế A đo I = 1,8 A => I2 = I - Ij = 1,8 -1,2 = 0,6 A
=>■ r2=V1=44=2°^
2 I2 0,6 Cách giải khác của câu b :
Rab 30
Vì Rj mắc ở mạch chính nên Ij = I = 0,4 A.
Ta có :	u2 = u3 = UMB = IRMB = 0,4.15 = 6 V.
I =^2. = A = 0,2 A 2 R2 30
Vì u2 = u3; R2 = R3 => I3 = I2 = 0,2 A.
Cách giải khác của câu b :
Vì Rj mắc nối tiếp với RMB nên y* = R" - => y* = 77 = 1 UAB Rmb Umb 15
=»U,=UMB	(1)
Mặt khác:	U = U,+UMB=12V	(2)
Từ(l)và(2)=> U,=UMB=y = y = 6V.
I, =Vt = A = 0,4A;I3 = I2=^ = = = 0,2A.
1 R, 15	3	2 R2 30
6.2. a) Có hai cách mắc R] với R2 vào đoạn mạch MN :
Cách 1 : Mắc R) nối tiếp với Rọ.
Cách 2 : Mắc Rj song song với R2.
b) Theo kết quả bài 6.1 : Khi R! mắc nối tiếp với R2 thì điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp là Rn[ có giá trị lớn hơn điện trở tương đương Rỵỵ của
đoạn mạch gồm R| mắc song song với R2. Vì I -	, trong đó u không
Rmn
đổi =+ khi Rmn tăng thì I giảm (và ngược lại). Như vậy, I = 0,4 A tương ứng với đoạn mạch MN là đoạn mạch nối tiếp, I = 1,8 A tương ứng với đoạn mạch MN là đoạn mạch song song. Ta có hệ hai phương trình :
1,8	3
(2)
R, + R2 = -^- = 15 Q (1) vấ
0,4	R,+R
Giải hệ phương trình trên ta có hệ nghiệm : với R) = 5 Q thì R2 = 10 £2 ; với R] = 10 Í2 thì R2 = 5 Q. (Cách giải hệ phương trình trên có thể tham khảo hướng dẫn ở bài 5.13).
6.3. Điện trở của mỗi đèn là : Rj = Rọ - Uđm _ _É.
đm 0,5
12Q.
= 0,25 A
Rị + R2 12 + 12
Khi Đị mắc nối tiếp với Đ2 thì cường độ dòng điện qua mỗi đèn khi đó là : u 6
Vì cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn nhỏ hơn cường độ dòng điện định mức của chúng nên các đèn sáng yếu hơn mức bình thường.
6.4*. Điện trở của các đèn là : Rj =
lđm
110 Q và R2 =	= _LL2_ n .
llđm
0,91
2 dm
0,36
Giả sử Đj mắc nối tiếp với Đ2 vào u = 220 V, ta có :
= U1 +u2 _ 36 + 91 U2 - R2 U2~ 91 u2 -	91
220	127
=> —— =	- => U2 « 158 V > u2đm = 110 V, nên ban đầu Đ2 sẽ sáng
U2 91
quá mức bình thường, sau đó sẽ bị hỏng.
Ta có : Uj = u - u2 = 220 -158 = 62 V < uldm = 110 V nên Đj ban đầu sáng yếu hom mức bình thường, sau đó không sáng vì mạch hở nhưng không bị hỏng.
a) Có bốn cách mắc mạch điện. Sơ đồ các cách như hình 6.3.
c)
A R R R R a) >4ZZH±ZHZZW
b) Sơ đồ a) có : R nt R nt R => Ra = 3R = 3.30 = 90 Q. Sơ đồ b) có : R // R // R => Rb = ậ = 10 n .
d)
Sơ đồ c) cỏ : (R nt R) // R => Rc =
3	3
2R.R
2R + R
A R R
R
2R 2.30
= 20 Q.
R	30
Sơ đồ d) có : (R // R) nt R => Rd = R + y = 30 +y = 45	.
c. Tính Rọ3 = R2 + R3 = r + 6r = 7r.
Điện trở tương đương của đoạn mạch : Rtd =
D.
c. Trước hết tính R,x = RAB - Rị■= 3 Q.
