A. TÓM TẮT KIẾN THỨC
B. BÀI TẬP VẬN DỤNG
1. Một đoạn dây điện bằng đồng có tiết diện 2,5 mm2 và chiều dài 20 m. Biết đồng có điện trở suất 1,7.10-8 Ω.m. Tính điện trở của đoạn dây điện.
- Tóm tắt:
+ S = 2,5 mm2 = 2,5.10-6 m2
+ l = 20 m
+ p = 1,7.10-8 Ω.m
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về điện trở: \[R = \rho \frac{l}{S}\]
- Lời giải chi tiết:
Điện trở của đoạn dây điện là: \[R = \rho \frac{l}{S} = 1,{7.10^{ - 8}}\frac{{20}}{{2,{{5.10}^{ - 6}}}} = 13,{6.10^{ - 2}}(\Omega )\]
2. Trên nhãn đèn 1 có ghi 220 V – 40 W và đèn 2 có ghi 220 V – 20 W.
a. Tính năng lượng điện mà mỗi đèn tiêu thụ khi sử dụng ở hiệu điện thế 220 V trong 1 giờ.
b. Tính tổng công suất điện của hai đèn tiêu thụ và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi đèn trong hai trường hợp:
- Mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V.
- Mắc nối tiếp hai đèn vào hiệu điện thế 220 V.
- Tóm tắt:
+ Đèn 1 có ghi 220 V – 40 W
+ Đèn 2 có ghi 220 V – 20 W
a. W1, W2 = ? (Wh)
b. Tổng công suất điện của hai đèn tiêu thụ và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi đèn.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện và mạch điện:
+ Năng lượng điện tiêu thụ: \[W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\]
+ Công suất tiêu thụ: \[P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{W}{t}\]
+ Mạch điện mắc nối tiếp:
o Điện trở tương đương của đoạn mạch: Rtđ = R1 + R2
o Cường độ dòng điện trong mạch: I = I1 = I2
o Hiệu điện thế: U = U1 + U2
+ Mạch điện mắc song song:
o Điện trở tương đương của đoạn mạch: \[\frac{1}{{{R_{td}}}} = \frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}}\]
o Cường độ dòng điện trong mạch: I = I1 + I2
o Hiệu điện thế: U = U1 = U2
- Lời giải chi tiết:
a) Trong 1 giờ, năng lượng điện mà đèn 1 tiêu thụ được là: \[{W_1} = {P_1}t = 40.1 = 40(Wh)\]
Trong 1 giờ, năng lượng điện mà đèn 2 tiêu thụ được là: \[{W_2} = {P_2}t = 20.1 = 20(Wh)\]
b) Điện trở của đèn 1 là: \[{R_1} = \frac{{{U_1}^2}}{{{P_1}}} = \frac{{{{220}^2}}}{{40}} = 1210(\Omega )\]
Điện trở của đèn 2 là: \[{R_2} = \frac{{{U_2}^2}}{{{P_2}}} = \frac{{{{220}^2}}}{{20}} = 2420(\Omega )\]
+ Trường hợp 1: hai đèn mắc song song.
Khi đó hiệu điện thế qua mỗi đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức của từng đèn nên chúng sáng bình thường.
Tổng công suất tiêu thụ của hai đèn là: \[P = UI = U({{\rm{I}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}{I_2}) = 42 + 20 = 60(W)\]
+ Trường hợp 2: hai đèn mắc nối tiếp.
Hai đèn mắc nối tiếp nên U = U1 + U2 ; I = I1 = I2
Cả hai đèn đều có hiệu điện thế nhỏ hơn hiệu điện thế định mức nên chúng sáng yếu hơn bình thường.
Điện trở tương đương của mạch là: \[{{\rm{R}}_{{\rm{td}}}} = {R_1} + {R_2} = 1210 + 2420 = 3630(\Omega )\]
Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn là: \[I = {I_1} = {I_2} = \frac{U}{{{R_{td}}}} = \frac{{220}}{{3630}} = 0,06({\rm A})\]
Công suất tiêu thụ của hai bóng là: \[P = UI = 220.0,06 = 13,3(W)\]
3. Trên nhãn một bếp điện có ghi 220 V – 800 W.
a) Để bếp điện hoạt động bình thường thì hiệu điện thế đặt vào bếp điện phải bằng bao nhiêu? Tính cường độ dòng điện chạy qua bếp điện khi đó.
b) Tính năng lượng điện mà bếp điện tiêu thụ khi hoạt động liên tục trong 45 phút theo đơn vị J và số đếm tương ứng của đồng hồ đo điện năng.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện và mạch điện:
+ Năng lượng điện tiêu thụ: \[W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\]
+ Công suất tiêu thụ: \[P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{W}{t}\]
- Lời giải chi tiết:
a. + Để bếp điện hoạt động bình thường thì hiệu điện thế đặt vào bếp điện phải bằng 220 V đúng bằng hiệu điện thế định mức của bếp điện.
+ Cường độ dòng điện chạy qua bếp điện là: \[I = \frac{P}{U} = \frac{{800}}{{220}} \approx 3,64(A)\]
b. + Đổi đơn vị: 45 phút = 45.60 = 2700 s
+ Năng lượng điện mà bếp điện tiêu thụ là: \[W = Pt = 800.2700 = 2160000(J)\]
+ Đổi đơn vị: \[2160000J = 2160000Ws = \frac{{{{2160000.10}^{ - 3}}}}{{3600}} = 0,6kWh\]
+ Số đếm tương ứng của đồng hồ đo điện năng là 0,6 số.
4. Cho đoạn mạch điện AB như hình bên. Điện trở R có trị số 10 Ω. Khi biến trở Rb được điều chỉnh từ giá trị 0 đến 40 Ω thì số chỉ nhỏ nhất và lớn nhất của vôn kế bằng bao nhiêu? Biết UAB = 12 V.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện mắc nối tiếp:
- Điện trở tương đương của đoạn mạch: Rtđ = R1 + R2
- Cường độ dòng điện trong mạch: I = I1 = I2
- Hiệu điện thế: U = U1 + U2
- Lời giải chi tiết:
+ Khi Rb = 0 thì số chỉ vôn kế là nhỏ nhất V = 0 (V)
+ Khi Rb = 40 Ω thì điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:
Số chỉ vôn kế lớn nhất chính bằng hiệu điện thế của Rb: \[{U_{Rb}} = {I_b}.{R_b} = 0,24.40 = 9,6(V)\]
5. Cho đoạn mạch điện AB như hình bên. Biết UAB = 6 V, R1 = 4 Ω, R2 = 6 Ω. a) Xác định số chỉ của ampe kế. b) Tính công suất điện của đoạn mạch điện AB.
- Phương pháp giải:
- Lời giải chi tiết:
Vì R1 // R2 nên ta có điện trở tương đương mạch AB là:
\[\frac{1}{{{R_{AB}}}} = \frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} \Rightarrow {R_{AB}} = \frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \frac{{4.6}}{{4 + 6}} = 2,4(\Omega )\]
a. Số chỉ của ampe kế chính là cường độ dòng điện mạch chính:
\[I = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_{AB}}}} = \frac{6}{{2,4}} = 2,5(A)\]
b. Công suất điện của đoạn mạch điện AB là:
\[P = UI = 6.2,5 = 15(W)\]
