Đề tài Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở

Chuyên đề 2: ( giành cho HS khá , giỏi )

Loại 1: Biến trở được mắc vừa nối tiếp,vừa song song .

Với loại bài tập này biến trở được dùng như một điện trở biến đổi , ta phải sử dụng bất đẳng thức ( trong đó Ro là điện trở toàn phần của biến trở . Và HS phải biết vẽ lại mạch điện để dễ dàng sử dụng định luât ôm trong mạch nối tiếp cũng như mạch song song .

 

doc18 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 11/09/2013 | Lượt xem: 17461 | Lượt tải: 36download
Tóm tắt tài liệu Đề tài Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
A) ĐẶT VẤN ĐỀ. + Trong chương trình & nội dung sách giáo khoa việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập vật lý bậc THCS gần như chưa được chú trọng! Tại sao vậy? Vì trong cả 3 năm học vật lý 6, 7, 8 không có giờ luyện tập nào trong 105 tiết. Vật lý 9 có 6/70 tiết luyện tập chiếm 8,5% ... Dẫn đến kết quả là học học sinh bậc THCS về kỹ năng giải bài tập vật lý còn nhiều hạn chế hay nói cách khác là rất yếu. + 100% giáo viên cho rằng: “Không có thời lượng dành cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập”. => phần lớn học sinh chưa nắm được phương pháp giải bài tập vật lý nhất là bài tập định lượng. + Đứng trước thực trạng trên tôi thấy rằng việc rèn luyện kỹ năng cho học sinh giải bài tập là việc làm hết sức cần thiết . Vì vậy Tôi chọn và đúc rút cho mình kinh nghiệm “ Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở ” . Từ việc hướng dẫn, giải & làm bài tập có nội dung tương tự học sinh khối 9 nói chung & học sinh giỏi nói riêng đã rút ra cho mình những bài học kinh nghiệm khi giải loại mạch điện có biến trở . Và thông qua đó giúp học sinh không còn phải lo lắng khi học vật lý , mà học sinh còn được rèn luyện: + Kỹ năng tóm tắt bài toán để xây dựng phương pháp giải . + Kỹ năng vận dụng kiến thức đã học về vật lý. + Kỹ năng tính toán. + Củng cố kiến thức toán học thông qua việc giải bài vật lý . Đó chính là mục tiêu cuối cùng của vật lý học và từ đó tư duy của học sinh sẽ được phát triển một cách toàn diện. “Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở ” là đề tài không đơn giản. Song với mục tiêu trên tôi hi vọng qua chuyên đề này giúp cho các em vơi đi cái khó khăn khi tiếp xúc với dạng bài tập về mạch điện khó ở lớp 9. Nhất là khi được học trong đội tuyển học sinh giỏi ở các cấp trường, huyện và khi các em bước vào chương trình THPT với bộ môn vật lý vô cùng phong phú về mạch điện. Trong đó phải kể đến những mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch cầu .... không hề đơn giản với người dạy, người học. B) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. Thật vậy qua thực tế giảng dạy nhiều năm bộ môn vật lý bậc THCS và tham gia bồi dưỡng nhiều đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý cấp trường, cấp huyện. Tôi thấy rằng khác với môn toán học khi nâng cao môn vật lý lên đôi chút là học sinh đã gặp nhiều khó khăn (với lý do đã nêu ở phần đặt vấn đề). Song không phải vì vậy mà tôi lùi bước. Xuất phát từ mục tiêu nói trên tôi xây dựng một chuyên đề giảng dạy cho học sinh về “Mạch điện có biến trở” bao gồm hai chuyên đề nhỏ. - Chuyên đề 1: Dành cho HS đại trà đó là “ Biến trở được mắc nối tiếp với phụ tải ” Với phương pháp giải là: lập phương trình bậc nhất- hệ phương trình bậc nhất và lập phương trình bậc hai. - Chuyên đề 2: Dành cho HS khá ,giỏi đó là “ Biến trở được dùng như một điện trở biến đổi ” Ở đây biến trở được mắc vừa nối tiếp vừa song song trong mạch điện. Trong thực tế đời sống “ Mạch điện có biến trở biến trở ” được sử dụng khá rộng rãi ở một số lĩnh vực : Thay đổi độ sáng của đèn , thay đổi vận tốc của quạt, thay đổi công suất của máy, thay đổi công suất của loa .... I/ Xây dựng lý thuyết về biến trở: a) Khái niệm về biến trở (SGK vật lí 9- Bài 10 trang 28 nhà XBGD) . M N . b, Biến trở được mắc nối tiếp : A C B R Đ . c, Biến trở được mắc vừa nối tiếp vừa song song Đ M . . . C A C N N M A B D R1 R 2 C B . . d) Biến trở được mắc vào mạch cầu : N M A C B II/ Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở Chuyên đề 1 : . . “ Biến trở được mắc nối tiếp với phụ tải ” VD 1: ( Bài 2 sgk vật lí 9 trang 32 ) U Một bóng đèn khi sáng bình thường A c B Đ Có điện trở là R1 = 7,5 và cường độ dòng điện chạy qua ki đó I = 0,6 A . Bóng đèn được mắc nối tiếp với biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12 V .Phải điều chỉnh con chạy C để RAC có giá trị R2 = ? để đèn sáng bình thường ? Hướng dẫn Khi đèn sáng bình thường => Iđ = 0,6 A => Itm = 0,6 A ( vì mạch nt ) Rtđ = Từ đó HS tìm ra RAC + R1 và rút ra RAC khi thay R1 = 7,5 Bài giải Theo đầu bài : R1 = Rđ = 7,5 & Iđm = 0,6 A Để đèn sáng bình thường Iđ = 0,6 A vì Đ nt với RAC => I tm = 0,6 A áp dụng đ / l ôm cho mạch nt ta có RAC+Rđ = Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho RAC = 12,5 thì khi đó đèn sẽ sáng bình thường . . . A VD 2: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) M R1 A c B N Có UAB = 12 V , khi dịch chuyển con chạy C thì số chỉ của am pe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A . Hãy tính giá trị R1 và giá trị lớn nhất của biến trở ? Hướng dẫn Khi C dịch chuyển => số đo của am pe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A nghĩa là gì ?+) Khi C trùng A => RAC = 0 => RMN = R1 (nhỏ nhất ) => I = 0,4 A là giá trị lớn nhất . Lúc đó Rtđ = R1 ... Biết I & U ta tính được R1 Ngược lại +) Khi c trùng với B ..... I = 0,24 A là giá trị nhỏ nhất => Rtđ = R1 + Ro . vậy biết U , R1 & I ta sẽ tính được Ro là điện trở lớn nhất của biến trở . Bài giải 1 Tính R1 : Khi con chạy C trùng với A => Rtđ = R1 ( vì RAC = 0 ) và am pe kế khi đó chỉ 0,4 A . Mà UMN = 12 V => R1 = Rtđ=) Vậy R1 = 30 2 Tính điện trở lớn nhất của biến trở : Khi C trùng với B => Rtđ = R1 + Ro có giá trị lớn nhất => I đạt giá trị nhỏ nhất => I = 0,24 A Ta có Ro + R1 = Mà R1= 30() Ro = 50 – 30 = 20 () Vậy giá trị lớn nhất của biến trở là 20 . . VD 3 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) M Đ C N Đèn loại 6 V – 3 W , UMN = 12 V không đổi . Rx 1 – Khi điện trở của biến trở Rx = 20 . Hãy tính công suất tiêu thụ của đèn & cho biết độ sáng của đèn thế nào ? 