Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

2.1.1. Biến trở

• Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số và có thể được sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.
• Trong đời sống và kỹ thuật người ta thường dùng biến trở có con chạy, biến trở có tay quay và biến trở than (chiết áp).

2.1.2. Điện trở dùng trong kỹ thuật

• Có hai cách ghi trị số các điện trở:
  • Trị số được ghi ngay trên điện trở
  • Trên điện trở có sơn các vòng màu sắc

2.1.3. Áp dụng các công thức

• Định luật Ôm: \(I=\frac{U}{R}\)
• Công thức tính điện trở: \(R=\frac{U}{I}\)

• Tính điện trở của biến trở

• Điện trở toàn phần của biến trở

Áp dụng công thức   

 \(R=\rho .\frac{l}{S}\)

Trong đó:

\(\rho\): điện trở suất (\(\Omega m\))

l: là toàn bộ chiều dài của dây làm biến trở. (m)

S: tiết diện dây dẫn (m2)

Bài 1.

b. Biến trở nói trên được quấn bằng dây nikêlin có điện trở suất là 0,40.10^-6Ωm, có độ dài tổng cộng là 19,64m và đường kính tiết diện là 0,5mm. Hỏi giá trị của biến trở tính được ở câu a trên đây chiếm bao nhiêu phần trăm so với điện trở lớn nhất của biến trở này?

 

Hướng dẫn giải:

a.

CĐDĐ mạch chính I=I₁=\(U_1\over R_1\) =\(1,5\over 1,5\) = 1 A

Điện trở tương đương của đoạn mạch R_tđ=\(U\over I\) = \(7,5\over 1\) = 7,5 Ω

Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song gồm R₂ mắc song song với biến trở theo công thức:

R_tđ=R₁+R_2b  ⇒ R_2b = R_tđ-R₁ = 7,5 - 1,5 = 6

Điện trở  R_b theo công thức R_b=\(R_2.R{2b} \over R_2 - R{2b}\)= 24 Ω.

b.

Tiết diện của dây S=Л\(d^2 \over 4\) = Л.( \({0,5.10^{-3}} \over2\))² = 0,169. 10^-6 m²

Điện trở lớn nhất của biến trở theo công thức R_bmax  =ρ.\(l \over S\)=  0,40.10^-6 . \(19,64\over 0,169. 10-6 \) =  40 Ω

 

Tiếp theo Bạn tính phần trăm theo công thức:\( R_b \over R_{ bmax}\)100%=60%

Bài 2.

Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức là U_Đ=6V và khi đó dòng điện chạy qua đèn có cường độ là I_Đ=0,75A. Mắc bóng đèn này với một biến trở có điện trở lớn nhất là 16Ω vào hiệu điện thế U=12V.

a. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường nếu mắc bóng đèn nối tiếp với điện trở vào hiệu điện thế U đã cho trên đây?

b. Nếu mắc đèn và biến trở vào hiệu điện thế U đã cho theo sơ đồ hình 11.1 thì phần điện trở R₁ của biến trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

 

Hướng dẫn giải:

a. Điện trở của biến trở khi đó là: R_b = \(U-U_Đ \over I_Đ\) = \(12 - 6 \over 0,75\) = 8Ω 

b. Đèn được mắc song song với phần R₁ của biến trở và đoạn mạch song song này được mắc nối tiếp với phần còn lại (16 – R₁) của biến trở (hình 11.1).

Để đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch song song là U_Đ = 6V và do đó hiệu điện thế ở hai đầu phần còn lại của biến trở là U – U_Đ = 6V.

Từ đó suy ra điện trở của hai đoạn mạch này bằng nhau, tức là:

\(R_ĐR_1 \over R_Đ + R_1\) = 16 – R_1, với R_Đ = \(6 \over 0,75\) = 8Ω

 

Thay giá trị của R_Đ và tính toán, ta được R₁ ≈ 11,3 Ω

 

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn cùng  với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được:

• Phương pháp giải Bài tập vận dụng định luật Ôm 

• Vận dụng công thức tính điện trở của dây dẫn 

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 9 Bài 11 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Xét các dây dẫn được làm từ cùng một loại vật liệu, nếu chiều dài dây dẫn giảm đi 5 lần và tiết diện tăng 2 lần thì điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào?

  • A. Điện trở của dây dẫn tăng lên 10 lần.
  • B. Điện trở của dây dẫn giảm đi 10 lần.
  • C. Điện trở của dây dẫn tăng lên 2,5 lần.
  • D. Điện trở của dây dẫn giảm đi 2,5 lần.

• Câu 2:

  Câu phát biểu nào dưới đây về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U giữa hai đầu một đoạn mạch có điện trở R và cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch là không đúng?

  • A. Hiệu điện thế U bằng tích số giữa cường độ dòng điện I và điện trở R của đoạn mạch.
  • B. Điện trở R của đoạn mạch không phụ thuộc vào hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
  • C. Cường độ dòng điện I tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với điện trở R của đoạn mạch.
  • D. Điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch.

• Câu 3:

  Hai bóng đèn Đ₁ và Đ₂ có hiệu điện thế định mức tương ứng là U₁=1,5V và U₂=6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁=1,5Ω và R₂=8Ω. Hai đèn này được mắc cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U=7,5V theo sơ đồ hình 11.2

  a. Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị bao nhiêu để hai đèn sáng bình thường?

  b. Biến trở nói trên được quấn bằng dây nikêlin có điện trở suất là 0,40.10^-6Ωm, có độ dài tổng cộng là 19,64m và đường kính tiết diện là 0,5mm. Hỏi giá trị của biến trở tính được ở câu a trên đây chiếm bao nhiêu phần trăm so với điện trở lớn nhất của biến trở này?

  

   

  • A. R_b=24Ω, 60%
  • B. R_b=24Ω, 40%
  • C. R_b=40Ω, 40%
  • D. R_b=40Ω, 60%

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 9 Bài 11 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập C3 trang 33 SGK Vật lý 9

Bài tập 11.1 trang 31 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.2 trang 31 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.3 trang 31 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.4 trang 31 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.5 trang 32 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.6 trang 32 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.7 trang 33 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.8 trang 33 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.9 trang 33 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.10 trang 33 SBT Vật lý 9

Bài tập 11.11 trang 34 SBT Vật lý 9

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 Chúng tôi 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!