Tài liệu dạy thêm Vậy lí Lớp 11 (Cơ bản)

g 9,6.10-18J 1. Tính cường độ điện trường E 2. Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên? 3. Tính hiệu điện thế UMN; UNP 4. Tính vận tốc của e khi nó tới P. Biết vận tốc của e tại M bằng không. Giải: 1. Ta có: AMN =q.E. vì AMN > 0; q 0 nên < 0 tức là e đi ngược chiều đường sức. => =- 0,006 m Cường độ điện trường: 2. Ta có: = -0,004m => ANP= q.E.= (-1,6.10-19).104.(-0,004) = 6,4.10-18 J 3. Hiệu điện thế: 4. Vận tốc của e khi nó tới P là: Áp dụng định lý động năng: AMP = WđP – WđN => WđP = AMN +ANP = 16.10-18 J Bài 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là UMN = 100V. a) Tính công điện trường làm dịch chuyển proton từ M đến N. b) Tính công điện trường làm dịch chuyển electron từ M đến N. c) Nêu ý nghĩa sự khác nhau trong kết quả tính được theo câu a và câu b. Hướng dẫn: a. Công điện trường thực hiện proton dịch chuyển từ M đến N. J b. Công điện trường thực hiện electron dịch chuyển từ M đến N. E A C B c. A1 > 0, có nghĩa là điện trường thực sự làm việc dịch chuyển proton từ M đến N. A2 < 0, điện trường chống lại sự dịch chuyển đó, muốn đưa electron từ M đến N thì ngoại lực phải thực hiện công đúng bằng 1,6.10-17 J. Bài 3: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C; AC = 4cm, BC = 3cm và nằm trong một điện trường đều. Vecto cường độ điện trường song song AC, hướng từ A đến C và có độ lớn E = 5000V/m. Hãy tính: a) UAC, UCB,UAB. b) Công của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trên đường gãy ACB Hướng dẫn: a.Tính các hiệu điện thế - UAC = E.AC = 5000.0,04 = 200V. - UBC = 0 vì trên đoạn CB lực điện trường vuông góc CB nên ACB = 0UCB = 0. - UAB = UAC + UCB = 200V. b. Công của lực điện trường khi di chuyển e- từ A đến B. Công của lực điện trường khi di chuyển e- theo đường ACB. AACB = AAC + ACB = AAC = -1,6.10-19.200 = -3,2.10-17 J công không phụ thuộc đường đi. Bài 4: Một electron bay với vận tốc v = 1,5.107m/s từ một điểm có điện thế V1 = 800V theo hướng của đường sức điện trường đều. Hãy xác định điện thế V2 của điểm mà tại đó electron dừng lại. Biết me = 9,1.10-31 kg, Hướng dẫn: Áp dụng định lý động năng 0 – ½.m.v20 = e.(V1 – V2) Nên : V2 = V1 - = 162V. Bài 5: ABC là một tam giác vuông góc tại A được đặt trong điện trường đều .Biết , AB . BC = 6cm,UBC = 120V a). Tìm UAC,UBA và độ lớn . b). Đặt thêm ở C một điện tích q = 9.10-10 C.Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A. E B A C Hướng dẫn: a. là ½ tam giác đều, vậy nếu BC = 6cm. Suy ra: BA = 3cm và AC = UBA = UBC = 120V, UAC = 0 E = . b. = 5000V/m. Bài 6: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau 2cm. Cường độ điện trường giữa hai bản là E = 3000V/m. Sát bản mang điện dương, ta đặt một hạt mang điện dương có khối lượng m = 4,5.10-6 g và có điện tích q = 1,5.10-2 C.tính a) Công của lực điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm. b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản âm. Hướng dẫn: a. Công của lực điện trường là: A= qEd = 0,9 J. b. Vận tốc của hạt mang điện - Áp dụng định lý động năng m/s. Bài 7: Một điện tích có khối lượng m = 6,4.10-15 kg nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Điện tích của quả cầu là 1,6.10-17C. Hai tấm cách nhau 3cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10m/s2. Hướng dẫn: Vì quả cầu nằm cân bằng thì lực điện cân bằng trong lực quả cầu nên: - F = P = 6,4.10-14 N. - F = q.E = . ALBELT EINSTEIN (14/3/1879 – 18/4/1955) Tính tương đối áp dụng cho Vật Lý, chứ không phải cho đạo đức. CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN. GHÉP TỤ ĐIỆN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.Tụ điện -Định nghĩa : Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện. -Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau. 2. Điện dung của tụ điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ (Đơn vị là F, mF.) - Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: . Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản. Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. 3. Ghép tụ điện GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4 Điện tích QB = Q1 = Q2 = = Qn QB = Q1 + Q2 + + Qn Hiệu điện thế  UB = U1 + U2 + + Un UB = U1 = U2 = = Un Điện dung CB = C1 + C2 + + Cn Ghi chú CB < C1, C2 Cn CB > C1, C2, C3 4. Năng lượng của tụ điện - Khi tụ điện được tích điện thì giữa hai bản tụ có điện trường và trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Gọi là năng lượng điện trường trong tụ điện. - Công thức: B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện Phương pháp: sử dụng các công thức sau - Công thức định nghĩa : C(F) = => Q = CU - Điện dung của tụ điện phẳng : C = - Công thức: Chú ý: + Nối tụ vào nguồn: U = hằng số + Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số Dạng 2: Ghép tụ điện Phương pháp: Đại lượng Ghép nối tiếp Ghép song song Điện tích Q = Q1= Q2== Qn Q = Q1 + Q2+.+Qn Hiệu điện thế U = U1 + U2 ++ Un U = U1 = U2 == Un Điện dung Cb = C1 + C2 + + Cn Các trường hợp đặc biệt: a. Ghép nối tiếp: Cb < Ci + Nếu C1 = C2= = Cn = C=> Cb = ; U1 = U2 = .. = Un = => U = nUi + C1ntC2 => Cb = + C1ntC2ntC3 => Cb = b. Ghép song song: Cb > Ci. + Nếu C1 = C2= = Cn = C=> Cb = nC ; Q1 = Q2 = .= Qn => Qb = nQi. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một tụ điện phẳng có điện môi không khí; khoảng cách giữa 2 bản là d = 0,5 cm; diện tích một bản là 36 cm2. Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện thế U=100 V. 1. Tính điện dung của tụ điện và điện tích tích trên tụ. 2. Tính năng lượng điện trường trong tụ điện. 3. Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi ε = 2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ. 4. Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như ở phần 3. Tính điện tích và hđt giữa 2 bản tụ Giải: 1. Điện dung của tụ điện: Điện tích tích trên tụ: 2. Năng lượng điện trường: 3. Khi nhúng tụ vào trong dung môi có ε = 2 à C’ = 2C = Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn à tụ điện trở thành hệ cô lập à điện tích của tụ không thay đổi: => Q’ = Q => C’U’ = CU => 4. Khi không ngắt tụ ra khỏi nguồn à hiệu điện thế 2 bản tụ không thay đổi: => U’ = U = 100V=> Bài 2: Cho bộ tụ điện mắc như hình vẽ. C1 = 4F, C2 = 6F , C3 = 3,6F và C4 = 6F. Mắc 2 cực AB vào hiệu điện thế U = 100V. 1. Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi tụ. 2. Nếu hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ C1,2,3 (CAM) là 40V; hiệu điện thế giới hạn của tụ C4 là 60V. Thì hiệu điện thế tối đa đặt vào 2 đầu mạch điện là bao nhiêu để các tụ không bị đánh thủng? Giải: C3 C1 C2 C4 A M B 1. Cấu tạo của mạch điện: Điện dung của bộ tụ: Điện tích của các tụ: 2. Điện tích cực đại có thể tích trên bộ tụ CAM và C4 là: QmaxAM = CAM.UmaxAM = 6.10-6.40 = 24.10-5(C) Qmax4 = C4.Umax4 = 6.10-6.60 = 36.10-5(C) Mà thực tế ta có vì CAM; C4 mắc nối tiếp nên để không có tụ nào bị đánh thủng thì: QAM = Q4 Điện tích tối đa của bộ: QAB = QAM = Q4 = QmaxAM = 24.10-5(C) Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 đầu mạch điện là: C3 C1 C2 A B Bài 3: Cho bộ tụ như hình vẽ, biết C1 = 8; C2 = 6; C3 =3. a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ. b) Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế U = 8V. Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ. Hướng dẫn: a. Điện dung tương đương của bộ tụ Ta có: - Điện dung tương đương: Cb = C1 +C23 = 10. b.Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C1 là: U1 = U = 8V - Điện tích của tụ C1: Q1 = C1.U = 6,4.10-5 C. - Điện tích trên mỗi tụ C2 và C3: Q2 = Q3 = C23.U = 1,6.10-5 C. - Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C2: - Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C3 là: U3 = U – U2 = 5,33 V. Bài 4: Một tụ điện phẳng có điện môi là không khí, điện dung C = 10gồm hai bản cách nhau 2 cm. a) Để tụ tích một điện lượng 0,2 mC thì phải đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế bao nhiêu? b) Biết không khí chịu được cường độ điện trường tối đa là 20.105 V/m. Tính điện lượng cực đại mà tụ tích được. ĐS: a) 20 V; b) 0,4 C. Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ với: C3 C1 C5 A B C4 C2 N M O C1 = 12; C2 = 4; C3 = 3; C4 = 6; + C5 = 5;UAB = 50 V. Tính: a) Điện dung của bộ tụ. b) Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ. c) Hiệu điện thế UMN. Hướng dẫn: a. Điện dung của bộ tụ C12 = C34 = C1234 = C12 +C34 = 5. Cb = B. Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ Ta có: C1234 nt C5 nên: q1234 = q5 = qb = Cb.UAB = 125 Vậy U5 = . - C1 và C2 nt nên : q12 = q1 = q2 = C12.U1234 = 3.25 = 75. Vậy : - C3 và C4 nt nên : q3 = q4 =C34.U1234 = 50. Vậy: c. Hiệu điện thế UMN. UMN = UMA +UAN = - U3 +U1 = - 16,7 + 6,25 = - 10,5V. CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI CHỦ ĐỀ 1 : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dòng điện không đổi a. Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. - Quy ước chiều dòng điện: Là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương. Lưu ý: + Trong điện trường, các hạt mang điện chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp, nghĩa là chiều của dòng điện là chiều giảm của điện thế trong vật dẫn. + Trong kim loại, hạt tham gia tải điện là electron mang điện tích âm nên chuyển động từ nơi có điện thế thấp sang nơi có điện thế cao, nghĩa là chuyển động ngược với chiều của dòng điện theo quy ước. b. Cường độ dòng điện: a. Định nghĩa: I = , cường độ dòng điện I có đơn vị là ampère (A) Trong đó : là điện lượng, là thời gian. + nếu t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình; + nếu t là vô cùng bé, thì i là cường độ dòng điện tức thời. c. Dòng điện không đổi: => I = , Chú ý : số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : 2. Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở  a. Định luật Ôm : I = b. Điện trở của vật dẫn: R = . Trong đó, r là điện trở suất của vật dẫn. Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức: r = ro[1 + a(t – to)] ro là điện trở suất của vật dẫn ở to (oC) thường lấy ở giá trị 20oC. a được gọi là hệ số nhiệt điện trở. c.Ghép điện trở Đại lượng Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song Hiệu điện thế U = U1 + U2 + + Un U = U1 = U2 = .= Un Cường độ dòng điện I = I1 = I2= = In I = I1 + I2 +.