Định Luật Ôm Đối Với Toàn Mạch Lớp 11 – Lý Thuyết và Bài Tập

Định luật Ôm đối với toàn mạch là một trong những phần kiến thức quan trọng trong chương trình Vật Lý 11. Vì vậy, các em phải nắm rõ lý thuyết và công thức để từ đó giải tốt các bài tập liên quan. Vậy định luật Ôm đối với toàn mạch là gì? Có những công thức tính toán nào? Qua bài viết này chúng tôi sẽ giúp các em nắm vững những kiến thức liên quan đến chủ đề này.

Định luật Ôm đối với toàn mạch

định luật Ôm đối với toàn mạch là gì
Định luật Ôm đối với toàn mạch (Nguồn: Internet)
  • Định luật Ôm cho toàn mạch
    • Tích của điện trở và cường độ dòng điện gọi là độ giảm điện thế, tích IRN được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.
    • Suất điện động của nguồn điện sẽ bằng độ giảm điện thế của cả mạch trong và mạch ngoài.
Suất điện động của nguồn điện sẽ bằng độ giảm điện thế của cả mạch trong và mạch ngoài.
Suất điện động của nguồn điện sẽ bằng độ giảm điện thế của cả mạch trong và mạch ngoài.
  • Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch
Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch
Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch
  • Trong đó:
    • I: cường độ dòng điện (A)
    • E: suất điện động (V)
    • R: điện trở ngoài (Ω)
    • r: điện trở trong (Ω)
  • Phát biểu định luật Ôm cho toàn mạch
    • Cường độ dòng điện ở mạch kín sẽ tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần.
    • E = UN khi r = 0 hoặc mạch hở I = 0
Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch
Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch

Nhận xét về định luật Ôm đối với toàn mạch

Hiện tượng đoản mạch

Hiện tượng này sẽ xảy ra khi ta nối 2 cực của nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.

Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch

Khi đoản mạch, dòng điện trong mạch có cường độ rất lớn nên dễ gây ra chập điện và dẫn đến cháy nổ.

Những Món Đồ Cực Kỳ Cần Thiết Cho Mẹ và Bé Yêu Đang MIỄN PHÍ Vận Chuyển và Giảm Tới 50%

Khăn Che Bé Bú Đa Năng

Mua Ngay

Yếm Ăn Dặm Chống Thấm

Mua Ngay

Đai Đi Xe Máy Cho Bé

Mua Ngay

Dép Tập Đi Chống Ngã

Mua Ngay

Định luật Ôm với toàn mạch – định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Công của nguồn điện sản sinh ra trong thời gian t:

A = E.I.t

Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch:

Q = (RN + r)I2t

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

Công thức tính hiệu suất của nguồn điện

Công thức:

Nếu ngoài mạch có điện trở:

Công thức tính hiệu suất của nguồn điện

Công thức định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch

Đoạn mạch chỉ chứa điện trở R:

Đoạn mạch chỉ chứa điện trở R:

Đoạn mạch AB chứa máy thu:

Đoạn mạch AB chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở:

công thức định luật ôm đối với toàn mạch có nhiều nguồn điện và điện trở
Đoạn mạch AB chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở:
Đoạn mạch AB chứa nhiều nguồn điện, nhiều điện trở:

Hiệu suất của nguồn điện:

https://www.facebook.com/conlatatca/posts/pfbid02Sv33ZVmg2ViJfTExdiqNhZWyMk2Lymg4PvwgrQchTUQM7WCbtJiKya84kZ1GDzqSl

Bài tập vận dụng định luật ôm đối với toàn mạch

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Mạch kín cơ bản (gồm nguồn và điện trở thuần):

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án(R là điện trở của mạch ngoài; E, r là suất điện động và điện trở trong của nguồn).

2. Mạch kín gồm nhiều nguồn điện và máy thu mắc nối tiếp với điện trở thuần:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTrong đó: R là điện trở tương đương của mạch ngoài;

E, r là suất điện động và điện trở trong của nguồn;

E’, r’ là suất điện động và điện trở trong của máy thu điện

với quy ước: nguồn khi dòng điện đi vào từ cực âm và đi ra từ cực dương; máy thu khi dòng điện đi vào từ cực dương và đi ra từ cực âm.

