Vật lý 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch | Tài liệu học tập và bài giảng online

Bạn đang cần tìm Vật lý 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch | Tài liệu học tập và bài giảng online? Mọi ý kiến đóng góp với giasubachkhoa tại mục liên hệ để cộng đồng có thêm nhiều bài giảng và bài tập hay. Cảm ơn các bạn luôn ủng hộ chúng tôi.

Bài viết này về: Vật lý 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch | Tài liệu học tập và bài giảng online

Như chúng ta đã biết, các nguồn được ghép thành các bộ nguồn, các điện trở được ghép với nhau theo những cách khác nhau. Trong trường hợp đó ta cần nhận dạng và phân tích xem các nguồn và điện trở đã được mắc như thế nào. Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta có thêm nhiều kỹ năng hơn trong việc vận dụng định luật Ôm để giải các bài tập về mạch điện.

Mời các em cùng tìm hiểu nội dung bài mới- Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch nhé. 

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 25: Tự cảm | Tài liệu học tập và bài giảng online

1.1. Những lưu ý trong phương pháp giải

  • Khi giải bài toán về toàn mạch người ta thường trải qua 4 bước cơ bản :

    • Cần phải nhận dạng loại bộ nguồn và áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn

    • Cần phải nhận dạng các điện trở mạch ngoài được mắc như thế nào để để tính điện trở tương đương của mạch ngoài.

    • Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tìm các ẩn số theo yêu cầu của đề ra.

    • Các công thức cần sử dụng :

(I = frac{E}{{{R_N} + r}};,,E = Ileft( {{R_N} + {rm{ }}r} right))

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông | Tài liệu học tập và bài giảng online

(U = I{R_N} = E-{rm{ }}Ir;{A_{ng}} = E.I.t;{P_{ng}} = EI;)

(A = U.It{rm{ }};{rm{ }}P = U.I)

1.2. Vận dụng

Bài 1:

Cho sơ đồ mạch điện kín như hình vẽ: Trong đó mỗi nguồn có (xi  = 3.3;V,r = 0.06;Omega ). 

Trên đèn bóng Đ1 có ghi 6V – 3W; bóng đèn Đ2 ghi 2.5V – 1.25W. Điều chỉnh (mathop Rnolimits_{b1} ) và  (mathop Rnolimits_{b2} ) sao cho Đ1 và Đ2 sáng bình thường.

1. Tính giá trị  (mathop Rnolimits_{b1} ) và  (mathop Rnolimits_{b2} )

2. Tính công suất của bộ nguồn và hiệu suất của bộ nguồn khi đó?

Hướng dẫn giải

1.

  • Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn: 

(mathop xi nolimits_b  = ;2xi  = ;6,6;V;;mathop rnolimits_b  = ;2r = 0,12;Omega 😉

  • Cường độ định mức và điện trở của bóng đèn 1: 

(begin{array}{l}
mathop Inolimits_{dm1}  = frac{{mathop Pnolimits_{dm1} }}{{mathop Unolimits_{dm1} }} = 0,5A;;\
mathop Rnolimits_{d1}  = frac{{mathop Unolimits_{dm1}^2 }}{{mathop Pnolimits_{dm1} }} = 12Omega 
end{array})

  • Cường độ định mức và điện trở của bóng đèn 2: 

(begin{array}{l}
mathop Inolimits_{dm2}  = frac{{mathop Pnolimits_{dm2} }}{{mathop Unolimits_{dm2} }} = 0,5A;;\
mathop Rnolimits_{d2}  = frac{{mathop Unolimits_{dm2}^2 }}{{mathop Pnolimits_{dm2} }} = 5Omega 
end{array})

  • Để đèn sáng bình thường thì: 

(begin{array}{l}
mathop Inolimits_1  = mathop Inolimits_{dm1} ;;;\
mathop Inolimits_2  = mathop Inolimits_{dm2}  = mathop Inolimits_{Rb2} ;\
mathop Unolimits_{BC}  = mathop Unolimits_1  = mathop Unolimits_2  = mathop Unolimits_{dm1}  = 6V
end{array})