R,R
llv23
Rị + R23
3r.7r
3r + 7r
= 2,lr.
Rx ^2x
— = |--^ = ị=>Rx=4Q R2 3	12	4 x
B. Vì I2 - 2 A < I3 - 3 A < lị - 5 A và Rị nt R2 nt R3 nên để R2 không bị hỏng thì cường độ dòng điện lớn nhất cho phép chạy trong mạch là I - 2 A. Hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp là : u = I(Rj + R2 + R3) = 2(6 + 9 + 15) = 60 V
6 10. Xem cách giải bài 6.2.
6.11. a) Sơ đồ các đoạn mạch điện như hình 6.4.
Ạ
X-
R,
y-c
R3
r2
Ạ
X-
Rị r3
Ạ
>-
a)
b)
R2
b)
Hình 6.4
R = (Rị+R2)R3 = (6+ 12).18 = 9Q a R,+R2+R3	6 + 12 + 18
(R1+R3)R2 = (6 + 18).12 = 8 Q b R!+R2+R3	6 + 12 + 18
R = (R3 + R2)Rị = (18 + 12)6 = 5 Q c Rj+R2+R3 6 + 12+18
r2 ĩ -EZZZHE
—à-
c)
XVJ , xx2 , xv3	w .	1^. T IU
6.13. Từ công thức : —ỉ— = -^- +	, trong đó Rtđ ; Rj ; R2 ; R3 > 0
Rtđ Rị R2 R3
í
1111	1	1.	„	™	-r, r, -r,
> n ’	’ 7 > 77” Rfđ < R1 ’ Rtđ < R2 ’ Rtđ < R3
R2 Rtf
R-
^tđ R-l Rtf Iv2 ^tđ lv3 6.14. a) Vì R, nt (R2 // R3) => I, = I2 + I3 => I3 = lị -12 = 0,4 - I2 (1)
Ta có :
Từ(l) và (2)
Từ (1) và (3) b)
Rạ
Rn
24
= ^=>I2 = 0,3A.
(2)
(3)
0,4 -I2	8
I3 = 0,4 - 0,3 = 0,1 A.
UAC = I.R, = 0,4.14 = 5,6 V ; RCB = " Rz^-- =	= 6 Q.
AC 1 1	CB R2 + R3 8 + 24
=> UCB = I,Rcb = 0,4.6 = 2,4 V ; UAB = UAC + UCB = 5,6 + 2,4 = 8 V.
B. BÀI TẬP BỔ SƯNG
B
-ỹ
6a. Một bóng đèn có điện trở R| = 12 fì chịu được cường độ dòng điện lớn nhất là 0,5 A, được mắc nối tiếp với điện trở R2 = 24 Q vào hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế không đổi, thì đèn sáng bình thường.
a) Vẽ sơ đồ mạch điện nói trên.
Tính hiệu điện thế của đoạn mạch AB.
Nếu mắc thêm một điện trở R3 - 36 Q vào hai đầu đoạn mạch AB thì độ sáng của đèn có thay đổi không ? Vì sao ? Khi đó cường độ dòng điện trong đoạn mạch AB là bao nhiêu ?
6b.
6c.
Cho mạch điện như hình 6.5, trong đó hiệu điện thế của đoạn mạch AB được giữ không đổi, điện trở Rj = 24Q, điện trở R2 = 12Q, điện trở R3 = 8Q . a) Khi công tấc K ở trạng thái mở, hãy xác định :
- Số chỉ của ampe kế.
Hình 6.6
- Hiệu điện thế của đoạn mạch AB.
Khi công tắc K ở trạng thái đóng thì số chỉ của ampe kế và vôn kế là bao nhiêu ?
Khi công tắc K ở trạng thái đóng, nếu đoạn dây CD bị đứt thì số chỉ của vôn kế là bao nhiêu ?
Có ba điện trở Rị, Rọ, R3 được mắc vào hai điểm A, B trong sơ đồ hình 6.6, trong đó hiệu điện thế giữa hai điểm A, B được giữ không đổi là 22 V.
Có bao nhiêu cách mắc ba điện trở vào hai điểm A, B ? Vẽ sơ đồ các cách mắc đó.