Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn
Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Một dây dẫn bằng nicrom dài 30m, tiết diện 0,3mm2 được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.
Tóm tắt:
Dây nicrom có ρ = 1,1.10-6Ω.m;
l = 30m; S = 0,3mm2 = 0,3.10-6m2; U = 220V;
I = ? Lời giải:
Điện trở của dây dẫn là:
6
6
R . 1,1.10 . 30 110
S 0,3.10
Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là:
U 220
I 2A
R 110
Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Một bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở R1 = 7,5Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó là I = 0,6 A. Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12V
như sơ đồ hình 11.1
a) Phải điều chỉnh biến trở có trị số điện trở R2 là bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?
b) Biến trở này có điện trở lớn nhất là Rb = 30Ω với cuộn dây dẫn được làm bằng hợp kim nikelin có tiết diện S = 1mm2. Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này.
Tóm tắt:
RĐ = R1 = 7,5Ω và IĐ định mức = I = 0,6A Rđ nt Rb; U = 12V
a) Để đèn sáng bình thường, Rb = R2 = ?
b) Rb max = 30Ω, dây nikelin ρ = 0,4.10-6Ω.m, S = 1mm2 = 1.10-6m2, l = ? Lời giải:
Cấu tạo mạch: Rđ nt Rb
a. Cách giải 1: Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải đúng bằng cường độ dòng điện định mức của đèn là 0,6 A. Khi ấy điện trở tương đương của mạch là:
tđ
U 12
R 20
I 0,6
Ta có Rđ nt Rb => Rtđ = R1 + R2
R2 = Rtđ - R1 = 20 - 7,5 = 12,5Ω Cách giải 2
Vì Rđ nt Rb nên để đèn sáng bình thường thì:
+ Ib = IĐ = IĐđm = 0,6A
+ UĐ = UĐđm = IĐđm . R1 = 0,6 . 7,5 = 4,5V
Mặt khác UĐ + Ub = U = 12V => Ub = 12 – UĐ = 12 – 4,5 = 7,5V Giá trị của biến trở khi này là: b b
b
U 7,5
R 12,5
I 0,6
b) Từ công thức:
6 6
R.S 1.10 .30
R 75m
S 0, 4.10
Bài 3 (trang 33 SGK Vật Lý 9): Một bóng đèn có điện trở R1 = 600Ω được mắc song song với bóng đèn thứ hai có điện trở R2 = 900Ω vào hiệu điện thế UMN = 220V như sơ đồ hình 11.2. Dây nối từ M tới A và từ N tới B là dây đồng, có chiều dài tổng cộng là l = 200m và có tiết diện S = 0,2mm2. Bỏ qua điện trở của dây nối từ hai bóng đèn tới A và B.
a) Tính điện trở của đoạn mạch MN.
b) Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn.
Tóm tắt:
R1 = 600Ω; R2 = 900Ω;
UMN = 220V; dây đồng ρ = 1,7.10-8Ω.m lMA + lNB = l = 200m; S = 0,2mm2 = 0,2.10-6m2 a) RMN = ?
b) UĐ1 = ?; UĐ2 = ? Lời giải:
Cấu tạo mạch: (R1 // R2) nt Rdây nối
a) Điện trở của dây nối từ M tới A và từ N tới B là
8
6
l 200
R . 1,7.10 . 17
S 0, 2.10
d©y nèi
Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm R1 // R2 là:
1 2 12
1 2
R R 600.900
R 360
R R 600 900
Điện trở của đoạn mạch MN là RMN = Rdây nối + R12 = 17 + 360 = 377Ω b) Cách 1: Cường độ dòng điện mạch chính khi đó là:
MN MN
U 220
I 0,584A
R 377
Vì R1 // R2 => U1 = U2 = U12.
Mặt khác R12 nt Rdây nối => I12 = Idây nối = I Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là:
U1 = U2 = U12 = I12.R12 = I. R12 =0,584 . 360 = 210V
Cách 2: Vì dây nối từ M tới A và từ N tới B coi như một điện trở tổng cộng bên ngoài Rd mắc nối tiếp với cụm hai đèn (R1//R2) nên ta có hệ thức:
d d
d 12
12 12
U R 17 17
U .U
U R 360 360
(U12 là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch R1 // R2: U12 = U1 = U2) Mà Ud + U12 = UMN = 220V
12 12 12
17 U U 220V U 210V
360
Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn là U1 = U2 = 210V