  • Khi đó:  (mathop Inolimits_{BC}  = mathop Inolimits_{dm1} ; + mathop Inolimits_{dm2}  = mathop Inolimits_1 mathop { + I}nolimits_2  = 1A = mathop Inolimits_{AB}  = mathop Inolimits_{AC}  = I)

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng | Tài liệu học tập và bài giảng online

(begin{array}{l}
mathop Unolimits_{AC}  = mathop Inolimits_{AC} .mathop Rnolimits_{AC}  = mathop xi nolimits_b  – mathop Inolimits_{AC} mathop {.r}nolimits_b  = 6,48V\
 Rightarrow ;mathop Unolimits_{AB}  = mathop Unolimits_{AC}  – mathop Unolimits_{BC}  = 0,48V\
 Rightarrow ;mathop Rnolimits_{AB}  = mathop Rnolimits_{b1}  = frac{{mathop Unolimits_{AB} }}{I} = 0,48Omega 
end{array})

và: (begin{array}{l}
mathop Unolimits_{Rb2}  = mathop Unolimits_{BC}  – mathop Unolimits_{dm2}  = 3,5V\
 Rightarrow mathop Rnolimits_{b2}  = frac{{mathop Unolimits_{b2} }}{{mathop Inolimits_2 }} = 7Omega 
end{array})

2.

  • Công suất của bộ nguồn: 

(mathop Pnolimits_{bng}  = mathop xi nolimits_b .I = 6,6;W)

  • Hiệu suất của bộ nguồn: 

(mathop Hnolimits_b  = frac{{mathop Unolimits_{AC} }}{{mathop xi nolimits_b }} = frac{{mathop Rnolimits_{AC} }}{{mathop Rnolimits_{AC}  + mathop rnolimits_b }} = frac{{6,48}}{{6,6}} approx 98,2% )

Bài tập minh họa

 

[wpcc-script type=”text/javascript”]
[wpcc-script type=”text/javascript” src=”https://ss.yomedia.vn/js/yomedia-sdk.js?v=3″ id=”s-8701f44d62d54250b122748815c71b40″]

 

[wpcc-script type=”text/javascript”]
[wpcc-script type=”text/javascript” src=”https://ss.yomedia.vn/js/yomedia-sdk.js?v=3″ id=”s-15c47dbd541741bd976281bcda70b78c”]

Bài 1 :

Một mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:

Trong nguồn điện có suất điện động 6V và có điện trở trong (r = 2Omega ) ,các điện trở ({R_1} = 5Omega ;{R_2} = 10Omega ;{rm{ }}{R_3} = 3Omega )
a) Tính ({R_N}?)
b) Tính  (I?;,{U_n}?)

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 22: Lực Lo-ren-xơ | Tài liệu học tập và bài giảng online

c) Tìm  ({U_1}?)

Hướng dẫn giải

a. Điện trở mạch ngoài: 

({R_N}, = ,{R_1}, + ,{R_2}, + ,R{}_3, = ,18Omega )

b. 

  • Dòng điện qua mạch:

(I, = ,frac{xi }{{{R_N}, + ,r}}, = ,0,3,A)

  • Hiệu điện thế mạch ngoài:

({U_N} = I.{R_N} = 5,4{rm{ }}V)

c. Hiệu điện thế giữa hai đầu ({R_1}):

({U_1} = I{R_1} = 1,5V)

Bài 2:

Một mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động (xi  = 12,5V;{rm{ }}r = 0,4Omega ); bóng đèn Đ1 ghi 12V- 6W. Bóng đèn Đ2 ghi 6V- 4,5W, ({R_b}) là biến trở.

a) Chứng tỏ rằng khi điều chỉnh biến trở ({R_b} = 8Omega ) thì đèn Đ1 và Đ2 sáng bình thường.
b) Tính công suất nguồn và hiệu suất của nguồn điện khi đó.

