Embed Size (px)
Citation preview
Bài 1:
ĐỊNH LUẬT ÔM
1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế:- Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó.- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua
gốc tọa độ.2. Định luật Ôm:- Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây
và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.- Hệ thức của định luật: I = Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - đơn vị đo là Ampe (A).
U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây - đơn vị đo là Vôn (V). R là điện trở của dây - Đơn vị đo là Ôm (Ω) 3. Đoạn mạch nối tiếp:
Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Trong đó: R ; R là các điện trở. UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện qua điện trở R1 ,R . Khi đó:
- Cường độ dòng điện trong đoạn mạch có giá trị như nhau tại mọi điểm:IAB = I1 = I 2
- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế giữ hai đầu mỗi điện trở thành phần:UAB = U1 + U2
- Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở thành phần:RAB = R1 + R2
+ Đối với mạch điện gồm 3 điện trở mắc nối tiếp:I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3
4. Đoạn mạch song song:Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2;UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I , I là cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R, R Thì:
- Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch rẽ: I = I1 + I 2
- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch mắc song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch thành phần: U = U1 = U2
- Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song bằng tổng nghịch đảo các điện trở thành phần:
1 2
1 1 1
R R Rtd
= + => Rtd = 21
21
RR
RR
++ Trong đoạn mạch điện gồm 3 điện trở mắc song song:
I = I1 + I2 + I3 U = U1 = U2 = U3 1 2 3
1 1 1 1
R R R Rtd
= + +
5. Chú ý:- Từ công thức định luật Ôm I = suy ra R = hoặc U = I.R theo toán học tuy nhiên không được
khẳng định R phụ thuộc vào U, I hoặc U phụ thuộc vào I và R.- Ngoài đơn vị đo điện trở là Ôm còn có đơn vị bội là KilôÔm (kΩ)
và MêgaÔm (MΩ): 1 kΩ = 1000Ω; 1 MΩ = 1000kΩ = 1000000Ω = 10Ω
II. Bài tập vân dụng:Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (Hình 1.3):
1
R
I
I
A
B
I
R
R2R1
A B
I1 I2
UABIAB
U U
Hình 1.3
R1A
M NK
Điện trở R1 = 10Ω; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là UMN = 12V.a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1.
b) Giữ nguyên UMN = 12V, thay điện trở R1 bằng điện trở R2, khi đó Ampe kế chỉ giá trị 2I
I 12 = .
Tính điện trở R2
a) Vì điện trở của ampe kếvôn cùng nhỏ nên hiệu điện thế UMN chính là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1.
Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là: I1=1
121,2
10
U
R= = (A).
b) Từ công thức của định luật Ôm: R
UI = => 20
6,0
12
2
===I
UR MN
2 (Ω).
(Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với độ lớn của điện trở đó. Khi thay thế điện trở R1 bằng điện trở R2 thì cường độ dòng điện I2 chạy qua điện trở R2
giảm đi một nửa, chứng tỏ R2 lớn gấp 2 lần R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 Ω.).Bài 2:
Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và Ampe kế lý tưởng.1) Đánh dấu chốt dương và chốt âm của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ.2) Vôn kế có giới hạn đo 10V và 50 vạch chia. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và 30 vạch chia. Khi
tiến hành thí nghiệm người ta thu được bảng kết quả sau:Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5Vạch chia của vôn kế 30 35 38 40 45Vạch chia của ampe kế 12 14 15 16 18
a) Điền vào bảng dưới đây giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn qua các lần đo.
Lần đo lần 1 Lần 2 lần 3 lần 4 lần 5Hiệu điện thế (V)Cường độ dòng điện (A) Điện trở của dây dẫn ( Ω)
b) Tính giá trị trung bình của điện trở cần đo.Hướng dẫn:
Lời giải:1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế và vôn kế thì cực dương của vôn kế,
ampe kế luôn được mắc với cực dương của nguồn điện và cực âm của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực âm của nguồn điện.Vì vậy mạch điện được mắc theo sơ đồ hình 1.5.
2)a. Xác định giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn:
- Tính giá trị của mỗi vạch chia tương ứng với giá trị đo của vôn kế và ampe kế.Vôn kế có giới hạn đo 10V và được chia thành 50 vạch, vì vậy mỗi vạch chia của vôn kế tương ứng
với số đo vôn là: 10V/50vạch = 0,2V.Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và được chia thành 30 vạch, vì vậy mỗi vạch chia tương ứng với số đo
ampe là: 0,3A/30 vạch = 0,01A.- Tính giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc được trên đồng hồ
trong các lần đo:U = số vạch trên vôn kế x 0,2V; I = số vạch trên ampe kế x 0,01A.
- Tính giá trị của điện trở trong mỗi lần đo bằng công thức của định luật Ôm: I
UR =
Ta có bảng giá trị:b. Giá trị trung bình cộng của điện trở R:
50,145
505050,75050
5
RRRRRR 54321 =++++=++++= (Ω).
Bài 3: Ba bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức 12V. Mắc chúng nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch và đặt một hiệu điện thế thế 24V vào hai đầu đoạn mạch.