3. Mạch kín gồm nhiều nguồn giống nhau (E, r) mắc thành bộ và điện trở thuần:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

+ Nếu n nguồn giống nhau mắc nối tiếp thì: Eb = nE; rb = nr.

+ Nếu n nguồn giống nhau mắc song song thì:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Nếu mắc hỗn hợp đối xứng gồm m dãy, mỗi dãy có n nguồn thì:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVí dụ 1: Đèn 3V – 6W mắc vào hai cực acquy (E = 3V, r = 0,5Ω). Tính điện trở đèn, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và công suất tiêu thụ của đèn.

Hướng dẫn:

Điện trở của đèn: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Cường độ dòng điện qua đèn: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Hiệu điện thế của đèn: U = IR = 1,5.1,5 = 2,25V.

Công suất tiêu thụ của đèn: P = RI2 = 1,5.1,52 = 3,375W.

Ví dụ 2: Hai điện trở R1 = 2Ω, R2 = 6Ω mắc vào nguồn (E, r). Khi R1, R2 nối tiếp, cường độ trong mạch IN = 0,5A. Khi R1, R2 song song, cường độ mạch chính IS = 1,8A. Tìm E, r.

Hướng dẫn:

– Khi [R1 nt R2] ⇒ RN = R1 + R2 = 2 + 6 = 8Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

– Khi [R1 // R2Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTừ (1) và (2), suy ra: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình. Biết nguồn điện có suất điện động E = 12V và có điện trở trong r = 1Ω, các điện trở R1 = 10Ω, R2 = 5Ω và R3 = 8Ω.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Tính tổng trở RN của mạch ngoài.

b) Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn điện và hiệu điện thế mạch ngoài U.

c) Tính hiệu điện thế U1 giữa hai đầu điện trở R1.

d) Tính hiệu suất H của nguồn điện.

Hướng dẫn:

a) RN = R1 + R2 + R3 = 23Ω

b) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

UN = I.RN = 0,5.23 = 11,5V

c) U1 = I.R1 = 0,5.10 = 5 V

d) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 4: Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện điện E = 12V và có điện trở trong r = 0,5 Ω. Các điện trở mạch ngoài R1 = 4,5Ω, R2 = 4Ω, R3 = 3Ω. Hãy tìm số chỉ của ampe kếhiệu suất của nguồn điện khi

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) K mở.

b) K đóng.

Hướng dẫn:

a) Khi K mở mạch gồm R1 nối tiếp R2 nối tiếp R3: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 11,5Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánb) Khi khóa K đóng, A và B cùng điện thế nên chập A, B, mạch điện vẽ lại như hình

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánR = R1 + R2 = 7,5Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVí dụ 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E = 9V và điện trở trong r = 1Ω. Các điện trở mạch ngoài R1 = R2 = R3 = 3Ω, R4 = 6Ω.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Tính cường độ dòng điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D.

c) Tính hiệu điện thế 2 đầu nguồn điện và hiệu suất của nguồn điện.

Hướng dẫn:

a) Ta có: R23 = R2 + R3 = 6Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánRng = RAB + R4 = 8Ω;

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánU4 = I4.R4 = 6(V)

UAB = I.RAB = 2(V) ⇒ U1 = U23 = 2(V)

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánb) Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D: UAB = U3 + U4 = 1 + 6 = 7(V)

c) Hiệu điện thế hai đầu nguồn: U = E – Ir = 9 – 1 = 8V

Hiệu suất của nguồn: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình: E = 12 V, r = 1 Ω, R1 = R2 = 4 Ω, R3 = 3 Ω, R4 = 5 Ω.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Tìm điện trở tương đương mạch ngoài.

b) Tìm cường độ dòng điện mạch chính và UAB.

c) Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh và UCD.

