ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP
1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp
Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:
+ Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm:
\[I =I_1= I_2\]
+ Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hai hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần:
\[U =U_1+U_2\]
2. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp
a] Điện trở tương đương
Điện trở tương đương của một đoạn mạch gồm các điện trở là điện trở có thể thay thế cho đoạn mạch này sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.
b] Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp
+ Điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng hai điện trở thành phần:
\[R_{tđ} =R_1+R_2\].
+ Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó:
\[\dfrac{U_{1}}{U_{2}}=\dfrac{R_{1}}{R_{2}}.\]
Chú ý:
Ampe kế, dây nối trong mạch thường có giá trị rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện, nên ta có thể bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối khi tính điện trở của mạch nối tiếp.
Sơ đồ tư duy về đoạn mạch mắc nối tiếp - Vật lí 9
Loigiaihay.com
Table of Contents
1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp
+= = + = +
+ Theo định luật Ohm, ta có:
Mà = nên hay
Trong đó:
: cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB [đơn vị A],: cường độ dòng điện qua điện trở , [đơn vị A] hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB [đơn vị V], : hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở , [đơn vị V]
, : giá trị các điện trở [đơn vị Ω]
2. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp
Điện trở tương đương [, đơn vị Ω] của đoạn mạch gồm nhiều điện trở là một điện trở thay thế cho các điện trở đó, sao cho với cùng một hiệu điện thế thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch vẫn có giá trị như cũ.
Ta có:
+ = =
+ = + = +
Mà = nên IR = +
Vậy: = +
Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì = nR với R là giá trị mỗi điện trở.
II. Đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song
1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song
+ = + + = =
+ Theo định luật Ohm, ta có:
Mà = nên = hay
2. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song
Ta có: + = + = +
+ = =
Mà I= nên
Vậy: hay
Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc song song thì = với R là giá trị mỗi điện trở.
B. Bài tập vận dụng điện trở mắc nối tiếp - điện trở mắc song song
Bài 1: Hai điện trở , và ampe kế có điện trở không đáng kể được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A và B. Cho = 5 Ω, = 10 Ω, ampe kế chỉ 0,2 A.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện.
b. Tính điện trở tương đương của cả đoạn mạch.
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở , .
Hướng dẫn:
a.
b. Vì nối tiếp nên = + = 15 Ω.
c. Vì nối tiếp nên = = = = 0,2 A+ = = 3 V+ = = 1 V
+ = = 2 V
Bài 2: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết = 5 Ω, = 20 Ω, ampe kế chỉ 0,6 A. Bỏ qua điện trở của các ampe kế.
a. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch.
b. Tính cường độ dòng điện ở mạch chính và cường độ dòng điện qua điện trở .
Hướng dẫn:
a. Ta có = = 0,6 A
Theo định Ohm:
Vì song song nên = = = 3 V
b. Vì song song nên = 4 Ω+ = 0,75 A
+ = 0,15 A
Bài 3: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết = = 6 Ω, = 4 Ω.
a. Tính điện trở tương đương của toàn mạch.
b. Biết = 14 V. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
c. Tháo khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.
Hướng dẫn:
a. Vì song song và = = 6 Ω nên = 3 Ω
Vì nối tiếp nên = + = 7 Ω
b. Theo định luật Ohm: = 2 A
Vì nối tiếp nên I = = = 2 A
Theo định luật Ohm:
Vì song song nên:+ = = = 6 V+
c. Tháo khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C thì đoạn mạch gồm song song .
Vì song song nên:
+ = = = 14 V không đổi.+
Bài 4: Cho nối tiếp sau đó mắc song song và một ampe kế mắc nối tiếp với . Biết = = = 3 Ω. Biết điện trở của ampe kế không đáng kể.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện.
b. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch khi ampe kế chỉ 1 A.
Hướng dẫn:
a.
b. Vì nối tiếp và = = 3 Ω nên = 2 = 6 Ω.
Vì song song nên = 2 Ω
c. Ta có: = = 1 A
Theo định luật Ohm:
Vì song song nên = = = 3 V
Bài 5: Cho sơ đồ mạch điện như hình bên dưới, biết = 25 Ω . Khi khóa K đóng ampe kế chỉ 4 A còn khi khóa K mở thì ampe kế chỉ 2,5 A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và điện trở ? Bỏ qua điện trở của ampe kế.
Hướng dẫn:
Khi khóa K đóng, đoạn mạch chỉ có điện trở .
Ta có: = = 4 A
Theo định luật Ohm:
Khi khóa K mở, đoạn mạch chỉ gồm điện trở nối tiếp .
Theo định luật Ohm: Ω.
Mà = + nên = 15 Ω.
Người biên soạn: Giáo viên. Phù Thị Tiến [Tổ Vật lí - Công nghệ]
Trường TH - THCS - THPT Lê Thánh Tông
Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tiếp tục tìm hiểu chuyên mục Chuyên Đề Vật Lý 11 – Định Luật Ôm Và Công Suất Điện với mong muốn nó sẽ giúp ích phần nào cho các bạn khi giải bài tập về dòng điện không đổi.
Chuyên đề này kiến đang giới thiệu đến các bạn gồm 3 phần:
Phần I: Tổng hợp lý thuyết của định lịnh ôm và công suất điện
Phần II: Những bài tập tiêu biểu
Phần III: Lời giải chi tiết
Nào bây giờ chúng ta cùng bắt đầu tìm hiểu chuyên đề bổ ích này nhé!
I. Tổng hợp lý thuyết – Chuyên đề vật lý 11 – Định luật ôm và công suất điện
II. Phần Bài tập - Chuyên đề vật lý 11 – Định luật ôm và công suất điện
Câu 1. Cho một đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song và mắc vào một hiệu điện thế không đổi. Nếu giảm trị số của điện trở R2 thì
A. độ sụt thế trên R2 giảm.
B. dòng điện qua R1 không thay đổi.
C. dòng điện qua R1 tăng lên.
D. công suất tiêu thụ trên R2 giảm.
Câu 2. Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 [V], điện trở trong r = 2 [Ω], mạch ngoài gồm điện trở R1 = 6 [Ω] mắc song song với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị
A. R = 1 [Ω]. B. R = 2 [Ω]. C. R = 3 [Ω]. D. R = 4 [Ω]
Câu 3. Khi hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp vào một hiệu điện thế U không đổi thì công suất tiêu thụ của chúng là 20 [W]. Nếu mắc chúng song song rồi mắc vào hiệu điện thế nói trên thì công suất tiêu thụ của chúng là:
A. 5 [W]. B. 10 [W]. C. 40 [W]. D. 80 [W].
Câu 4. Khi hai điện trở giống nhau mắc song vào một hiệu điện thế U không đổi thì công suất tiêu thụ của chúng là 20 [W]. Nếu mắc chúng nối tiếp rồi mắc vào hiệu điện thế nói trên thì công suất tiêu thụ của chúng là:
A. 5 [W]. B. 10 [W]. C. 40 [W]. D. 80 [W].
Câu 5. Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước. Nếu dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t1 = 10 [phút]. Còn nếu dùng dây R2 thì nước sẽ sôi sau thời gian t2 = 40 [phút]. Nếu dùng cả hai dây mắc song song thì nước sẽ sôi sau thời gian là bao nhiêu?
Câu 6. Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước. Nếu dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t1 = 10 [phút]. Còn nếu dùng dây R2 thì nước sẽ sôi sau thời gian t2 = 40 [phút]. Nếu dùng cả hai dây mắc nối tiếp thì nước sẽ sôi sau thời gian là bao nhiêu?
III. Phần Đáp án - Chuyên đề vật lý 11 – Định luật ôm và công suất điện
Câu 1. Chọn: B
Hướng dẫn: Cho một đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song và mắc vào một hiệu điện thế không đổi. Nếu giảm trị số của điện trở R2 thì hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 không đổi, giá trị của điện trở R1 không đổi nên dòng điện qua R1 không thay đổi.
Câu 2. Chọn: C
Hướng dẫn:
Điện trở mạch ngoài là RTM =
Khi công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất thì RTM = r = 2 [Ω].
Câu 3. Chọn: D
Hướng dẫn: Công suất tiêu thụ trên toàn mạch là P =
Khi hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì công suất tiêu thụ là P1 =
Khi hai điện trở giống nhau song song thì công suất tiêu thụ là
Câu 4. Chọn: A
Hướng dẫn: Tương tự giải như câu 3
Câu 5. Hướng dẫn: Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước, trong cả 3 trường hợp nhiệt lượng mà nước thu vào đều như nhau.
Khi dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t1 = 10 [phút]. Nhiệt lượng dây R1
toả ra trong thời gian đó là
Khi dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t2 = 40 [phút]. Nhiệt lượng dây R2 toả ra trong thời gian đó là
Khi dùng cả hai dây mắc song song thì sẽ sôi sau thời gian t. Nhiệt lượng dây toả ra trong thời gian đó là
Câu 6. Hướng dẫn: Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước, trong cả 3 trường hợp nhiệt lượng mà nước thu vào đều như nhau.
Khi dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t1 = 10 [phút]. Nhiệt lượng dây R1
toả ra trong thời gian đó là
Khi dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t2 = 40 [phút]. Nhiệt lượng dây R2 toả ra trong thời gian đó là
Khi dùng cả hai dây mắc song song thì sẽ sôi sau thời gian t. Nhiệt lượng dây toả ra trong thời gian đó là
Thế là chúng ta đã cùng nhau đi qua chuyên đề vật lý 11 – Định luật ôm và công suất dòng điện. Với những kiến thức ở trên chắc phần nào đó đã cho các bạn một kiến thức tổng quát nhất về lý thuyết và cách áp dụng thực tế các định luật để giải các bài tập chính xác và nhanh chóng.
Ngoài ra, để chúng ta ghi nhớ và thuần thục hơn trong việc giải bài tập và thấu hiểu kiến thức, các bạn hãy tham khảo thêm trong sách giáo khoa, sách báo khoa học hay trong chính trong web của Kiến Guru nhé.
Nếu có yêu cầu về các chuyên đề hay những chia sẻ bổ ích đừng ngần ngại gửi thư cho chúng mình. Hẹn gặp lại các bạn vào các chuyên đề vật lý 11 tiếp theo!