+ In Điện trở tương đương Rtđ = R1 + R2 ++ Rn` 3. Nguồn điện – suất điện động nguồn điện a. Nguồn điện + Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện gọi là nguồn điện. + Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa rồi chuyển electron hay Ion dương ra khỏi mỗi cực. b. Suất điện động nguồn điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện. Công thức: E = - Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong cảu nó. - Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r) B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn. Phương pháp: sử dụng các công thức sau - Cường độ dòng điện: I = hay I = - Số elcetron : Dạng 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. + Nếu đoạn mạch đơn giản ( chỉ gồm các điện trở mắc nối tiếp, hoặc song song) thì áp dụng : Nếu các điện trở mắc nối tiếp: Rtđ = R1 + R2 ++ Rn. Nếu có n điện trở giống nhau thì: Rtđ = n.Ri Nếu các điện trở mắc song song:. Nếu có n điện trở giống nhau thì: Rtđ = . + Nếu đoạn mạch phức tạp ta giải quyết như sau: * Đồng nhất các điểm có cùng điện thế (chập mạch) các điểm có điện thế bằng nhau là những điểm nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể. *Vẽ lại sơ đồ mạch điện và tính toán theo sơ đồ. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một đoạn dây dẫn có đường kính 0,4mm và điện trở 200. a) Tính chiều dài đoạn dây, biết dây có điện trở suất . b) Trong thời gian 30 giây có một điện lượng 60C chuyển qua tiết diện của dây. Tính cường độ dòng điện qua dây và số electron chuyển qua tiết điện trong thời gian 2 giây. Hướng dẫn: a) Điện trở của dây: ta có: R = , vậy l = 22,8m. b). Cường độ dòng điện: I = = 2A. - Điện lượng chuyển qua tiết diện trong thời gian 2 giây: I.t = 2.2 4C A B R5 R4 R3 R2 R1 - Số elcetron chuyển qua dây dẫn là: n = 19 elcetron. Bài 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau : Cho biết : R1 = 4,R2 = 2,4, R3 = 2, R4 = 5, R5 =3. ĐS: 0,8 A R1 R3 R2 A B M R4 N Bài 3: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau: Cho biết: : R1 =6,R2 = 3, R3 = 4, R4 = 4, Ra =0. Hướng dẫn: Vì Ra =0 nên hai điểm M và N có cùng điện thế R1 R3 R2 R4 A B M N Vậy ta chập 2 điểm này thành một, sơ đồ được vễ lại như Sau: Dựa vào sơ đồ ta tính được: Rtđ = 4. V Rv B A C R5 R4 R3 R2 R1 Bài 4: Tính điện trở tương đương của mạch có sơ đồ sau: Cho biết: : R1 =1,R2 = 2, R3 = 3, R4 = 5, R5 =0,5. Rv = . Hướng dẫn: - Vì dòng điện không đổi không qua tụ và Rv = nên dòng điện không qua B A R5 R4 R3 R2 R1 vôn kế. Vậy mạch điện được vẽ lại theo sơ đồ sau: D B A K R4 R3 R2 R1 C - Dựa vào sơ đồ mạch điện ta tính được : Rtđ = 4. Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Cho biết: R1 =6,R2 = R3 = 20,R4 = 2, a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch khi khóa k đóng và mở. b. Khi khóa k đóng cho UAB = 24 V. tính cường độ dòng điện qua R2. Hướng dẫn: a. * Khi K mở mạch điện co sơ đố như hình vẽ sau: A C B R1 R4 R3 R2 D A C B R1 R4 R3 R2 D Từ sơ đồ hình vẽ ta tính được: Rtđ = 21,86. * Khi K đóng mạch điện có sơ đồ như hình sau: Từ sơ đồ mạch điện ta tính được: Rtđ = 4. b.Khi K đóng dòng điện qua R2 là I2: - Dòng điện qua R4 là:. - Hiệu điện thế UCD là : UCD = I4.R23 = 2.10 = 20V. - Dòng điện qua R2 là : I2 = Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: A C B R1 R3 R2 Cho biết: R1 =3,R2 = 6, R3 = 6, UAB = 3V. Tìm: a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC. b. Cường độ dòng điện qua R3. c. Hiệu điện thế giữa hai điếm A và C. d. Cường độ dòng điện qua R1 và R2. Hướng dẫn: ĐS: a) Rtđ = 8. b) I3 = 1,5A. c) UAC = 12V. d) I1 = 1A. I2 = 0,5A. Angđrê Mari Ampe (1775 – 1836) Niu – tơn của điện học CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT - + E,r RN I 1. Định luật Ôm đối với toàn mạch a. Toàn mạch: là mạch điện kín có sơ đồ như sau: trong đó: nguồn có E và điện trở trong r, RN là điện trở tương đương của mạch ngoài. b. Định luật Ôm đối với toàn mạch - Độ giảm thế trên đoạn mạch: UN = I.RN = E - I.r Ep,rp E, r I R - Suất điện động của nguồn: E = I.