Hướng dẫn:

a) Ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánb) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

UAB = I.Rng = 9,6V

c) Do R12 và R34 bằng nhau, mà chúng mắc song song nên:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

B. Bài tập

Bài 1. Xét mạch kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 2 V, điện trở trong r = 0,1 Ω mắc với điện trở ngoài R = 99,9 Ω. Tìm hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.

Lời giải:

+ Cường độ dòng điện trong mạch chính: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

+ Ta có: E = U + Ir ⇒ U = E – Ir = 2 – 0,02.0,1 = 1,998V

Bài 2. Cho mạch điện trong đó nguồn điện có điện trở trong r = 1Ω. Các điện trở của mạch ngoài R1 = 6Ω, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω mắc nối tiếp nhau. Dòng điện chạy trong mạch là 1A.

a) Tính suất điện động của nguồn điện và hiệu suất của nguồn điện.

b) Tính công suất tỏa nhiệt của mạch ngoài và nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài trọng thời gian t = 20 phút.

Lời giải:

a) Điện trở tương đương mạch ngoài: R = R1 + R2 + R3 = 11Ω

+ Ta có: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

+ Hiệu điện thế mạch ngoài (hiệu điện thế hai đầu cực của nguồn): U = IR = 11V

+ Hiệu suất của nguồn: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

b) Công suất tỏa nhiệt ở mạch ngoài: P = I2R = 11W

+ Nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài trong thời gian t = 20 phút: Q = I2Rt = 13,2 kJ

Bài 3. Nguồn điện (E, r), khi điện trở mạch ngoài là R1 = 2Ω thì cường độ dòng điện qua R1 là I1 = 8A. Khi điện trở mạch ngoài là R2 = 5Ω thì hiệu điện thế hai đầu nguồn là U2 = 25V. Tìm E, r.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánKhi R = R1 = 2Ω, ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánKhi R = R2 = 5Ω:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇒ 5E – 25r – 125 = 0 (2)

Từ (1) và (2), ta có: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Bài 4. Mạch kín gồm nguồn điện (E = 200 V, r = 0,5Ω) và hai điện trở R1 = 100 Ω, R2 = 500 Ω mắc nối tiếp. Một vôn kế mắc song song với R2, thì số chỉ của nó là 160 V. Tính điện trở của vôn kế.

Lời giải:

Giả sử điện trở của vôn kế không quá lớn so với điện trở của các điện trở thuần

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Gọi RV là điện trở vôn kế.

+ Điện trở tương đương mạch ngoài:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Dòng điện trong mạch chính:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Lại có: I = I2 + Iv. Với: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

+ Do đó ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánBài 5. Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có E = 12V,và điện trở trong r = 0,1Ω. Các điện trở mạch ngoài R1 = R2 = 2Ω, R3 = 4Ω, R4 = 4,4Ω.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Tính cường độ dòng điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.

b) Tính hiệu điện thế UCD. Tính công suất tiêu thụ của mạch ngoài và hiệu suất nguồn điện.

Lời giải:

a) R23 = R2 + R3 = 6Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án→ RAB + R4 = 5,9 Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánI4 = I = 2 A ⇒ U4 = I4.R4 = 8,8 V

UAB = I.RAB ⇒ U23 = U1

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánI2 = I3 = I23 = 0,5A Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

b) Hiệu điện thế giữa hai điểm C, D: UCD = U3 + U4 = 2 + 8,8 = 10,8V

+ Công suất mạch ngoài: Pngoai = I2R = 22. 5,9 = 23,6W

+ Hiệu suất nguồn: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Bài 6. Có mạch điện như hình vẽ. Các điện trở mạch ngoài R1 = 6Ω, R2 = 5,5Ω. Điện trở của ampe kế và khóa K không đáng kể, điện trở của vôn kế rất lớn. Khi K mở vôn kế chỉ 6V. Khi K đóng vôn kế chỉ 5,75 V, tính E, r và số chỉ ampe kế khi đó.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánLời giải:

Khi khoá K mở, trong mạch không có dòng điện. Ta có: Uv = E = 6V

+ Khi đóng K, trong mạch có dòng điện: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

+ Số chỉ vôn kế V chính là hiệu điện thế hai cực của nguồn nên:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Số chỉ của ampe kế A chính là dòng điện trong mạch chính nên: IA = I = 0,5 A

