Các bài toán nâng cao về Sơ đồ mạch điện môn Vật lý 9 bồi dưỡng HSG năm học 2019-2020

CÁC BÀI TOÁN NÂNG CAO VỀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN

Bài tập thí dụ 1. (Trích đề thi GVDG Huyện Đô Lương )       

Cho mạch điện như hình vẽ:

a/ Ở hình vẽ(H.14).Biết R_1­=15Ω ;R₂=R₃=R₄=10Ω , R_A=0; Ampe kế chỉ 2A.Tính cường độ dòng điện của các điện trở.

 b/ Ở hình vẽ (H.15)

Biết:R₁=R₂=2Ω ,R₃=R₄=R₅=R₆=4Ω ,U_AB=12V,R_A=0.Tính cường độ dòng điện qua các điện trở, độ giảm thế trên các điện trở và chỉ số ampe kế (nếu có).

  Hướng dẫn giải

Đây là 2 bài mà phòng GD Đô Lương đã từng ra để tổ chức thi cho học sinh chọn vào đội tuyển HSG Tỉnh và hội thi GVDG Huyện.

Có thể thấy đây là một trong dạng toán khó, vừa phải chập điểm vừa tính số chỉ của ampe kế, và tiền đề cho việc giải mạch điện tuần hoàn .

Trong sơ đồ H.14  vai trò của Ampe kế là đo cường độ dòng điện mà điện trở bằng 0 nên khi tính R_tđ ta có thể bỏ Ampe kế để chập 2 điểm có cùng điện thế C và B với nhau và vẽ lại mạch điện, và rồi tính cường độ dòng điện qua R₄ và cường độ dòng điện trong mạch chính để tính số chỉ của Ampe kế.

Ở sơ đồ mạch điện H.15 các Ampe kế đều có điện trở bằng 0 nên ta chập các điểm có cùng điện thế và vẽ lại sơ đồ mạch điện rồi mới tính được điện trở tương đương và tính cường độ dòng điện tương ứng sau đó dựa vào sơ đồ gốc để xác định số chỉ của các Ampe kế.

Bước 1. Nhận xét:

Ở sơ đồ mạch điện H.14 do ampe kế có triện trở bằng 0 nên ta có thể nối tắt  (Chập hai điểm có cùng điện thế là C và B)

Ở sơ đồ mạch điện H.15 các Ampe kế đều có điện trở bằng 0 nên ta chập các điểm có cùng điện thế và vẽ lại sơ đồ mạch điện

Bước 2. Thực hiện bài giải:

1. -Vẽ lại sơ đồ mạch điện như H.16

 -Do [R₂nt(R₃//R₄)] nên điện trở tương đương của mạch dưới:

\({R_d} = {R_2} + \frac{{{R_{3.}}{R_4}}}{{{R_3} + {R_4}}} = 10 + \frac{{10.10}}{{10 + 10}} = 15\Omega \)

 -Do R₁//R_d nên:

R_AB= \(\frac{{{R_{1.}}{R_d}}}{{{R_1} + {R_d}}} = \frac{{15.15}}{{15 + 15}} = 7.5\Omega \)

 - Cường độ dòng điện qua mạch chính:       

\(I = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_{AB}}}} = \frac{{{U_{AB}}}}{{7.5}}\)                                      

 - Cường độ dòng điện qua R₂:

\({I_2} = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_d}}} = \frac{{{U_{AB}}}}{{15}}\)

- Cường độ dòng điện qua R₃,R₄:

\({I_3} = {I_4} = \frac{{{I_2}}}{2} = \frac{{{U_{AB}}}}{{30}}\)

- Chỉ số của Am pe kế :   

\(\begin{array}{l} {I_a} = I - {I_4} = \frac{{{U_{AB}}}}{{7.5}} - \frac{{{U_{AB}}}}{{30}} = 2(A)\\ \Rightarrow {U_{AB}} = 20V \end{array}\)

- Cường độ dòng điện qua R₃,R₂ :   

\(\begin{array}{l} {I_3} = {I_4} = \frac{{20}}{{30}} = \frac{2}{3}A,\\ {I_2} = \frac{{20}}{{15}} = \frac{4}{3}A \end{array}\)

- Cường độ dòng điện qua R₁:  

\({I_1} = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_1}}} = \frac{{20}}{{15}} = \frac{4}{3}A\)

b )  -Sơ đồ được vẽ lại như H.17:

- Chỉ số của am pe kếA₁:

 I_A1 = I₄ = \(\frac{{{U_{AB}}}}{{{R_4}}} = \frac{{12}}{4} = 3(A)\)

- Do R₅//[R₂nt(R₆//R₃)] nên điện trở tương của mạch MB:     

\({R_{MB}} = \frac{{{R_5}\left( {{R_2} + \frac{{{R_6}.{R_3}}}{{{R_6} + {R_3}}}} \right)}}{{{R_5} + {R_2} + \frac{{{R_6}.{R_3}}}{{{R_6} + {R_3}}}}} = \frac{{4\left( {2 + \frac{{4.4}}{{4 + 4}}} \right)}}{{4 + 2 + \frac{{4.4}}{{4 + 4}}}} = 2\Omega \)

- Cường độ dòng điện qua R₁:

I₁= \(\frac{{{U_{AB}}}}{{{R_1} + {R_{MB}}}} = \frac{{12}}{{2 + 2}} = 3(A)\)

- Hiệu điện thế  giữa hai điểm MB:

U_MB= U_AB - U_AM=12 - 6= 6(V)

 - Cường độ dòng điện qua R₅:

I₅=\(\frac{{{U_{MB}}}}{{{R_5}}} = \frac{6}{4} = 1,5(A)\)

- Cường độ dòng điện qua R₂: 

I₂=I₁-I₅= 3-1,5=1,5(A)

- Cường độ dòng điện qua R₃ và R₆ :

I₃=I₆= \(\frac{{{I_2}}}{2} = \frac{{1,5}}{2} = 0,75(A)\)

- Chỉ số của am pe kế  A₂:    

  I_{A 2}= I_{A 1}+I₅= 3+1,5=4,5(A)

- Chỉ số của am pe kế  A₃:   

    I_{A 3}= I_{A 2}+I₆= 4,5+0,75=5,25(A)

Bài tập thí dụ 2:

Cho 2013 ampe kế không lí tưởng; 2013 vôn kế giống nhau không lí tưởng. Mắc như H.18, Ampe kế A₁ chỉ 2A;  Ampe kế A₂ chỉ 1,5A; vôn kế V₁ chỉ 503,5V.

Hãy tìm tổng số chỉ của 2013 vôn kế trong mạch điện?

Hướng dẫn giải

  Sau khi học sinh đã thực hiện tốt việc xét điện thế ở các điểm để chập lại và vẽ lại mạch thì giáo viên tiếp tục cho học sinh làm quen với dạng mạch điện có xét thêm vai trò, chức năng của vôn kế trong mạch khi vôn kế có điện trở giới hạn xác định và khi có điện trở vô cùng lớn.

Bước 1:Nhận xét

 Tại nút A ta có I­_A1= I­_V1+I­_A2 hay I­_V1= I­_A1+I­_A2, ta tính được R­­_V mỗi nhánh và kết hợp số chỉ của vôn kế tương ứng ta tính được:

I_A1= I_A2 + ..... I_A2013 =I_V2013 sau đó ta tính được tổng số chỉ của các vôn kế.

Bước 2: Thực hiện giải

Từ hình vẽ ta có dòng điện qua vôn kế V₁ là :    I = 2 – 1,5 = 0,5A

 Điện trở của mỗi vôn kế là:   R_v = U₁/I = 503,5: 0,5 = 1007          (1)

Từ mạch điện ta có:

I_A1= I_A2 + , I_A2= I_A3 + , ...., I_A2012 = I_A2013 + , I_A2013 =I_V2013

Cộng vế với vế của các phương trình trên ta có:

I_A1= I_V2013 +  .....       (2)

Từ  (1) và (2) ta suy ra :

U₁ + U₂ +U₃ +......+ U₂₀₁₃= I_A1.R_v= 2.1007= 2014 (V)

 

...

---Để xem tiếp nội dung các bài tập nâng cao về Sơ đồ mạch điện, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Các bài toán nâng cao về Sơ đồ mạch điện môn Vật lý 9 bồi dưỡng HSG năm học 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• 130 câu hỏi trắc nghiệm ôn tập chương 1 Điện học môn Vật lý 9

• Lý thuyết bổ trợ và nâng cao chương 1 Điện Học môn Vật lý 9

​Chúc các em học tập tốt !