2
Hình 1.4
R
N
-
M
A
VK +
+ -
+ -
Đ
X X X
K
A
B
U
a. Tìm hiệu điện thế trên hai đầu mỗi bóng đèn.b. Các đèn sáng thế nào? Tại sao?a. Vì ba đèn có hiệu điện thế định mức
như nhau nên điện trở của chúng bằng nhauR1 = R2 = R3 = R
Điện trở tương đương của đoạn mạch 3 đèn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R
Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch được tính
theo định luật Ôm: I =3td
U U
R R=
Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 1 là: U1 = I.R1
= 1
24.
3 3 3
U UR
R= = = 8(V)
Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 2 là: U2 = I.R2 = 2
24.
3 3 3
U UR
R= = = 8(V)
Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 3 là: U3 = I.R3 = 3
24.
3 3 3
U UR
R= = = 8(V)
Vậy hiệu điện thế trên hai đầu các bóng đèn có giá trị như nhau và bằng hiệu điện thế trên hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V.
b. Cả ba bóng đèn sáng yếu hơn bình thường vì hiệu điện thế đặt vào các bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế định mức trên mỗi bóng đèn.
Cách giải khác: Vì 3 điện trở giống nhau mắc nối tiếp nên hiệu điện thế trên 2 đầu mỗi đèn có giá trị như nhau. Ta có:
U1 = U2 = U3 = ==3
24
3
U8V.
Bài 4: Cho 2 điện trở R1 = 30Ω:R2 = 20Ω được mắc song song với nhau như sơ đồ hình 1.8. Hãy xác định :
a) Điện trở tương đương R12 của đoạn mạch AB.b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12Ω vào đoạn mạch như hình
1.9 thì điện trở tương đương R123 của đoạn mạch AC là bao nhiêu?a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là :
R12 = 1 2
1 2
R .R 30.2012
R R 30 20= =
+ + (Ω).
b. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC là :
R123 = 600
100
12
1
20
1
30
1
R
1
R
1
R
1
321
=++=++ = >R123 = 6 (Ω)
(Cách khác: Vì R12//R3 và R12 = R3 = 12Ω nên R123 = 2
R 3 = 6Ω
Bài 5. Cho mạch điện như hình vẽ:U=12V, R1=R2=6Ω, R3=12Ω, R4=6Ω.a)Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trởb)Nối M và N bằng một vôn kế ó điện trở rất lớn thì vôn kế chỉ bao nhiêu? Cực dương của vôn kế được nối vào điểm nào?c) Nối M và N bằng một Ampe kế A có điện trở không đáng kể thì Ampe kế chỉ bao nhiêu?d) nối M và N bằng một bóng đèn loại nào thì đèn sáng bình thường?Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ.Nguồn điện có hiệuđiện thế không đổi UMN = 36V.Các điện trở có giá trị : r = 1,5Ω ;R1 = 6Ω, R2 = 1,5Ω, điện trở toàn phần của biến trở AB là RAB = 10Ω.a) Xác định vị trí con chạy C trên biến trở để công suất tiêu thụ của R1 là 6W.b) Xác định vị trí con chạy C trên biến trở để công suất tiêu thụ của R2 nhỏ nhất.Tính P của R2 lúc này?
3
R1
R2
Hình 1.8
A B
R2
R3
R1
Hình 1.9
CA
R1 M
R3
R
2
N R4
+ -
A BCR1
R2
r
Đ Đ
A B
M
N
R
R
R
R
A
1
3
4
2
R
R
R
R1
3
4
2
A
B
C
DK2
K1
E
A
A
A1
3
2
M N
C
D E
A4
R
Bài 7: Có 3 đèn Đ1, Đ2 và Đ3 mắc vào nguồn hiệu điện thế U =30V không đổi qua điện trở r như 2 sơ đồ bên.Biết 2 đèn Đ1và Đ2 giống nhau trong cả 2 sơ đồ bên cả 3 đèn đều sáng bình thường.
a) So sánh cường độ dòng điện địnhmức và hiệu điện thế định mức giữa các đèn?Chọn cách mắc ở sơ đồ nào có lợi hơn?Tại sao?
b) Tìm hiệu điện thế định mức đối với mỗi đèn?c) Với sơ đồ 1, công suất nguồn cung cấp là P = 60W.Xác định công suất định mức của mỗi đèn?
Bài 8: cho mạch điện như hình vẽ (hình 3). Nguồn điện không đổi UMN=150V, Ro=2 Ω, đèn Đ có công suất định mức p = 180 W (IĐ
dịnh mức nhỏ hơn 6A ), Rb là điện trở,
1/ để đèn Đ sáng bình thường phải cho Rb = 18 Ω,. Tính hiệu điện thế định mức của đèn?