Cách giải bài tập Ghép các nguồn điện thành bộ

A. Phương pháp & Ví dụ

Mắc nguồn điện thành bộ:

•Mắc nối tiếp:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánEb = E1 + E2 + … + En

rb = r1 + r2 + … + rn

Nếu có n bộ giống nhau (E, r) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

•Mắc xung đối:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án•Mắc song song:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánNếu có n bộ giống nhau: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

•Mắc hỗn hợp xung đối:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVới m là số nhánh, n là số nguồn trong mỗi nhánh.

Ví dụ 1: Có n acquy (E,r) giống nhau nối với điện trở mạch ngoài R. Tìm điều kiện để cường độ dòng điện qua R khi n acquy nối tiếp hoặc song song đều như nhau.

Hướng dẫn:

– Khi n acquy nối tiếp, ta có: Eb = nE và rb = nr

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án– Khi n acquy song song, ta có: Eb = E và rb = r/n

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án– Để dòng điện qua R khi n acquy nối tiếp hoặc song song đều như nhau thì:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇔ nR + r = R + nR ⇒ R = r.

Ví dụ 2: Điện trở R = 2Ω mắc vào một bộ nguồn gồm hai pin giống nhau. Khi hai pin nối tiếp, cường độ qua R là I1 = 0,75A. Khi hai pin song song cường độ qua R là I2 = 0,6A. Tìm e, r0 của mỗi pin.

Hướng dẫn:

– Khi 2 pin mắc nối tiếp: Eb = 2e; rb = 2r0.

Ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇔ 0,75 + 0,75r0 = e (1)

– Khi 2 pin mắc song song: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇔ 2,4 + 0,6r0 = 2e (2)

– Từ (1) và (2), ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVí dụ 3: Có 18 pin giống nhau, mỗi pin có e = 1,5V, r0 = 0,2Ω được mắc thành 2 dãy song song, mỗi dãy 9 pin nối tiếp. Điện trở R = 2,1Ω mắc vào hai đầu bộ pin trên.

a) Tính suất điện động và điện trở trong tương đương của bộ nguồn.

b) Tính cường độ qua R.

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Suất điện động và điện trở trong tương đương của bộ nguồn

Suất điện động của bộ nguồn: Eb = 9e = 9.1,5 = 13,5V.

Điện trở trong của bộ nguồn:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánb) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ, mỗi pin có e = 1,5V, r0 = 1Ω, R = 6Ω. Tìm cường độ dòng điện qua mạch chính.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánHướng dẫn:

Suất điện động của bộ nguồn: Eb = EAM + EMB

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánEAM = ne = 2.1,5 = 3V; EMB = n’e = 3.1,5 = 4,5V

⇒ Eb = 3 + 4,5 = 7,5V

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVí dụ 5: Có N = 80 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có e = 1,5V, r0 = 1Ω mắc thành x dãy song song, mỗi dãy y nguồn nối tiếp. Mạch ngoài là điện trở R. Tìm x, y để cường độ qua R lớn nhất.

Xét khi R bằng:

a) 5Ω.

b) 6Ω.

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTa có: Eb = yE = 1,5y;

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánxy = N = 80 (2)

Cường độ dòng điện qua điện trở R:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánThay (2) vào (3) ta được:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánĐể y = ymax thì M = (Rx + y) đạt cực tiểu.

Vì x, y đều dương nên theo bất đẳng thức Cô–si:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánDấu ‘=’ xảy ra khi Rx = y (4)

Kết hợp (4) với (2), ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Với R = 5Ω ⇒ Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vậy: Với R = 5Ω thì bộ nguồn gồm 4 dãy và mỗi dãy có 20 acquy.

b) Với R = 6Ω ⇒ Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vì x, y nguyên và xy = 80 nên suy ra x = 4; y = 20.

Vậy: Với R = 6Ω thì bộ nguồn gồm 4 dãy và mỗi dãy có 20 acquy.

