KHTN9-CTST | Bài 9. Đoạn mạch nối tiếp

MỤC TIÊU

- Thực hiện thí nghiệm để rút ra được: Trong đoạn mạch điện mắc nối tiếp, cường độ dòng điện là như nhau cho mọi điểm.
- Lắp được mạch điện và đo được giá trị cường độ dòng điện trong một đoạn mạch điện mắc nối tiếp.
- Nêu được (không yêu cầu thành lập) công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch một chiều nối tiếp.
- Tính được điện trở tương đương của đoạn mạch một chiều nối tiếp trong một số trường hợp đơn giản.
- Tính được cường độ dòng điện trong đoạn mạch một chiều mắc nối tiếp trong một số trường hợp đơn giản.

TÓM TẮT KIẾN THỨC

Khởi động
Vì sao khi đóng hoặc mở công tắc điện thì cả hai đèn trong mạch điện ở hình bên dưới cùng sáng hoặc cùng tắt? Nếu một trong hai đèn bị hỏng thì đèn kia còn sáng không?

1. Đoạn mạch nối tiếp

Tìm hiểu đoạn mạch nối tiếp

Đoạn mạch nối tiếp là đoạn mạch điện gồm các thiết bị điện được mắc liên tiếp nhau như Hình 9.1.

Để mô tả đơn giản một đoạn mạch điện gồm nhiều thiết bị điện mắc nối tiếp, người ta sử dụng sơ đồ như Hình 9.2.

Thảo luận
Câu hỏi 1: Vẽ sơ đồ một đoạn mạch điện gồm ba điện trở mắc nối tiếp.

- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện: Mạch mắc nối tiếp là đoạn mạch gồm các thiết bị điện được mắc liên tiếp.
- Lời giải chi tiết:

2. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch nối tiếp

Thí nghiệm tìm hiểu cường độ dòng điện trong đoạn mạch nối tiếp

- Chuẩn bị: bộ nguồn điện một chiều, công tắc điện, điện trở 10 Ω, bảng lắp mạch điện, biến trở có trị số lớn nhất 20 Ω, ba ampe kế giống nhau (GHĐ 1 A, ĐCNN 0,02 A) và các dây nối.

- Tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Lắp mạch điện như sơ đồ Hình 9.3. Đặt giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở mức 6 V.
+ Bước 2: Bật nguồn và đóng công tắc điện. Điều chỉnh biến trở đến giá trị R_b1 = 5 Ω. Đọc và ghi số chỉ của các ampe kế đo được theo mẫu Bảng 9.1. Ngắt công tắc điện.
+ Bước 3: Lần lượt điều chỉnh biến trở đến giá trị R_b2 = 10 Ω, tiếp theo là R_b3 = 15 Ω và lặp lại bước 2.

- Kết quả thí nghiệm trên cho thấy: trong đoạn mạch điện gồm hai điện trở mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy trong mạch có giá trị như nhau cho mọi điểm.

I = I₁ = I₂

Thực hiện thí nghiệm tương tự với đoạn mạch điện gồm nhiều điện trở mắc nối tiếp, người ta vẫn thu được kết quả cường độ dòng điện là như nhau cho mọi điểm.

I = I₁ = I₂ = ... = I_n

Thảo luận
Câu hỏi 2: Tiến hành thí nghiệm (Hình 9.3), từ đó nêu nhận xét về cường độ dòng điện chạy trong mạch chính và cường độ dòng điện chạy qua từng điện trở.

- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện:
- Cường độ dòng điện (I): là đại lượng đặc trưng cho sự tác dụng mạnh, yếu của một dòng điện, được đo bằng ampe kế mắc nối tiếp.
- Hiệu điện thế (U): là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh ra dòng điện của nguồn điện được đo bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
- Lời giải chi tiết:
Kết quả thí nghiệm cho thấy khi giá trị các điện trở (R) tăng dần, cường độ dòng điện chạy trong mạch chính I và cường độ dòng điện chạy qua từng điện trở I₁, I₂ giảm dần theo và có giá trị như nhau.

3. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp

Tìm hiểu điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp

- Điện trở tương đương (R_tđ) của một đoạn mạch điện gồm nhiều điện trở là điện trở có thể thay thế cho tất cả điện trở trong đoạn mạch điện đó, sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.
- Điện trở tương đương R_tđ của đoạn mạch điện gồm nhiều điện trở R₁, R₂, ... R_n mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở trong đoạn mạch điện đó:

R_tđ = R₁ + R₂+ ... + R_n

Ghi nhớ
Trong đoạn mạch nối tiếp:
– Cường độ dòng điện có giá trị như nhau cho mọi điểm:
I = I₁ = I₂ = ... = I_n
– Điện trở tương đương của đoạn mạch được tính theo công thức:
R_tđ = R₁ + R₂+ ... + R_n

Củng cố kiến thức
1. Trả lời câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học.
2. Cho đoạn mạch điện AB như hình bên dưới. Biết R₁ = 10 Ω, R₂ = 15 Ω, U = 12V.
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB.
b) Tính cường độ dòng qua mỗi điện trở.

1. - Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện: Mạch điện là một tập hợp các phần tử điện được kết nối với nhau bằng dây dẫn điện để tạo thành mạch kín cho phép dòng điện chạy qua.
- Lời giải chi tiết:
Vì mạch gồm hai đèn mắc nối tiếp.
+ Khi đóng công tắc, mạch kín, dòng điện đi qua cả hai đèn nên hai đèn cùng sáng.
+ Khi mở công tắc, mạch hở, dòng điện không đi qua cả hai đèn nên hai đèn đều không sáng.
+ Nếu một trong hai đèn bị hỏng thì mạch bị hở nên đèn kia cũng không sáng vì không có dòng điện chạy qua.

2. - Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện mắc nối tiếp:
+ Điện trở tương đương của đoạn mạch: R_tđ = R₁ + R₂
+ Cường độ dòng điện trong mạch: I = I₁ = I₂
+ Hiệu điện thế: U = U₁ + U₂
+ Lời giải chi tiết:
a) Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:

R_tđ = R₁ + R₂= 10 + 15 = 25 (Ω)

b) Cường độ dòng điện qua hai điện trở R₁ và R₂ là:

\[{I_{AB}} = {I_1} = {I_2} = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_{td}}}} = \frac{{12}}{{25}} = 0,48(A)\]

Vận dụng kiến thức
Nêu một số ví dụ về đoạn mạch điện gồm các thiết bị điện mắc nối tiếp trong thực tế.

Ví dụ về đoạn mạch điện gồm các thiết bị điện mắc nối tiếp trong thực tế.

- Đèn điện và công tắc: Trong hệ thống chiếu sáng trong nhà hoặc ngoài trời, đèn điện và công tắc thường được mắc nối tiếp để tắt mở đèn cho tiện.

- Máy tính và máy in: Trong một văn phòng, máy tính và máy in thường được mắc nối tiếp thông qua ổ cắm điện. Khi máy tính hoạt động, nó cung cấp nguồn điện cho máy in khi chúng được kết nối với cùng một ổ cắm.

BÀI TẬP

Đang cập nhật