Hướng dẫn giải

a)
  • Điện trở của các đèn:  

(mathop Rnolimits_1  = frac{{U{{_{dm1}^2}^{}}}}{{{{rm P}_{dm1}}}} = frac{{144}}{6} = 24Omega ) 

({R_2} = frac{{U_{dm2}^2}}{{{{rm P}_{dm2}}}} = frac{{36}}{{4,5}} = 8Omega )

  • Điện trở của mạch ngoài:

({{R_{b2}} = {R_b} + {R_2} = 8 + 8 = 16Omega })

⇒ ({R_N} = frac{{{R_1}.{R_{b2}}}}{{{R_1} + {R_{b2}}}} = frac{{24.16}}{{24 + 16}} = 9,6Omega )

Vậy, ({R_N} = 9,6Omega )

  • Cường độ dòng điện chạy trong toàn mạch:

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng | Tài liệu học tập và bài giảng online

({rm I} = frac{xi }{{{R_N} + r}} = frac{{12,5}}{{9,6 + 0,4}} = 1,25{rm A})

  • Hiệu điện thế mạch ngoài:

({U_N} = I.{R_N} = 1,25.9,6 = 12V)

  • Vì Đ1 mắc song song với (Đ2 nối tiếp biến trở) nên :

({U_1} = {U_{b2}} = {U_N} = 12V)

( Rightarrow {{rm I}_1} = frac{{{U_1}}}{{{R_1}}} = frac{{12}}{{24}} = 0,5{rm A})

Ta có: ({{rm I}_{b2}} = frac{{{U_{b2}}}}{{{R_{b2}}}} = frac{{12}}{{16}} = 0,75{rm A})

  • Mà Đ2 mắc nối tiếp với biến trở nên : ({I_b} = {I_2} = {I_{b2}} = 0,75A)

(begin{array}{l}
{{rm I}_{dm1}} = frac{{{{rm P}_{dm1}}}}{{{U_{dm1}}}} = frac{6}{{12}} = 0,5{rm A};\
{{rm I}_{dm2}} = frac{{{{rm P}_{dm2}}}}{{{U_{dm2}}}} = frac{{4,5}}{6} = 0,75{rm A}
end{array})

  • Ta thấy :

({{rm I}_1} = {{rm I}_{dm1}};{{rm I}_2} = {{rm I}_{dm2}} Rightarrow ) Hai đèn sáng bình thường

b. 

  • Công suất của nguồn:

({{rm P}_{ng}} = xi .{rm I} = 12,5.1,25 = 15,625)

  • Hiệu suất của nguồn:

(H = frac{{{U_N}}}{xi } = frac{{12}}{{12,5}} = 0,96 = 96% )

Bài 3:

Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động (varepsilon = 12V), và điện trở trong là (r = 1,1 Omega); điện trở (R = 0,1 Omega).

 

a) Điện trở (x) phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở ngoài mạch là lớn nhất?

b) Điện trở (x) phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở điện trở này là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 19: Từ trường | Tài liệu học tập và bài giảng online

Hướng dẫn giải:

a. 

  • Tính điện trở (x) để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất.

  • Mạch ngoài gồm điện trở R mắc nối tiếp với điện trở x, có điện trở tương đương là: (R_N = R + x = 0,1 + x).

  • Cường độ dòng điện trong trong mạch: (I = frac{varepsilon }{{(R + r + x)}})

  • Công suất tiêu thụ mạch ngoài:

(P=I^2.R_N=frac{varepsilon ^2(R+x)}{(R+r+x)^2}= frac{varepsilon ^2}{left ( sqrt{R+x}+frac{r}{sqrt{R+x}} right )^2})

  • Để công suất P trên đây lớn nhất thì mẫu số ở về phải là nhỏ nhát. Từ bất đẳng thức cô- si ta có  (R + x = r.)

  • Từ đó suy ra: (x = {rm{ }}r-R{rm{ }} = 1{rm{ }}Omega .)

b.