B. Bài tập

Bài 1. Cho mạch điện như hình vẽ, bộ nguồn gồm 2 dãy, mỗi dãy 4 pin nối tiếp, mỗi pin có: e = 1,5V, r0 = 0,25Ω, mạch ngoài, R1 = 12Ω, R2 = 1Ω, R3 = 8Ω, R4 = 4Ω. Biết cường độ dòng điện qua R1 là 0,24A. Tính:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

a) Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn tương đương.

b) UAB và cường độ dòng điện qua mạch chính.

c) Giá trị điện trở R5.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Eb = ne = 4.1,5 = 6V;

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánb) Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là:

UAB = U1 + U3 = I1R1 + I3R3 = I1(R1 + R3)(vì I1 = I3)

⇒ UAB = 0,24.(12 + 8) = 4,8V.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánI = I1 + I2 = 0,24 + 0,96 = 1,2A.

c) Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

⇒ RNI + rbI = Eb ⇒ UN = Eb – rbI = 6 – 0,5.1,2 = 5,4V.

Mặt khác: UN = UAB + U5 ⇒ U5 = UN – UAB = 5,4 – 4,8 = 0,6V.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánBài 2. Cho mạch điện như hình vẽ, mỗi nguồn có: e = 1,5V, r0 = 1Ω, R1 = 6Ω, R2 = 12Ω, R3 = 4Ω.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTìm cường độ dòng điện qua mạch chính.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánEb = EAM + EMN + EBC ⇒ Eb = e + e + e = 3e = 3.1,5 = 4,5V

rb = rAM + rMN + rBC

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánBài 3. Cho mạch điện như hình vẽ, mỗi nguồn e = 12V, r0 = 2Ω, R2 = 3Ω, R3 = 6Ω, R1 = 2R4, RV rất lớn.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Vôn kế chỉ 2V. Tính R1, R4.

b) Thay vôn kế bằng ampe kế có RA = 0. Tìm số chỉ của ampe kế.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ána) Ta có: Eb = e = 12V; rb = R0/2 = 1Ω

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án với UAB = 2V;

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án ⇒ I = 1A

Mặt khác: Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án ⇒ IRN + Irb = Eb

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVà RN = R1 + R23 + R4 = 3R4 + R23 = 3R4 + 2

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánvà R1 = 2R4 = 2.3 = 6Ω.

b) Vì RA = 0 nên ta có thể bỏ R2 và R3. Cường độ dòng điện qua mạch:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánBài 4. Có 7 nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có e = 6V, r0 = 2/3Ω mắc như hình vẽ. R1 = 3Ω, R2 = 6Ω, R3 = 2Ω, RA = 0. Tìm số chỉ của ampe kế.

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánLời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánVì RA = 0 nên nguồn giữa hai điểm mắc ampe kế bị nối tắt.

Ta có: Eb = ne = 3.6 = 18V

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánRN = R3 + R12

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánSố chỉ ampe kế: IA = I0 – I1

với Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇒ IA = 9 – 1,8 = 7,2A.

Bài 5. Có 16 nguồn giống nhau, mỗi nguồn e = 2V, r0 = 1Ω, mắc thành hai dãy song song, mỗi dãy x và y nguồn nối tiếp. Mạch ngoài là R = 15Ω. Tìm x, y để cường độ qua một dãy bằng 0.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTa có: x + y = 16

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánGiả sử dòng qua dãy chứa x nguồn bằng 0. Ta có:

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Hiệu điện thế hai đầu bộ nguồn:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án    + Dòng điện không qua dãy chứa x nguồn: UAB = Eb1 = 2x = 2.(16 – y) (2)

Từ (1) và (2): Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

⇒ 2y2 + 28y – 480 = 0 ⇒ y = 10 và y = –24 < 0 (loại) và x = 16 – 10 = 6.

Vậy: Để cường độ qua một dãy bằng 0 thì số nguồn của mỗi dãy là 6 và 1

Bài 6. Có n nguồn giống nhau (e, r) mắc song song. Có một nguồn mắc ngược với các nguồn khác. Tìm cường độ và hiệu điện thế của mỗi nguồn.