2 – Muốn đèn sáng bình thường phải điều chỉnh con chạy cho R’x = ? Bài giải : 1 ) Khi Rx = 20 => Rtđ = Rđ + Rx = Rđ + 20 ( vì mạch nối tiếp ) . Mà Rđ = => Rtđ= 10 + 20 = 30 () => I = => Pđ = I 2 . Rđ = 0,42. 10 = 1,6 ( W ) Ta thấy Pđ < Pđm vậy đèn tối hơn bình thường . 2) Để đèn sáng bình thường Iđm = Vì là mạch nt => Iđ là I ‘tm Nên I ‘ tm = 0,6 A => R’tđ= Rđ + R’x = Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho R’x = 10 thì đèn sáng bình thường . . . VD 4 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) M R A C B V Khi con chạy C ở vị trí A thì vôn kế chỉ 12 V Rx N khi con chạy C ở vị trí B thì vôn kế chỉ 7,2 V Tính giá trị điện trở R ( Biết trên biến trở có ghi 20 - 1 A ) Hướng dẫn : Tương tự như VD2 khi c trùng với A => vôn kế chỉ giá trị lớn nhất nghĩa là chỉ UMN & khi đó Rtđ chỉ còn là R ( RAC = 0 ) . Khi C trùng với B => RAC bằng số ghi trên biến trở => HS dễ dàng giải được bài toán ...... Bài giải +)Khi con chạy C trùng với A khi đó RAC = 0 => Rtđ = R và khi đó vôn kế chỉ 12 V nghĩa là UMN = 12 V +) Khi con chạy C trùng với B khi đó RAC = 20 ( bằng số ghi trên biến trở ) và khi đó vôn kế chỉ 7,2 V => UR = 7,2 V Vì mạch nt mà UR = 7,2 V Vậy : Trên đây là một số VD tiêu biểu cho dạng mạch điện có biến trở mắc nt với phụ tải . *) Song để thành thạo loại bài tập này HS cần phải rút ra cho mình một vài kinh nghiệm sau : 1 - Rtđ = Rtải + Rx trong đó Rx là phần điện trở tham gia của biến trở . 2 - I Rx là cường độ dòng điện trong mạch chính và URx = Utm - Utải 3 - Khi C trùng với điểm đầu lúc đó Rx = 0 & Rtđ = Rtải ( là giá trị nhỏ nhất của điện trở toàn mạch ) và khi đó I đạt giá trị lớn nhất ( vì UMN không đổi ) . 4 - Ngược lại khi C trùng với điểm cuối lúc đó Rtđ = Rtải + Rx ( là giá trị lớn nhất của Rtđ ) và khi đó I đạt giá trị nhỏ nhất ( vì UMN không đổi ) . Chuyên đề 2: ( giành cho HS khá , giỏi ) Loại 1: Biến trở được mắc vừa nối tiếp,vừa song song . Với loại bài tập này biến trở được dùng như một điện trở biến đổi , ta phải sử dụng bất đẳng thức ( trong đó Ro là điện trở toàn phần của biến trở . Và HS phải biết vẽ lại mạch điện để dễ dàng sử dụng định luât ôm trong mạch nối tiếp cũng như mạch song song . VD 5 : ( Bài 11.4 b SBT L9 C Cho mạch điện (như hình vẽ ),đèn sáng bình thường Đ . . Với Uđm = 6 V và Iđm = 0,75 A . Đèn được mắc với biến trở A B Có điện trở lớn nhất băng 16 và UMN không đổi băng 12V M N . Tính R1 của biến trở để đèn sáng bình thường ? Hướng dẫn + Trước hết HS phải vẽ lại được mạch điện & khi đó (Đ// RAC) nt RCB Trong đó: RAC = R1 + Khi đèn sáng bình thường => Uđ = UAC = ? -> UCB = ? + Iđ + IAC = ICB Trong đó: Học sinh giải PT (*) -> Tìm được R1 Đ Bài giải . . 