Câu hỏi
Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động e = 14 V, điện trở trong r = 2 Ω; R1 là bóng đèn (6V-12W), R2 = 10 Ω là điện trở của bình điện phân dung dịch CuSO4 có cực dương bằng Cu. R3 là một biến trở. Vôn kế lí tưởng, A = 64, n = 2, F = 96500C/mol
a) Khi R3 = 12 Ω. Xác định: Số chỉ vôn kế. Tính khối lượng đồng giải phóng trong thời gian 32 phút 10 giây.
b) Để đèn sáng bình thường phải điều chỉnh R3 có giá trị là bao nhiêu ?
- A 10,5V; 6,72g; b) 0,75Ω
- B 9,5V; 8,72g; b) 0,75Ω
- C 10,5V; 0,672; b) 0,75Ω
- D 9,5V; 6,72g; b) 0,75Ω
Phương pháp giải:
- Định luật Ôm cho toàn mạch: \(I=\frac{e}{R+r}\)
- Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở: U = IR
- Đoạn mạch gồm các điện trở nối tiếp: R = R1 + R2 + …; U = U1 + U2 + …; I = I1 = I2 = …
- Đoạn mạch gồm các điện trở song song: \(\frac{1}{R}=\frac{1}{{{R}_{1}}}+\frac{1}{{{R}_{2}}}+...\) ; U = U1 = U2 = …; I = I1+ I2+ …
- Công suất tiêu thụ: P = I2R = U2/R = UI
- Đèn sáng bình thường khi dòng điện qua đèn bằng các giá trị định mức.
- Khối lượng kim loại bám vào catot: m = AIt/Fn
Lời giải chi tiết:
Điện trở của đèn: Rđ = Uđm2/Pđm = 62/12 = 3Ω
a) Điện trở mạch ngoài: \({{R}_{N}}=\frac{{{R}_{2}}.({{R}_{1}}+{{R}_{3}})}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}+{{R}_{3}}}=6\Omega \)
Cường độ dòng điện mạch chính:
\(I=\frac{e}{{{R}_{N}}+r}=\frac{14}{6+2}=1,75A\)
Số chỉ vôn kế là hiệu điện thế giữa hai đầu mạch ngoài: U = IRN = 1,75.6 = 10,5V
Dòng điện qua R2: I2 = U2/R2 = 10,5/10 = 1,05A
Khối lượng đồng giải phóng trong 32 phút 10 giây = 1930s
\(m=\frac{AIt}{Fn}=\frac{64.1,05.1930}{96500.2}=0,672g\)
b) Đèn sáng bình thường: Iđ = I3 = Pđm/Uđm = 2A
Điện trở mạch ngoài: \({{R}_{N}}=\frac{{{R}_{2}}.({{R}_{1}}+{{R}_{3}})}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}+{{R}_{3}}}=\frac{10(6+{{R}_{3}})}{16+{{R}_{3}}}\)
Hiệu điện thế mạch ngoài: U = U13 = 2.R13 = 2.(6+R3)
Cường độ dòng điện mạch ngoài:
\(I=\frac{{{U}_{13}}}{{{R}_{N}}}=\frac{e}{{{R}_{N}}+r}\Rightarrow \frac{2({{R}_{3}}+6)}{\frac{10(6+{{R}_{3}})}{16+{{R}_{3}}}}=\frac{14}{\frac{10(6+{{R}_{3}})}{16+{{R}_{3}}}+2}\Rightarrow {{R}_{3}}=\) 0,75Ω