  • Công suất tiêu thụ trên điện trở (x):

(begin{array}{l}
{P_x} = {R_x}.{I^2} = {R_x}{left[ {frac{varepsilon }{{(R + r + x)}}} right]^2}\
 Leftrightarrow {P_x} = frac{{{varepsilon ^2}}}{{{R_x} + 2(R + r) + frac{{{{(R + r)}^2}}}{{{R_x}}}}}
end{array})

  • Từ các tính toán trên, ta có công suất tiêu thụ của điện trở (x) là:

 (P_x=I^2.x=frac{varepsilon ^2x}{(R+r+x)^2}= frac{varepsilon ^2}{left ( sqrt{R+x}+frac{r}{sqrt{R+x}} right )^2})

  • Tương tự như đã làm ở trên đây, công suất ({P_x}) lớn nhất khi (x = R{rm{ }} + {rm{ }}r = 1,2{rm{ }}Omega .)

  • Giá trị của công suất lớn nhất này là: 30 W.

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch | Tài liệu học tập và bài giảng online

Qua bài giảng Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Vận dụng định luật Ôm để giải các bài toán về toàn mạch.

  • Vận dụng các công thức tính điện năng tiêu thụ, công suất tiêu thụ điện năng và công suất toả nhiệt của một đoạn mạch ; công, công suất và hiệu suất của nguồn điện.

  • Vận dụng được các công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn nối tiếp, song song để giải các bài toán về toàn mạch.

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 11 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

.dsch li{list-style:none;}
.box-title-1 .b-title p,.box-title-1 h3.b-title{font-size:14px!important;}

  • Câu 1:

    Cho mạch điện có sơ đồ như hinh vẽ, trong đó các acquy có suất điện động ξ1 = 12V; ξ2 = 6V và có các điện trở trong là không đáng kể. Các điện trở (R_1 = 4 Omega R_2 = 8 Omega). Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.

    • A.(0,5A)
    • B.(1,0A)
    • C.(1,5A)
    • D.(2,5A)
  • Câu 2:

    Một mạch điện có sơ đồ như hình . Trong nguồn điện có suất điện động 6V và có điện trở trong (r = 2Omega ) ,các điện trở ({R_1} = 5Omega ;{R_2} = 10Omega ;{rm{ }}{R_3} = 3Omega ) . Tính hiệu điện thế mạch ngoài ({U_N}).

    • A.(2,7V)
    • B.(5,4V)
    • C.(3,6V)
    • D.(4.0V)
  • Câu 3:

    Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động (varepsilon = 12V), và điện trở trong là (r = 1,1 Omega); điện trở (R = 0,1 Omega). Tính điện trở (x) để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất.

    • A.(1Omega )
    • B.(2Omega )
    • C.(3Omega )
    • D.(4Omega )
  • Câu 4:

    Một mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động (xi  = 12,5V;{rm{ }}r = 0,4Omega ); bóng đèn Đ1 ghi 12V- 6W. Bóng đèn Đ2 ghi 6V- 4,5W, ({R_b}) là biến trở. Tính hiệu điện thế mạch ngoài ({U_N}).

    • A.(10V)
    • B.(12V)
    • C.(15V)
    • D.(20V)

Câu 4- Câu 8: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 11 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 62 SGK Vật lý 11

Bài tập 2 trang 62 SGK Vật lý 11

Bài tập 3 trang 62 SGK Vật lý 11

Bài tập 1 trang 56 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 2 trang 56 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 11.1 trang 29 SBT Vật lý 11

Xem thêm:  Vật lý 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng | Tài liệu học tập và bài giảng online

Bài tập 11.2 trang 29 SBT Vật lý 11

Bài tập 11.3 trang 29 SBT Vật lý 11

Bài tập 11.4 trang 29 SBT Vật lý 11

Bài tập 11.5 trang 30 SBT Vật lý 11

Bài tập 11.6 trang 30 SBT Vật lý 11

4. Hỏi đáp Bài 11 Chương 2 Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

Call Now Button