(RN + r). 2. Trường hợp có máy thu điện (ăcquy nạp điện) Chú ý: + Nguồn điện nếu dòng điện đi ra từ cực dương. + Máy thu điện nếu dòng điện đi vào cực dương. 3. Định luật Ôm tổng quát đối với mạch kín B. DẠNG BÀI TẬP Bài toán: Tính toán các đại lượng của dòng điện trong mạch điện kín. Phương pháp: - Dựa vào chiều dòng điện đề cho (hay chọn) để phân biệt nguồn điện và máy thu điện. - Tính điện trở tương đương của mạch ngoài bằng các phương pháp đã biết. - Áp dụng định luật Ôm của mạch kín: Chú ý: + Nếu tìm được I > 0 thì đó là chiều thực của dòng điện trong mạch. + Nếu I < 0 chì chiều dòng điện trong mạch là chiều ngược lại. + Nếu mạch có tụ điện thì không có dòng điện chạy qua tụ điện. E,r R1 R2 R3 C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E = 6V, r = 1, R1 = 0,8, R2 = 2, R3 = 3. Tính hiệu điện thế hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở. Hướng dẫn: Điện trở tương đương mạch ngoài: Rtđ = 2. Cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1: = 2A. - Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = I1.R1 = 1,6 V. - Hiệu điện thế hai đầu R1 và R3: U2 = U3 = U – U1 = 4 – 1,6 = 2,4 V. - Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = . A B R1 R4 R3 R2 N M E,r - Cường độ dòng điện qua R3: I3 = = 0,8 A. Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Trong đó: E = 1,2 V, r = 0,1, R1 = R3 = 2. R2 = R4 = 4. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B. Hướng dẫn: - Điện trở đoạn MN là: RMN = 1,5 V. - Dòng điện qua mạch chính: I = 0,2 A. - Hiệu điện thế giữa M, N : UMN = I.RMN = 0,3A. - Cường độ dòng điện qua R2: I2 = - Hiệu điện thế giữa A,N: UAN = I2.R2 = 0,2V. - Hiệu điện thế giữa N và B: UNB = I.R4 = 0,88V. A B R1 R4 R3 R2 N E,r M - Hiệu điện thế giữa A và B : UAB = UAN + UNB = 1,08 V. Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E = 7,8V, r = 0,4, R1 = R3 = R3 =3, R4 = 6. a.Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và mỗi điện trở. b.Tính hiệu điện thế UMN. Hướng dẫn: - Điện trở tương đương của mạch: Rtđ = 3,6. - Cường độ dòng điện qua mạch chính: = 1,95A. - Hiệu điện thế hai dầu A và B: UAB = I.RAB = 7,02 V. - Cường độ dòng điện qua R1và R3: I13 = - Cường độ dòng điện qua R2 và R4: I= = - Hiệu điện thế : U1 = UAM = I1.R1 = 3,51V - Hiệu điện thế : U2 = UAN = I2.R2 = 2,34 V. Vậy: UMN = UMA + UAN = UAN – UAM = -1,17 V. Bài 4: Một nguồn điện được mắc với một biến trở, khi điện trở của biến trở là 14 thì hiệu điện thế giữa hain cực của nguồn điện là 10,5V và khi điện trở của biến trở là 18 thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 10,8V. Tính điện trở trong và suất điện động của bộ nguồn này. Hướng dẫn: - Từ công thức: UN = E - I.r và E - .r UN(RN+r) = E .RN. - Khi RN = 14 10,5(14+r) = 14E . (1), - Khi RN = 18 10,8 (18+r) = 18E. (2). Giải hệ phương trình ta được r = 2, thế vào ta được E = 12V. A V R1 R2 E,r Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, bỏ qua các đoạn dây nối, cho biết E = 3V; R1 = 5, Ra = 0, ampe kế chỉ 0,3A, vôn kế chỉ 1,2V. Tính điện trở trong của nguồn điện. Hướng dẫn: - Ta có: U1 = I.R1 = 1,5 V. - Hiệu điện thế mạh ngoài: UN = U1 + U2 = 2,7V. A V R3 E,r R1 R2 K - Có: UN = E - I.r r = 1. Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết R2 = 2,R3 = 3. Khi K mở, vôn kế chỉ 6V, Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A. a. Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện. b. Tính R1 và cường độ dòng điện qua R2 và R3. Hướng dẫn: a. Khi k mở, vôn kế chỉ giá trị của suất điện động của nguồn: Vì UV = E - I.r có I = 0, vậy E = 6V. Khi k đóng, vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu nguồn điện: UV = E - I.r r = 0,2. b. Theo định luật Ôm, ta có: I = . Mặt khác, R1 = Rtđ – R12 = 1,6. - Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là: U23 = I.R23 = 2,4V. Gheeooc Ximôn ÔM (1789 – 1854) CHỦ ĐỀ 3: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ A B E,r R A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Định luật Ohm chứa nguồn UAB = -E + I. (R +r) . Đối với nguồn điện, dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương. A B Ep,r R 2. Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện UAB = E + I. (R +r) . Đối với máy thu, dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm. 3. Công thức định luật Ôm tổng quát cho đoạn mạch chứa nguồn và mày thu. UAB = I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+ ) khi A nối với cực dương. + Lấy (- ) khi A nối với cực âm. E1,r1 E2,r2 E3,r3 En,rn Eb,rb 4. Ghép nguồn điện thành bộ a. Mắc nối tiếp: - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E1 + E2 + E3 +. + En - Điện trở trong bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 +. + rn chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau. Eb = nE rb = n.rE1,r1 E2,r2 E1,r1 E2,r2 b. Mắc xung đối: - Nếu E1 > E2 thì E1 là nguồn phát và ngược lại. E,r E,r E,r n c. Mắc song song ( các nguồn giống nhau). - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E. - Điện trở trong bộ nguồn: rb = . d. Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau). Gọi: m là số nguồn trong một dãy. n là số dãy. E,r E,r E,r E,r E,r E,r n m - Suất điện động bộ nguồn : Eb =m.E. - Điện trở trong bộ nguồn : rb = . * Tổng số nguồn trong bộ nguồn: N = n.m. * Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là: I = B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 1. Phương pháp giải bài tập định luật Ôm đối với đoạn mạch - Xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch (hay chọn chiều ). - Xác định điện trở tương đương của đoạn mạch RAB. - Vận dụng định luật Ôm tổng quát đối với đoạn mạch: UAB = I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+ ) khi A nối với cực dương. + Lấy (- ) khi A nối với cực âm. - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. 2. Phương pháp giải bài tập về định luật Ôm toàn mạch - Xác định bộ nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm Eb, rb theo các phương pháp đã biết. - Xác định mạch ngoài gồm các điện trở được mắc nối tiếp hay song song để tìm Rtđ theo các phương pháp đã biết. - Vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch: I = - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: C R B A E1,r1 E2,r2 Trong đó, E1 = 8V, r1 = 1,2, E2 = 4V, r2 = 0,4, R = 28,4. Hiệu điện thế UAB = 6V. a. Tính cường độ dòng điện trong mạch và chiều của nó. b. Tính hiệu điện thế UAC và UCB. Hướng dẫn: a. Giả sử dòng điện trong mạch có chiều từ A đến B. - Áp dụng định luật Ôm ta được: UAB = - E1 + E2 + I.(R + r1 + r2) hay I = . - Vì I > 0 nên dòng điện trong mạch có chiều tờ A đến B. b. Hiệu điện thế UAC R5 A B R1 R4 R3 R2 Ta có: UAC = - E1 + r1.I = - 7,6 V. Hiệu điện thế UCB Ta có: UCB = E2 + I.r2 = 13,6 V. Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 0,25, R1 = 12, R2 = 1, R3 = 8, R4 = 4. Cường độ dòng điện qua R1 0,24. a. Tính suất điện động và điện trở trong bộ nguồn. b. Tính UAB và cường độ dòng điện qua mạch chính. c. Tính R5. Hướng dẫn: ĐS: a. 6 V, 0,5; b. 4,8 V, 1,2A; c. 0,5. R Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 1, R = 6. Tính cường độ dòng điện qua mạch chính. ĐS: 0,75A. Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Mỗi nguồn có: E = 2V, r = 0,4. Các điện trở, R1 = 30, R2 = 20, R3 = 10. R3 R1 R2 C B A D Xác định chiều dòng độ lớn dòng điện qua R3. Hướng dẫn: EAB = E = 2V. rab = 0,2. ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A. Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B. E1,r1 C R1 R2 E2,r2 N M Vậy:I = 0,17A. Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = 20V, r1 = 4, E2 = 12V, r2 = 2. R1 = 2,R2 = 3, C = 5. Tính các dòng điện trong mạch và điện tích của tụ C. Hướng dẫn: - Giả sử dòng điện có chiều như hình vẽ: Ta có: Tại M ta có; I3 = I1 + I2. Gọi UMN = U ta có: Giải phương trình này ta được U = 11,58V. Suy ra : I1 = 2,1A I2 = 0,2A I3 = 2,3A. - Vậy chiều dòng điện là đúng với chiều thật của đã chọn. UR2 = I3.R2 = 6,9V. - Điện tích của tụ C là: Q = C.UR2 = 5. 6,9 = 34,5. Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = E2 = E3 = 3V, r1 = r2 = r3 = 1. R1 = R2 = R3 = 5, R4 = 10. Tính: P B E1,r1 A R1 R4 R2 R3 E2,r2 E3,r3 Q suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn. Hiệu điện thế giữa P và Q. Hướng dẫn: Ta có: E1 nối tiếp E3 và mắc xung đối với E2. Vậy Eb = E1 + E3 – E2 = 9V và dòng điện có chiều như mạch. - Điện trở của bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 = 3. - Điện trở tương đương của mạch ngoài: Rtđ = . - Cường độ dòng điện trong mạch chính: I = - Hiệu điện thế giữa A và B. UAB = I.RAB = 6V. - Hiệu điện thế giữa P và Q. UPQ = UPA + UAQ = - I12.R1 + I34.R3 = - 1V. CHỦ ĐỀ 4: ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN-LEN- XƠ A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Công và công suất của dòng điện a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính: A = U.q = U.I.t Trong đó: U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch I (A) cường độ dòng điện qua mạch t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch Chú ý: 1KWh = 3600.000 J. b. Công suất điện - Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó. P = = U.I (W) c Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn) Q = R.I2.t 2. Công và công suất của nguồn điện a. Công của nguồn điện - Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch. Biểu thức: Ang = q. E = E.I.t. b. Công suất của nguồn điện - Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch. Png = = E.I 3. Công và công suất của các dụng cụ chỉ tỏa nhiệt a. Công: A = U.I.t = RI2.t = b. Công suất : P = U.I = R.I2 = . 4. Hiệu suất nguồn điện H = B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1 : Xác định điện trở để công suất tiêu thụ mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất. - Công suất mạch ngoài : P = RN.I2 = RN. Để P = PMax thì nhỏ nhất. Theo BĐT Cô-si thì : 2.r Dấu “=” xảy ra khi Khi đó: P = PMax = Dạng 2: Bài toán về mạch điện có bóng đèn. - Trên bóng đèn thường ghi HĐT định mức và công suất định mức của bóng đèn. - Tính cường độ định mức của đèn: - Điện trở định mức của đèn: + Nếu I < IĐ: đèn sáng yếu hơn bình thường (U < UĐ). + Nếu I