16-R1 Sơ đồ mới: - + B C C A R1 Ta có: RCB = 16 – R1 Vì đèn sáng bình thường -> Uđ = 6V Iđ = 0,75A -> UAC = Uđ = 6V -> IAC = Vì (Đ//RAC) nt RAC => Id + IAC = IAC Mà Ta có PT: Hay 0,75 + R1 (16-R1) + 8(16-R1) = 8R1 16R1 – R21 + 128 – 8R1 = 8R1 R21 = 128 => R1 = R1 = 11,3 () Vởy phải điều chỉnh con chạy C để RAC = R1 = 11,3 () thì đèn sáng bình thường. . . N VD 6: B Ro A I Cho mạch điện như hình vẽ. Ix C Biến trở có điện trở toàn phần Ro = 12 Đèn loại 6V – 3W; UMN = 15 V. a, Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường. Iđ b, Khi định C -> Độ sáng của đèn thay đổi thế nào? C Rx A Ro - Rx . . Bài giải: M N B C Tương tư như ví dụ 5. Mạch điện được vẽ lại: Gọi RAC = x () điều kiện: 0 < x < 12 -> Iđ = thì RCB = 12 - x () Khi đèn sáng bình thường: Uđ = Uđm = 6V Pđ = Pđm = 3 W Vì (Đ// RAC) nt RCB -> Iđ + IAC = ICB và UAC = Uđ -> UCB = U - Uđ = 15 - 6 = 9 (V) áp dụng định luật ôm trong mạch nối tiếp và song song: hay (loại) Vậy phải điều chỉnh con chạy C để RAC = 6() thì khi đó đèn sáng bình thường. b. Khi C giảm dần. Nhưng chưa thể kết luận về độ sáng của đèn thay đổi như thế nào được. Mà phải tìm I qua đèn. Khi C=>A => biện luận độ sáng của đèn (…) Dòng điện qua đèn từ mạch song song: Khi C =>A làm cho x giảm => tăng lên => Iđ giảm đi. Vậy độ sáng của đèn giảm đi (tối dần) khi dịch C về A. VD 7: Cho mạch điện (như hình vẽ): . R1 A B M N U . C AB làm biến trở con chạy C có điện trở toàn phần là 120. Nhờ có biến trở làm thay đổi cường độ dòng điện trong mạch từ 0.9A đến 4.5A. 1. Tìm giá trị của điện trở R1? 2. Tính công suất toả nhiệt lớn nhất trên biến trở. Biết U không đổi. Hướng dẫn: Học sinh khai thác từ Imin=0.9A mà U không đổi => Rtđ max => Cvà Rtđ=R1 + RAB= R1 + 120 () Khi Imax= 4.5A, U không đổi => Rtđ min => C để RAC = 0 khi đó Rtđ = R1. hay Giải hệ phương trình tạo bởi (1) và (2) => R1& U Bài giải: 1. Tìm R=? Vì U không đổi, khi cường độ dòng điện trong mạch nhỏ nhất I = 0.9A => C =>R Ta có: I = Vì U không đổi, khi cường độ dòng điện trong mạch lớn nhất I = 4,5A => =>R=0 ( =>Rtđ = R1 Ta có Từ (2) Ta có : U = 4,5 R1 (3) . Thế (3) vào (1) Ta có : Vậy R1=30 và U=135 V 2, Tìm vị trí của C để đạt giá trị lớn nhất ? Gọi RAC = Rx () ( 0<Rx<120) để Px đạt giá trị lớn nhất? Khi đó công suất toả nhiệt. Px= Rx.I2 = Để Px đạt giá trị lớn nhất nhỏ nhất. áp dụng bất đẳng thức Cô si vào 2 số dương ta có: Nghĩa là: , thay R1 = 30() Ta có phương trình: Khi đó Px (cực đại) = Loại 2: Biến trở trong mạch cầu D V R1 R2 A B C Biến trở có nhiệm vụ cung cấp điện cho hai điện trở nằm trong 2 mạch của cầu. . VD 8: Cho mạch điện như hình vẽ N M . Biết R1=3; R2=6, AB là biến trở có con chạy C và điện trở toàn phần Ro = 18 . MN không đổi bằng 9V. 1, Xác định vị trí con chạy C để vôn kế có chỉ số không? 