I, Lý thuyết
1, Định luật ôm với đoạn mạch có dòng điện
Xét đoạn mạch AB chứa điện trở R, đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế U , khi đó cường độ dòng điện trong mạch là I liên hệ với U thông qua biểu thức:
\[I=\frac{U}{R}\]
Trong đó:
I là cường độ dòng điện (A)
U là điện áp giữa hai đầu đoạn mạch (V)
R là điện trở tương đương của đoạn mạch
2,Định luật Ôm đối với toàn mạch
Toàn mạch đơn giản là mạch kín bao gồm điện trở tương đương của mạch ngoài R và một nguồn điện có suất điện động E , điện trở bên trong của nguồn là r
Giả sử cường độ dòng điện không đổi trong mạch là I, khi đó trong khoảng thời gian t lượng điện tích (điện lượng) nguồn dịch chuyển trong mạch là : q=It
Công của nguồn điện: \[{{A}_{ng}}=Eq=EIt\]
Nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở trong thời gian t là : \[Q={{I}^{2}}(R+r)t\]
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra ngoài môi trường , áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:
\[{{A}_{ng}}=Q\Rightarrow E=I(R+r)=\text{IR}+\text{Ir}\]
Trong đó:
U=I.R là điện áp của mạch ngoài hoặc độ giảm điện thế mạch ngoài (V)
I.r là độ giảm điện thế ở mạch trong
Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch:
\[E=I(R+r)\]
Trong đó: E: suất điện động của nguồn điện (V)
R: điện trở tương đương của mạch ngoài \[(\Omega )\]
r: điện trở trong của người \[(\Omega )\]
I: cường độ dòng điện trong mạch (A)
II, Các ví dụ minh họa
|
Ví dụ 1: Khi xảy ra hiện tượng đoản mạch, thì cường độ dòng điện trong mạch A.tăng rất lớn. B.tăng giảm liên tục. C. giảm về 0. D.không đổi so với trước. |
Hướng dẫn
Khi R ≈0 \[\Rightarrow \text{I=}\frac{\zeta }{r}\] tăng rất lớn.
Chọn đáp án C
|
Ví dụ 2: Khi khởi động xe máy, không nên nhấn nút khởi động quá lâu và nhiều lần liên tục vì A.dòng đoản mạch kéo dài tỏa nhiệt mạnh sẽ làm hỏng acquy. B.tiêu hao quá nhiều năng lượng. C. động cơ đề sẽ rất nhanh hỏng. D.hỏng nút khởi động. |
Hướng dẫn
Khi khởi động xe máy, không nên nhấn nút khởi động quá lâu và nhiều lần liên tục vì dòng đoản mạch kéo dài tỏa nhiệt mạnh sẽ làm hỏng acquy.
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 3: Biết rằng khi điện trở mạch ngoài của một nguồn điện tăng từ \[{{R}_{1}}=3\Omega \] đến \[{{R}_{2}}=10,5\Omega \] thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn tăng gấp hai lần. Điện trởtrong 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
Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn: \[U=\text{IR}=\frac{\zeta }{R+r}R\]
Do \[{{U}_{2}}=2{{U}_{1}}\Leftrightarrow \frac{10,5\zeta }{10,5+r}=2.\frac{3\zeta }{3+r}\Rightarrow r=7\Omega \]
Chọn đáp án D
|
Ví dụ 4: Khi tăng điện trở mạch ngoài từ \[{{R}_{1}}=3\Omega \] đến \[{{R}_{2}}=10,5\Omega \] thì hiệu suất của mạch điện tăng lên gấp đôi. Tính điện trởtrong của nguồn điện. A. r = 7 Ω B.r = 0,7 Ω C.r = 7,1 Ω D.r = 1,7 Ω |
Hướng dẫn
Ta có: \[H=\frac{R}{R+r}\Rightarrow {{H}_{2}}=2{{H}_{1}}\Leftrightarrow \frac{{{R}_{2}}}{{{R}_{2}}+r}=2.\frac{{{R}_{1}}}{{{R}_{1}}+r}\Leftrightarrow r=7\Omega \]
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 5: Một nguồn điện có điện trởtrong 0,1 Ω được mắc với điện trở4,8Ωthành mạch kín. Khi đó hiệu điện thếgiữa hai cực của nguồn điện là 12 V. Suất điện động của nguồn điện là: A. \[\xi \]= 12,00 V. B. \[\xi \]= 12,25 V. C. \[\xi \]= 14,50 V. D. \[\xi \]= 11,75 V. |
Hướng dẫn
Ta có:\[I=\frac{U}{R}=\frac{12}{4,8}=2,5A\Rightarrow \xi =I(R+r)=2,5.(0,1+4,8)=12,25V\]
Chọn đáp án B
|
Ví dụ 6: Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trởcó thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trịcủa biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 V. Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 A thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 V. Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là: A. \[\xi \]= 4,5 V; r = 4,5 Ω. B. \[\xi \]= 4,5 V; r = 2,5 Ω. C. \[\xi \]= 4,5 V; r = 0,25 Ω. D.\[\xi \]= 9 V; r = 4,5 Ω. |
Hướng dẫn
Khi giá trịcủa biến trởrất lớn thì hiệu điện thếgiữa hai cực của nguồn điện là 4,5 V = \[\xi \]
\[{{U}_{N}}=\xi -\text{Ir}\Leftrightarrow 4=4,5-2r\Rightarrow r=0,25\Omega \]
Chọn đáp án C
|