Lời giải:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTrong (n – 1) nguồn mắc đúng, ta có:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánXét theo một vòng kín: –e + Ir – Eb + Irb = 0

⇒ I(r + rb) = e + Eb

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánDòng điện qua nguồn mắc ngược bằng

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánTrong (n – 1) nguồn mắc đúng thì dòng điện đều bằng nhau và bằng:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánHiệu điện thế của mỗi nguồn:

UAB = –e + Ir Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

C. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài

A. tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong mạch.

B. tăng khi cường độ dòng điện trong mạch tăng.

C. giảm khi cường độ dòng điện trong mạch tăng.

D. tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy trong mạch.

Hướng dẫn:

Chọn C.

Ta có hiệu điện thế mạch ngoài UN = I.RN = E – Ir ⇒ khi I tăng thì UN giảm.

Câu 2: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ với hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R.

B. Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phàn của mạch.

C. Công suất của dòng điện chạy qua đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

D. Nhiệt lượng toả ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật.

Hướng dẫn:

Chọn D.

Nhiệt lượng toả ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật.

Câu 3: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω được mắc với điện trở 4,8Ω thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là

A. I = 120 (A).              B. I = 12 (A).

C. I = 2,5 (A).              D. I = 25 (A).

Hướng dẫn:

Chọn C.

Cường độ dòng điện trong mạch là

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánCâu 4: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω được mắc với điện trở 4,8Ω thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Suất điện động của nguồn điện là:

A. E = 12,00 (V).              B. E = 12,25 (V).

C. E = 14,50 (V).              D. E = 11,75 (V).

Hướng dẫn:

Chọn B.

Cường độ dòng điện trong mạch là

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án⇒ Suất điện động của nguồn điện là: E = I(r + R) = 12,25(V)

Câu 5: Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 (W) thì điện trở R phải có giá trị

A. R = 1 (Ω).              B. R = 2 (Ω).

C. R = 3 (Ω).              D. R = 6 (Ω).

Hướng dẫn:

Chọn A.

Công suất tiêu thụ mạch ngoài:

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánCâu 6: Dùng một nguồn điện để thắp sáng lần lượt hai bóng đèn có điện trở R1 = 2 (Ω) và R2 = 8 (Ω), khi đó công suất tiêu thụ của hai bóng đèn là như nhau. Điện trở trong của nguồn điện là:

A. r = 2 (Ω).              B. r = 3 (Ω).

C. r = 4 (Ω).              D. r = 6 (Ω).

Hướng dẫn:

Ta có: Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánMà Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Câu 7: Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị

A. R = 1 (Ω).             B. R = 2 (Ω).

C. R = 3 (Ω).             D. R = 4 (Ω).

Hướng dẫn:

Chọn B.

Công suất tiêu thụ mạch ngoài:

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánMà Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánCâu 8: Biết rằng khi điện trở mạch ngoài của một nguồn điện tăng từ R1 = 3 (Ω) đến R2 = 10,5 (Ω) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn tăng gấp hai lần. Điện trở trong của nguồn điện đó là:

A. r = 7,5 (Ω).              B. r = 6,75 (Ω).

C. r = 10,5 (Ω).             D. r = 7 (Ω).

Hướng dẫn:

Chọn D.

Ta có hiệu điện thế mạch ngoài

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánCâu 9: Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 2,5 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R1 = 0,5 (Ω) mắc nối tiếp với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị

A. R = 1 (Ω).              B. R = 2 (Ω).

C. R = 3 (Ω).              D. R = 4 (Ω).

Hướng dẫn:

Chọn B.

Công suất tiêu thụ mạch ngoài:

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánMà Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánCâu 10: Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 2,5 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R1 = 0,5 (Ω) mắc nối tiếp với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt giá trị lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị

A. R = 1 (Ω)              B. R = 2 (Ω).

C. R = 3 (Ω).              D. R = 4 (Ω).

Hướng dẫn:

Chọn C.

Công suất tiêu thụ trên điện trở:

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp ánMà Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Lý thuyết Định luật Ôm đối với toàn mạch | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

5/5 - (2 votes)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *