Giải bài tập vật lý 11, Vật lý lớp 11 - Để học tốt vật lý 11

Bài 9. Định luật ôm đối với toàn mạch

Phương pháp giải một số dạng bài tập về định luật Ôm đối với toàn mạch

Tổng hợp cách giải một số dạng bài tập về định luật Ôm đối với toàn mạch thường gặp

Dạng 1: Tính cường độ dòng điện qua một mạch kín

- Tính điện trở mạch ngoài

- Tính điện trở toàn mạch: \({R_{tm}} = {R_N} + r\)

- Áp dụng định luật Ôm: \(I = \frac{E}{{r + {R_{tm}}}}\)

Lưu ý:

Trong trường hợp mạch có nhiều nguồn thì cần xác định xem các nguồn mắc với nhau như thế nào (nối tiếp hay song song). Tính \({E_b},{r_b}\) rồi thay vào biểu thức của định luật Ôm ta tìm được cường độ dòng điện I.

Dạng 2: Tìm điện trở, hiệu điện thế, suất điện động của nguồn.

Làm tương tự dạng 1. Khi đó bài cho cường độ dòng điện, hiệu điện thế trên mạch,…Từ đó, áp dụng định luật Ôm, suy ra các đại lượng cần tìm.

- Hiệu điện thế mạch ngoài (hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện: \(U = E - I.r\)

- Nếu điện trở trong r = 0 hay mạch hở (I = 0) thì U = E

- Nếu điện trở mạch ngoài R = 0 thì \(I = \frac{E}{r}\) => đoản mạch.

Bài tập ví dụ:

Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết \(E = 6V,{R_1} = 6\Omega ,{R_2} = 3\Omega \). Tính:

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính

b) Tính U_AB giữa hai cực của nguồn điện.

c) Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁

Cho điện trở trong của nguồn điện không đáng kể.

Hướng dẫn giải

Ta có:

\({R_1}//{R_2} \Rightarrow {R_N} = \frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \frac{{6.3}}{{6 + 3}} = 2\Omega \)

Điện trở trong của nguồn coi không đáng kể. Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch, ta có:

\(I = \frac{E}{{{R_N}}} = \frac{6}{2} = 3A\)

Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện: \({U_{AB}} = I.{R_N} = 3.2 = 6V\)

Do \({R_1}//{R_2} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}U = {U_1} = {U_2}\\I = {I_1} + {I_2}\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}6{I_1} = 3{I_2}\\{I_1} + {I_2} = 3\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{I_1} = 1{\rm{A}}\\{I_2} = 2{\rm{A}}\end{array} \right.\)

Vậy cường độ dòng điện chạy qua R₁ là 1 A

Dạng 3: Tính công suất cực đại mà nguồn có thể cung cấp cho mạch ngoài

Ta cần tìm biểu thức của công suất P theo điện trở R, sau đó kháo sát biểu thức ta sẽ tìm được giá trị R để P max và giá trị Pmax.

Ta có: \(P = {I^2}.R = {\left( {\frac{E}{{r + R}}} \right)^2}.R\)

Biến đổi về biểu thức \(P = \frac{{{E^2}}}{{{{\left( {\sqrt R + \frac{r}{{\sqrt R }}} \right)}^2}}}\)

Để P max thì \(\left( {\sqrt R + \frac{r}{{\sqrt R }}} \right)\) min xảy ra khi R = r (bất đẳng thhức Côsi).

Khi đó, \({P_{\max }} = \frac{{{E^2}}}{{4r}}\)

Bài tập ví dụ:

Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:

Biết \(E = 12V,r = 1,1\Omega ,{R_1} = 0,1\Omega \)

a) Phải chọn R bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ trên R là lớn nhất?

b) Tính công suất lớn nhất đó?

Hướng dẫn giải

Ta có, công suất tiêu thụ:

\(P = {I^2}.(R + {R_1}) = {\left( {\frac{E}{{r + R + {R_1}}}} \right)^2}.\left( {R + {R_1}} \right)\)

Chia cả tử và mẫu số của biểu thức cho (R + R₁) ta được:

\(P = \frac{{{E^2}}}{{{{\left( {\sqrt {R + {R_1}} + \frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }}} \right)}^2}}}\)

Để P max thì \(\left( {\sqrt {R + {R_1}} + \frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }}} \right)\) min. Áp dụng bất đẳng thức Côsi cho hai số dương \(\sqrt {R + {R_1}} \) và \(\frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }}\) ta có:

\(\sqrt {R + {R_1}} + \frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }} \ge 2\sqrt {R + {R_1}} .\frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }} = 2r\)

Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow \sqrt {R + {R_1}} = \frac{r}{{\sqrt {R + {R_1}} }} \Rightarrow R + {R_1} = r = 1,1\Omega \)

\( \Rightarrow R = 1,1 - {R_1} = 1,1 - 0,1 = 1\Omega \)

Công suất lớn nhất là:

\({P_{\max }} = {\left( {\dfrac{E}{{r + R + {R_1}}}} \right)^2}.\left( {R + {R_1}} \right) \\= {\left( {\dfrac{{12}}{{1,1 + 1 + 0,1}}} \right)^2}(1 + 0,1) = 32,7{\rm{W}}\)

Bình luận

Chia sẻ

Bình chọn:

4.2 trên 5 phiếu

Bài tiếp theo

Lý thuyết.Định luật ôm đối với toàn mạch
I. Định luật Ôm với toàn mạch Từ thực nhiệm có thể viết hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài UN và cường độ dòng điện chạy qua mạch kín là:
Câu C1 trang 51 SGK Vật lý 11
Giải Câu C1 trang 51 SGK Vật lý 11
Câu C2 trang 51 SGK Vật lý 11
Giải Câu C2 trang 51 SGK Vật lý 11
Câu C3 trang 52 SGK Vật lý 11
Giải Câu C3 trang 52 SGK Vật lý 11
Câu C4 trang 52 SGK Vật lý 11
Giải Câu C4 trang 52 SGK Vật lý 11
Câu C5 trang 53 SGK Vật lý 11
Giải Câu C5 trang 53 SGK Vật lý 11
Bài 1 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 1 trang 54 SGK Vật lí 11. Định luật Ôm cho toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín nào? Phát biểu định luật và viết hệ thức biểu thị định luật đó.
Bài 2 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 2 trang 54 SGK Vật lí 11. Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là gì?
Bài 3 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 3 trang 54 SGK Vật lí 11. Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào và có thể gây ra những tác hại gì?
Bài 4 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 4 trang 54 SGK Vật lí 11. Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngoài UN phụ thuộc như thế nào vào RN của mạch ngoài?
Bài 5 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 5 trang 54 SGK Vật lí 11. Mắc một điện trở 14 Ω vào hai cực của một nguồn điện...
Bài 6 trang 54 SGK Vật lí 11
Giải bài 6 trang 54 SGK Vật lí 11. Điện trở trong của một acquy là 0,06 Ω trên vỏ của nó ghi là 12V...
Bài 7 trang 54 SGK Vật lí 11
Nguồn điện có suất điện động là 3V và có điện trở trong là 2 Ω...