Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Định luật Ôm môn Vật Lý 9 năm 2020

GIẢI MẠCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT – ĐỊNH LUẬT ÔM

 

* Lập hệ phương trình có ẩn số là dòng điện hoặc hiệu điện thế

(Chẳng hạn chọn I₁ hoặc U₁ làm ẩn số)

Bước 1: Chọn chiều dòng điện trên sơ đồ

Bước 2: áp dụng định luật ôm, định luật về nút, để biễu diễn các đại lượng còn lại theo ẩn số (I₁) hoặc (U₁) đã chọn (ta được các phương trình với ẩn số I₁ hoặc U₁).

Bước 3: Giải hệ các phương trình vừa lập để tìm các đại lượng của đầu bài yêu cầu.

Bước 4: Từ các kết quả vừa tìm được, kiểm tra lại chiều dòng điện đã chọn ở bước 1

+ Nếu tìm được I > 0, giữ nguyên chiều đã chọn.

+ Nếu tìm được I < 0, đảo ngược chiều đã chọn.

Cho mạch điện như hình vẽ.

Trong đó: Đ₁: 6V - 6W; Đ₂: 12V - 6W. Khi mắc hai điểm A và B vào hiệu điện thế U0 thì các đèn sáng bình thường. Hãy xác định:

a) Hiệu điện thế định mức của các đèn Đ₃; Đ₄; Đ₅.

b) Công suất tiêu thụ của cả mạch. Biết công suất tiêu thụ của Đ3 là 1,5W và tỉ số công suất định mức của Đ₄/Đ₅ là 5/3.

Giải

a) Giả sử điểm A nối với cực dương, B nối với cực âm của nguồn điện nên dòng điện I₁; I₂; I₄; I₅ trên nhánh ACB và ADB có chiều từ A đến B.

Cường độ dòng điện chạy qua đèn Đ₁ và Đ₂ là:

I₁ = P₁/U₁ = 6/6 = 1A

I₂ = P₂/U₂ = 6/12 = 0,5A 

Vì I₁ > I₂ nên dòng điện qua đèn Đ₃ phải có chiều từ C đến D:

I₁ = I₂ + I₃ 

⇒ I₃ = I₁ – I₂ = 1 – 0,5 = 0,5A

Vậy hiệu điện thế định mức của đèn Đ₃ là:

U₃ = P₃/I₃ = 1,5/0,5 = 3V

Ta có:

U_AD = U_AC + U_CD 

⇒ U₄ = U₁ + U₃ = 6 + 3 = 9V

Và U_DB = U_AB – U_AD 

⇒ U₅ = (U₁ + U₂) – U₄ = (6 + 12 ) – 9 = 9V

Vì hai đèn sáng bình thường nên hiệu điện thế định mức của đèn Đ₄ và Đ₅ là 9V

b) Vì hai đèn có cùng hiệu điện thế định mức nên tỉ số công suất của chúng bằng tỉ số cường độ dòng điện định mức của chúng:

P₅/P₄ = I₅/I₄ = 5/3 (Vì I₅ > I₄) (1)

Mặc khác ta có: I₅ = I₄ + I₃ 

⇒ I₅ = I₄ + 0,5 (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra:

I₄ = 0,75A và I₅ = 1,25A

Suy ra: P₄ = U₄.I₄ = 9.0,75 = 6,75W và P₅ = U₅.I₅ = 11,25W.

Công suất tiêu thụ của cả mạch:

P = P₁ + P₂ + P₃ + P₄ + P₅ = 6 + 6 + 1,5 + 6,75 + 11,25 = 31,5W

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó: R₁ = 5Ω; R₂ = 2Ω; R₃ = 10Ω; R₄ = 30Ω; R₅ = 5Ω; U_AB = 15V.

a) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

b) Điện trở tương đương của đoạn mạch AB.

Đáp án:

a) I₁ = 2A; I₂ = 2,5A; I₃ = 0,75A; I₄ = 0,25A; I₅ = 0,5A

b) Điện trở tương đương của đoạn mạch AB: 5,45Ω

Bài 2: Một mạch điện như hình vẽ. Cho biết: U₁ = 12V; R₁ = 1Ω; R₂ = 2 Ω.

a) Hỏi hiệu điện thế U₂ phải bằng bao nhiêu để không có dòng điện qua biến trở để ở giá trị R?

b) Giả sử thay cho U₂ đã tính là một hiệu điện thế U₂ = 6V. Khi đó dòng điện qua R sẽ khác 0. Hãy tính cường độ dòng điện đó và hiệu điện thế giữa hai điểm A và B.

c) Hiệu điện thế đó sẽ bằng bao nhiêu nếu dịch chuyển con chạy để R = 0 và để R là vô cùng lớn ?

Đáp án:

a) U₂ = 24(V)

b) I = 18/(2+3R) ; U = 18R/(2+3R)

c) - Khi R = 0 thì UAB = 0

- Khi R → +∞ thì U_AB = 6 (V)

...

------(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)------

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Định luật Ôm môn Vật Lý 9 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net 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.

Chúc các em học tập tốt !