Bài 10. Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật A – HỌC THEO SGK
I - BIẾN TRỞ
1. Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của biến trở
C1. Nhận dạng các loại biến trở. Trong mỗi loại có bộ phận nào có thể chuyển động được?
+ Biến trở con chạy: con chạy + Biến trở tay quay: tay quay + Biến trở than: con chạy
C2. Nếu mắc biến trở vào mạch điện ở hai đầu A, B thì khi dịch chuyển con chạy C, điện trở của mạch điện không thay đổi điện trở.
Vì nếu mắc 2 đầu A, B của cuộn dây này nối tiếp vào mạch điện thì khi dịch chuyển con chạy C không làm thay đổi chiều dài cuộn dây có dòng điện chạy qua.
C3. Nếu mắc biến trở vào mạch điện ở hai đầu A, N, nếu dịch chuyển con chạy hoặc tay quay C, điện trở của mạch điện cũng thay đổi.
Vì chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua sẽ thay đổi và điện trở của biến trở cũng thay đổi theo.
C4. Hoạt động của biến trở:
+ Theo sơ đồ ở hình 10.2a: dịch chuyển con chạy thay đổi chiều dài thay đổi điện trở của biến trở.
+ Theo sơ đồ ở hình 10.2b: dịch chuyển con chạy thay đổi chiều dài thay đổi điện trở của biến trở.
+ Theo sơ đồ ở hình 10.2c: dịch chuyển con chạy thay đổi chiều dài thay đổi điện trở của biến trở.
2. Sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dòng điện C5. Vẽ sơ đồ mạch điện ở hình 10.3 SGK vào hình 10.1
C6. + Đẩy con chạy C về phía M thì đèn sáng hơn. Vì biến trở có giá trị điện trở giảm dần, cường độ dòng điện trong mạch tăng lên.
+ Để đèn sáng mạnh nhất, thì phải dịch con chạy của biến trở tới vị trí M vì khi đó điện trở của biến trở là nhỏ nhất nên cường độ dòng điện lớn nhất.
3. Kết luận
Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số và có thể được dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.
II - CÁC ĐIỆN TRỞ THƯỜNG DÙNG TRONG KĨ THUẬT
C7. Lớp than hay lớp kim loại mỏng lại có điện trở lớn vì: Các điện trở này được chế tạo bằng một lớp than hay lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lõi cách điện nên khi áp điện vào hai đầu thì điện trở tham gia vào mạch sẽ có tiết diện S rất nhỏ. Mặt khác l
R S
nên khi S rất nhỏ thì R rất lớn, có thể lên đến cỡ MΩ.
C8. + Điện trở ở hình 10.4a SGK có giá trị là: 680 kΩ + Điện trở ở hình 10.4b SGK: 27.102 Ω
Vòng màu 1 chỉ giá trị của điện trở là: 2 Vòng màu 2 chỉ giá trị của điện trở là: 7 Vòng màu 3 chỉ giá trị của điện trở là: 102
Vòng màu 4 chỉ giá trị của điện trở là: sai số 1%
Giá trị tổng cộng của điện trở là: 2700 Ω III - VẬN DỤNG
C9. Giá trị của các điện trở kĩ thuật cùng loại có trong bộ dụng cụ thí nghiệm:
R = 45 × 102 Ω = 4,5 kΩ
Bởi vì vòng 1 màu vàng tương ứng với 4, vòng hai màu xanh lục tương ứng với 5, và vòng 3 màu đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.
C10. Số vòng dây của biến trở được tính như sau:
Tiết diện của dây dẫn là: S = 0,5 mm2 = 0,5.10-6 m2
Tra bảng 1, SGK, trang 26 ta tìm được dây nicrom có điện trở suất là:
ρ = 1,10.10-6Ωm
Chiều dài của dây hợp kim là:
6
6
RS 20.0,5.10
l 9,09 m
1,1.10
Vì dây được quấn đều chung quanh một lỏi sứ tròn đường kính d = 2 cm = 0,02 m nên một vòng quấn sẽ chiếm một chiều dài bằng chu vi của lõi:
C = π.d (lấy π = 3,14)
Số vòng dây của biến trở là: l
N 145
d
(vòng)
B – GIẢI BẢI TẬP
I – BÀI TẬP TRONG SBT
Câu 10.1 trang 32 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
R = 30; 0,4.106m; S = 0,5 mm2 = 0,5.10-6 m2 l = ?