Ví dụ 7: Nếu ghép cả 3 pin giống nhau thành một bộ pin, biết mỗi pin có suất điện động 3 V thì bộ nguồn sẽ không thể đạt được giá trị suất điện động A. 3 V. B. 6 V. C.9 V. D.5 V |
Hướng dẫn
3 nguồn nối tiếp: \[{{\xi }_{b}}=3\xi =9V\]; 3 nguồn song song: \[{{\xi }_{b}}=\xi =3V\]
2 nguồn song song, nối tiếp nguồn cònlại: \[{{\xi }_{b}}=\xi +\xi =3+3=6V\]
Chọn đáp án D
|
Ví dụ 8: Có 10 pin 2,5 V, điện trởtrong 1 Ω được mắc thành 2 dãy, mỗi dãy có số pin bằng nhau. Suất điện động và điện trởtrong của bộpin này là A. 12,5 V và 2,5Ω. B.5 V và 2,5 Ω. C. 12,5 V và 5 Ω. D.5 V và 5 Ω. |
Hướng dẫn
10 pin giống nhau được mắc thành 2 dãy .Mỗi dãy có 5 pin mắc nối tiếp
Lúc này \[{{E}_{b}}=5E=12,5V\] và \[{{r}_{b}}=\frac{5r}{2}=2,5\Omega \]
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 9: Một nguồn điện 9 V, điện trởtrong 1 Ω được nối với mạch ngoài có hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua nguồn là 1 A. Nếu 2 điện trở ở mạch ngoài mắc song song thì cường độ dòng điện qua nguồn là A.3 A. B.1/3 A. C.9/4 A. D.2,5 A. |
Hướng dẫn
Lúc đầu mắc nối tiếp \[\Rightarrow E=I.({{R}_{b}}+r)\Leftrightarrow {{R}_{b}}=8\Omega \Rightarrow R=4\Omega \]
Khi mắc song song \[{{R}_{b'}}=2\Omega \] . Cường độ dòng điện lúc này \[I'=\frac{E}{R_{b}^{'}+r}=3A\]
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 10: Một nguồn điện là acqui chì có suất điện động \[\xi \]= 2,2V nối với mạch ngoài điện trở R = 0,5 Ωthành mạch kín. Hiệu suất của nguồn điện H = 65%. Tính cường độ dòng điện trong mạch. A.I = 2,86 A B.I = 8,26 A C. I = 28,6 A D. I = 82,6 A |
Hướng dẫn
Ta có: \[H=\frac{R}{R+r}\Leftrightarrow r=0,27\Omega \]
Cường độ dòng điện trong mạch:\[I=\frac{E}{R+r}=2,86A\]
Chọn đáp án A
III, Bài tập tự luyện
Câu 1: Một nguồn điện có điện trởtrong 0,1 Ω được mắc với điện trở4,8 Ωthành mạch kín. Khi đó hiệu điện thếgiữa hai cực của nguồn điện là 12 V. Cường độdòng điện trong mạch là
A.I = 120 A. B.I = 12 A. C.I = 2,5 A. D.I = 25 A.
Câu 2: Một nguồn điện có suất điện động \[\xi \]= 6 V, điện trở trong r = 2Ω, 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 = 6Ω.
Câu 3: Nguồn điện với suất điện động \[\xi \], điện trở trong r, mắc với điện trở ngoài R = r, cường độ dòng điện trong mạch là I. Nếu thay nguồn điện đó bằng 3 nguồn điện giống hệt nó mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện trong mạch là:
A. I’ = 3I. B.I’ = 2I. C.I’ = 2,5I. D. I’ = 1,5I.
Câu 4: Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài
A.giảm khi cường độ dòng điện trong mạch tăng.
B. tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong mạch.
C. tăng khi cường độ dòng điện trong mạch tăng.
D.tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy trong mạch.
Câu 5: Hiệu suất của nguồn điện được xác định bằng
A.tỉ số giữa công có ích và công toàn phần của dòng điện trên mạch.
B.tỉ số giữa công toàn phần và công có ích sinh ra ởmạch ngoài.
C. công của dòng điện ởmạch ngoài.
D.nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch.
Câu 6: Trong một mạch kín mà điện trở ngoài là 10 Ω, điện trở trong là 1Ω có dòng điện là 2 A. Hiệu điện thế 2 đầu nguồn và suất điện động của nguồn là
A.10 V và 12 V. B. 20 V và 22 V.
C. 10 V và 2 V. D.2,5 V và 0,5 V
Câu 7: Một mạch điện có điện trởngoài bằng 5 lần điện trở trong. Khi xảy ra hiện trượng đoản mạch thì tỉ số giữa cường độ dòng điện đoản mạch và cường độ dòng điện không đoản mạch là
A.5 B. 6
C.chưa đủ dữ kiện để xác định. D. 4.
Câu 8: Ghép song song một bộ 3 pin giống nhau loại 9 V – 1 Ω thì thu được bộ nguồn có suất điện động và điện trở trong là
A.3 V – 3 Ω. B.3 V – 1 Ω.
C.9 V – 3 Ω. D. 9 V – 1/3 Ω.
Câu 9: Có 9 pin giống nhau được mắc thành bộ nguồn có số nguồn trong mỗi dãy bằng số dãy thì thu được bộ nguồn có suất điện độ 6V và điện trở 1Ω. Suất điện động và điện trởtrong của mỗi nguồn là
A.2 V và 1Ω. B.2 V và 3 Ω. C.2 V và 2 Ω. D. 6V và 3 Ω.
Câu 10: 16 pin giống nhau được mắc thành bộ nguồn có số nguồn trong mỗi dãy bằng số dãy thì thu được bộ nguồn có suất điện động 8 V và điện trở trong 1 Ω. Suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn là
A.2V và 2 Ω. B.2 V và 1 Ω. C.2 V và 0,25 Ω. D.8V và 4 Ω.
Đáp án
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
C |
A |
D |
A |
A |
B |
B |
D |
A |
B |