2, Điện trở vôn kế vô cùng lớn. Tìm vị trí của con chạy để vôn kế chỉ 1V. Bài giải: 1, Tìm vị trí C để vôn kế chỉ 0 V?. Khi vôn kế chỉ 0 V => MN là mạch cần cân bằng. Cách 1: Ta dùng công thức điện trở: Gọi RAC = x () (0 < x < 18) Khi đó: RCB = 18 - x () áp dụng công thức: Vậy vị trí con chạy C trên AB sao cho RAC = 6 thì vôn kế chỉ 0 V. Cách 2: R2 R1 Vì RV vô cùng lớn nên MN trở thành 2 mạch song song độc lập. . N Ta có: M R4 R3 và B C C A Để vôn kế chỉ 0 V =>U1 = U3 mà U1 = => 2. Tìm vị trí của C để vôn kế chỉ 1V?. Ta thấy U1 = không phụ thuộc vào vị trí con chạy C. Vậy để vôn kế chỉ 1V thì UAC phải chênh lệch với U1 là 1V. Do đó ta có 2 đáp số cho UAC: UAC = 2V UAC = 4V Mà UAC = . * Trường hợp UAC = 2V ta có phương trình: * Trường hợp UAC = 4V ta có phương trình: Vậy để vôn kế chỉ 1Vcon chạy C có 2 vị trí trên AB. Để RAC = 4hoặc để RAC = 8 R2 D R1 VD 9: A N M Cho mạch điện (như hình vẽ) C .R3 Biết R1 = 1; R2 = 2; R3 = 0 B A Điện trở toàn phần của biến trở là 6 . UMN =9V 1, Xác định vị trí con chạy C để ampe kế chỉ số 0. 2, Xác định vị trí con chạy C để hiệu điện thế giữa hai điện trở R1 và R2 bằng nhau. Bài giải: 1. Để ampe kế chỉ số 0 => MN là mạch cầu cân bằng áp dụng công thức: hay Gọi RAC = x (0 < x< 6 ) Ta có : RCB = 6 - x và *) Khi am pe kế chỉ số 0 ta vẽ lại mạch điện vì là mạch song song , nối tiếp . Nên muốn U1 = U2 thì R1,3 = R3,4 nghĩa là : Thay R1 = 1 và R2 = 2 ta có phương trình : loại) Vậy để hiệu điện thế giữa hai đầu R1 và R2 bằng nhau thì vị trí của con chạy C trên AB sao cho RAC = *) Những bài học kinh nghiệm mà HS cần phải được rút ra khi học & giải loại bài tập này là : Biến trở là một điện trở biến đổi. 1 - Phải vẽ lại mạch điện để bài toán đơn giản. 2 - Đưa bài toán về dạng giải bài toán bằng cách lập phương trình qua công thức của mạch điện cân bằng. Chọn RAC là ẩn, biểu diễn RCB theo ẩn là RAC. Chú ý: RAC =Ro không đổi (số ghi trên biến trở). RCB = Ro - RAC RAC = x thì ( ) 3 - Quy tắc toán học cần phải thành thạo. - Giải phương trình bậc 2 một ẩn số. - Giải hệ phương trình bậc nhất. - Giải bài toán cực đại, bất đẳng thức Cô si… . . III/ Những bài tập có nội dung tương tự: (Bài tâp tự giải) A Bài 1 : Cho mạch điện (như hình vẽ ) với U = 10 V U R1 = 12 ; Rx là biến trở có con chạy C . C R1 1 – Khi Rx = 20 thì am pe kế chỉ 2 A R2 a) Vôn kế chỉ bao nhiêu ? b) Tính R2 = ? V 2 - Đẩy con chạy C lên trên tì số đo của am pe kế & vôn kế thay đổi thế nào ? Đáp số : 1- Vôn kế chỉ 6 V ; R2 = 4 2 - C dịch lên trên => Rtđ giảm => I tăng hay số chỉ của ampe kế tăng R1 R2 . C Rx . V A I tăng => UV – I,R1, 2 tăng => số chỉ của vôn kế tăng Bài 2 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) . Trong đó U U = 12 V ; R1 = 15 ; Rx là biến trở có con chạy C 1 – Khi Rx = 10 thì am pe kế chỉ 1,2 A a – Vôn kế chỉ bao nhiêu ? b – Tính giá trị điện trở R2 ? 