Hướng dẫn giải
Chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở được tính theo công thức:
6
6
RS 30.0,5.10
l 37,5 m
0, 4.10
Câu 10.2 trang 33 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Biến trở con chạy 50 - 2,5A a) Ý nghĩa của hai con số?
b) Umax
c) 1,10.106m; l = 50m; S = ? Hướng dẫn giải
a) Số ghi trên biến trở 50 Ω - 2,5 A có nghĩa là: điện trở lớn nhất của biến trở là 50Ω và cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được là 2,5A.
b) Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là:
Umax = Imax.Rmax = 2,5 × 50 = 125V
c) Tiết diện của dây dẫn dùng làm biến trở là:
6
6 2 2
l 1,1.10 .50
S 1,1.10 m 1,1 mm
R 50
Câu 10.3 trang 33 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
0,4.106 m
; S = 0,6 mm2 = 0,6.10-6 m2 N = 500 vòng; d = 4cm = 0,04m
a) Rmax = ?
b) Umax = 67V; Imax = ? Hướng dẫn giải
a) Điện trở lớn nhất của biến trở là:
6
max 6
l N d 500. .0,04
R . 0, 4.10 . 41,9
S S 0,6.10
b) Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là:
max max
max
U 67
I 1,6 A
R 41,9
Câu 10.4 trang 33 VBT Vật Lí 9:
Hướng dẫn giải Phát biểu đúng là: A
Mạch điện có bóng đèn và biến trở mắc nối tiếp. Biến trở có điện trở càng nhỏ (chiều dài của biến trở càng nhỏ) thì dòng điện qua mạch (hay qua bóng đèn) càng lớn, đèn càng sáng. Vậy đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu M.
Câu 10.5 trang 33 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Đèn: Udm = 2,5V; Idm = 0,4A U = 12V
a) Đèn sáng bình thường. Nêu cách mắc đèn và biến trở? Vẽ sơ đồ?
b) Đèn sáng bình thường, Rb = ?
c) Rbmax = 40; % vòng dây có dòng điện chạy qua = ? Hướng dẫn giải
a) Vẽ sơ đồ mạch điện vào hình 10.2:
Đèn sáng bình thường thì UĐ = Udm = 2,5V < U. Vậy để đèn sáng bình thường thì đèn mắc nối tiếp với biến trở.
b) Đèn sáng bình thường thì:
UĐ = Udm = 2,5V IĐ = Idm = 0,4A
Hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua biến trở là:
Ub = U – UĐ = 12 – 2,5 = 9,5V Ib = IĐ = 0,4A
Vậy biến trở có điện trở là: b b
b
U 9,5
R I 0, 4 = 23,75 Ω
c) Vì điện trở của biến trở tỉ lệ với số vòng dây quấn biến trở nên khi đèn sáng bình thường thì phần trăm (%) vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua là:
23,75
.100% 59,375%
40
Câu 10.6 trang 33 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
U = 12V;
a) UV = 6V; IA = 0,5A; Rb = ? b) UV = 4,5V; Rb = ?
Hướng dẫn giải
a) Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R UV = UR = 6V
Biến trở và R ghép nối tiếp nên: I = IA = Ib = IR = 0,5A và Ub = U – UR = 6V Điện trở của biến trở là: b b
b
U 6
R 12
I 0,5
b) Giá trị của R là: R
R
U 6
R 12
I 0,5
Khi điều chỉnh biến trở đê vôn kế chỉ UV’ = 4,5V, thì cường độ dòng điện qua biến trở lúc này là:
' '
' ' R V
b R
U U 4,5
I I 0,375 A
R R 12
Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở lúc này là:
Ub’ = U – UR’ = 12 – 4,5 = 7,5 V Giá trị của biến trở lúc này là:
'
' b
b '
b
U 7,5
R 20
I 0,375
II - BÀI TẬP BỔ SUNG
Câu 10a trang 33 VBT Vật Lí 9: Trong biến trở con chạy ở hình 10.1a SGK, để con chạy C ở một vị trí xác định và lần lượt mắc nói tiếp vào mạch điện hai đầu A và M, rồi hai đầu A và N của biến trở vào mạch điện thì trong hai lần đó cường độ dòng điện có bằng nhau không? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Không bằng nhau vì khi nối tại 2 điểm A và M thì dòng điện không chạy qua cuộn dây nào của biến trở. Nếu mắc tại hai điểm A và N thì dòng điện chạy qua tất cả các cuộn dây của biến trở.
Câu 10b trang 34 VBT Vật Lí 9: Trong biến trở tay quay ở hình 10.1b lần lượt mắc hai chốt A và N rồi B và N thì cường độ dòng điện chạy trong mạch có khác nhau không? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Có khác nhau vì khi nối tại 2 điểm B và N thì dòng điện không chạy qua cuộn dây nào của biến trở. Nếu mắc tại hai điểm A và N thì dòng điện chạy qua tất cả các cuộn dây của biến trở.