2 - Đẩy C sang trái thì số chỉ của các đông hồ thay đổi thế nào ? Hướng dẫn : 1a) 1b) 2 - C => trái Rx giảm => R1,xgiảm => Rtđ giảm vì U không đổi => I tăng . Số chỉ của am pe kế tăng . D Vì I tăng => U2 = I.R2 tăng = UV= ( U- U2 ) giảm . Vậy số chỉ của vôn kế giảm . V R2 R1 . . Bài 3: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) có 2 vị trí C cách nhau 10 cm ; Vôn kế chỉ 1 V . Cho biết AB có điện trở phân bố M N đều theo chiều dài , AB = 100cm và điện trở toàn phần của C C ' AB là Ro = 18 ; R1 =3 ; R2 = 6 ; RV vô cùng lớn . Tính UMN ? A B Hướng dẫn : Khi vôn kế chi 1 V thì UAC = U1 – 1 => Các điện trở x & x’ tỉ lệ thuận với chiều dài , đoạn C C’ ứng với hiệu điện thế Ta có : Vậy UMN = 20 V R1 D R2 . . A Bài 4: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) C AB là biến trở có con chạy C ; RA = 0 ; R1 =1 M N R2 = 2 ; Ro = 3 ( là điện trở toàn phần của AB ) A B UMN = 4 V . Xác định vị trí con chạy C để am pe kế chỉ 1 A và có chiều từ D => C ? Hướng dẫn : Đặt RAC = x ( 0 RCB = 3 – x Ta hãy tính Rtđ theo x ; IA theo x rồi cho IA = 1 ta rút ra x = 2 V2 V1 Bài 5 : Cho mạc điện ( như hình vẽ ) . . AB là biến trở có Ro = 6 000 , các vôn kế có M N C điện trở lần lượt là R1 = 2 000 ; R2 = 4 000 K điện trở của dây nối & K không đáng kể , UMN = 60 V A B 1 – Khi K mở vôn kế chỉ bao nhiêu ? 2 – Khi K đóng . Tìm vị trí C để dòng điện qua K bằng 0 ? và khi đó các vôn kế chỉ bao nhiêu ? 3 – Khi K đóng , tìm vị trí C để 2 vôn kế chỉ cùng một giá trị . Khi đó dòng điện qua K là bao nhiêu & theo chiều nào ? Hướng dẫn : a) Vì 2 vôn kế nối tiếp nhau , mà UMN =60 V => U1 = 20 V & U2 =40 V b) Khi dòng điện qua K bằng 0 => MN là mạch cầu cân bằng Khi đó V1 chỉ 20 V ; V2 chỉ 40 V mạch MN => thành (R1 // RAC ) nt (R2 // RCB ) Đẻ 2 vôn kế chỉ cùng một giá trị => RMC = RCN ... HS giải phương trình : thay 1k = 1000 ta có phương trình Giải pt ta tìm được Vậy RAC = 4000 Dòng điện qua K là Dòng điện đi từ D đến C . IV/ Đối tượng của chuyên đề. "Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở " là một chuyên đề tương đối khó với đối tượng học sinh đại trà. Vì vây khi triển khai đề tài này tôi đã chọn đối tượng và phân loại kiến thức cho phù hợp . Chuyên đề 1 gìanh để triển khai cho đối tượng là HS đại trà ở trường , chuyên đề 2 giành cho đối tượng là HS khá , giỏi Đặc biệt đây là một trong các chuyên đề để tôi tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi ở hai cấp (cấp trường và cấp huyện) .... V/ Kết quả. Trước khi triển khai đề tài tôi tiến hành khảo sát chất lượng đội tuyển ở cả 2 cấp (cấp trường và cấp huyện). Đồng thời tôi khảo sát chất lượng sau khi đã triển khai và kết quả đạt được như sau : TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SAU KHI ÁP DỤNG Cấp trường SL (3 hs) Cấp huyện SL(20hs) Cấp trường Cấp huyện SLHS đạt % SLHS đạt % SLHS đạt % SLHS đạt % 1 33 6 30 3 100 20 100 VI - Những vấn đề bỏ ngỏ Để học sinh giỏi có khả năng sử dụng những tài liệu nâng cao môn vật lý tôi tiến hành giúp các em làm quen với loại toán về mạch điện có biến trở đóng vai trò một điện trở biến đổi ở bài toán cực trị và tạo cơ sở ban đầu để các em tiếp cận với chương trình vật lý bậc THPT cùng các mạch điện của dòng điện một chiều, xoay chiều có (điện trở thuần, cuộn cảm ,tụ) biến đổi cùng các yêu cầu cực trị đầy lí thú ..... U0 A C R M N R0 + _ VD10: Cho mạch điện (như hình vẽ ) Biết Uo = 12 V , Ro là điện trở , R là biến trở am pe kế lí tưởng . Khi con chạy C của biến trở R từ M đến N , ta thấy am pe kế chỉ giá trị lớn nhất I1 = 2 A Và giá trị nhỏ nhất I2 =1 A . Bỏ qua điện trở của các dây nối. 1 – Xác định giá trị Ro và R ? 2 – Xác định vị trí của con chạy C của biến trở R để công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó ? Bài giải : 1 – Tính R0 & R ? Với mạch điện này thì : RMC // RNC và RMC + RNC = R . Vì vậy khi ta đặt RMC = khi đó chỉ số của am pe kế là : +) Khi con chạy C ở M ( ở N ) thì RMNC = 0 và lúc đó am pe kế sẽ chỉ giá trị cực đại : +) Để am pe kế chỉ giá trị nhỏ nhất thì : phải có giá trị cực đại , ta triển khai RMNC : Để RMNC có giá trị cực đại bằng thì : Tức là con chạy C ở chính giữa của biến trở và Giải phương trình (*) ta tìm được R = 24 Vậy : R0 = 6 và R = 24 2 - Để có phương án giải phần này ta phải áp dụng công thức P = I2R & định luật bảo toàn năng lượng trên toàn mạch điện . Đặt mà PMNC = RMNC.I 2 +) Công suất tiêu thụ trên toàn biến trở là : mà công suất của nguồn điện & công suất tiêu thụ trên R0 là Pn =UoI & PRo = Ro I2 Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có : Pn = PRo + P hay UoI = RoI 2 + P (**) là phương trình bậc 2 với ẩn là I Để phương trình có nghiệm Vậy => Phương trình có () Mà ta đặt nên ta có phương trình : Giải phương trình trên ta có Vậy có 2 vị trí của con chạy C trên biến trở R sao cho RMC 1 hoặc RMC 23 thì công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó . C) KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 1 – Kết luận : Với 10 bài toán có lời giải cùng hướng dẫn và 5 bài toán có nội dung và phương pháp giải tương tự. Cùng các bài học kinh nghiệm đã phần nào bồi dưỡng cho học sinh một mảng kiến thức về mạch điện có biến trở . Đây là phần kiến thức vật lý, toán học khá hóc búa và lý thú. “Chuyên đề ” phần nào đáp ứng được nhu cầu của học sinh khá giỏi đồng thời giúp các đối tượng có một tư duy sâu sắc hơn về mạch điện nói riêng và vật lý nói chung cùng kỹ năng vận dụng kiến thức toán học mà học sinh bậc THCS còn nhiều lúng túng do thời lượng dành cho việc giải bài tập trong chương trình vật lý cải cách quá ít ỏi. Qua chuyên đề này mục tiêu của nó còn giúp học sinh cuối bậc THCS (lớp 9) làm tiền đề bước vào chương trình vật lý bậc THPT ở phía trước đang chờ đón các em. 2 - Kiến nghị : Thường xuyên tổ chức sinh hoạt chuyên môn cấp Phòng, cấp Sở để đội ngũ giáo viên vật lý có điều kiện trao đổi, học hỏi kinh nghiệm chuyên môn cũng như nghiệp vụ sư phạm (nhất là các thày , cô giáo mới vào nghề) . Nhằm nâng cao hiệu quả của việc giảng dạy Vật lý trong các nhà trường .

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docHướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở.doc
Tài liệu liên quan