2/ Mắc song song đèn Đ với một đèn nữa gống hệt nó.Hỏi để cả 2 đèn cùng sáng bình thường phải tăng hay giảm Rb và tăng hay giảm bao nhiêu?3/ Với nguồn và sơ đồ mạch điện trên có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu đèn như đèn Đ?Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ: Các empekế giống nhau và có điện trở RA , ampekế A3 chỉ giá trị I3= 4(A), ampekế A4 chỉ giá trị I4= 3(A)..Tìm chỉ số của các còn lại? Nếu biết UMN = 28 (V). Hãy tìm R, RA?Bài 10: Cho mạch điện như hình vẽ:Trong đó R0 là điện trở toàn phần của biến trở, Rb là điện trở của bếp điện. Cho R0 = Rb , điện trở của dây nối không đáng kể, hiệu điện thế U của nguồn không đổi. Con chạy C nằm ở chính giữa biến trở.Tính hiệu suất của mạch điện. Coi hiệu suất tiêu thụ trên bếp là có ích.Bài 11: Cho mạch điện như hình vẽ có R1 = R2 = R3 = 40 Ω , R4 = 40 Ω . Ampe kế chỉ 0,5 A a, Tính hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện b, Tính cường độn dòng điện qua các điện trở, qua mạch chính c, Giữ nguyên vị trí các điện trở, hoàn vị Ampe kế và nguồn điện U, thì Ampe kế chỉ bao nhiêu? Biết Ampe kế là dụng cụ lý tưởng.Bài 12: Cho một điện trở AB có RAB = 1 Ω Trên AB người ta mắc thêm hai con chạy M và N.Nối điện trở AB vào mạch theo sơ đồ như hình vẽ. Cho U = 9V
a, Tính công suất tỏa nhiệt trên AB khi: RAM = RMB = 40 Ω , RMN = 0,5 Ω
b, Khi M và N di chuyển trên AB (Nhưng vẫn giữ đúng thứ tụ như trên hình vẽ ) thì với những giá trị nào của các điện trở RAM ; RMN ; RMB để cường độ dòng điện qua mạch chính đạt cực tiểu? tính giá trị cực tiểu đó? Bài 13: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết UAB = 10V; R1 = 2 Ω ; Ra = 0 Ω; RV vô cùng lớn ; RMN = 6 Ω . Con chạy đặt ở vị trí nào thì ampe kế chỉ 1A. Lúc này vôn kế chỉ bao nhiêu?Bài 14: Cho mạch điện như hình vẽ sau:R1 = 40 Ω ; R2 = 30 Ω ;
R1 = 20 Ω ; R4 = 10 Ω ;Tính điện trở toàn mạch: A, Khi K1 ngắt, K2 đóng B, Khi K1 đóng, K2 ngắt C, Khi K1 và K2 đề đóng
Bài 15: Cho mạch điện như hình vẽ: vôn kế V1 chỉ 5V,vôn kế V3 chỉ 1V.các vôn kế giống nhau tìm chỉ số của vôn kế V2.Bài 16: cho mạch điện như hình vẽ .
4
Đ1 Đ1
Đ2
Đ2
Đ3 Đ3
U U
r r
Hình 1 Hình 2
Rb
UR
0
C B
a. Tính UMN theo UAB ,R1, R2, R3, R4.b.cho R1=2 Ω , R2=R3=3 Ω , R4=7 Ω ,UAB=15V.Mắc vôn kế có điện trở rấ lớn vào M,N.Tính số chỉ của vôn kế cho biết cực dương của vôn kế mắc vào điểm nào.
c. Chứng minh rằng: UMN=0 31
2 4
RR
R R= .Khi đó nối M,N bằng dây
dẫn thì cường độ dòng điện qua mạch chính và các điện trở thay đổi như thế nào?
hình bài 15
Bài 17: cho mạch điện như hình vẽ:.cho R1=8 Ω , R2=2 Ω , R3=4 Ω ,UAB=9V.ampe kế có điện trở rất nhỏ .a.Cho R4=4 Ω .xác định chiều và cường độ dòng điện qua ampe kế.b. Cho R4=1 Ω .xác định chiều và cường độ dòng điện qua ampe kế.c.cho biết chiều của dòng điện qua ampe kế có chiều từ M đến N và có cường độ 0,9A. Tính R4?
CÁCH GIẢI CÁC LOẠI MẠCH CẦU1. Mạch cầu cân bằng.* Bài toán cơ bản. Cho mạch điện như HV.
Với R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 6Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tính I qua các điện trở?
* Giải:
Ta có : 2
1
4
3
2
1 ==R
R
R
R => Mạch AB là mạch cầu cân bằng.
=> I5 = 0. (Bỏ qua R5). Mạch điện tương đương: (R1 nt R2) // (R3 nt R4)- Cường độ dòng điện qua các điện trở
I1 = I2 = ARR
U AB 221
6
21
=+
=+ ; I3 = I4 = A
RR
U AB 67.063
6
43
≈+
=+
2. Mạch cầu không cân bằng.a. Mach cầu đủ hay còn gọi là mạch cầu tổng quát.
* Bài toán cơ bản. Cho mạch điện như HV. Với R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω, R4= 4Ω, R5 = 5Ω. UAB=6V. Tính I qua các điện trở?
* Giải: Cách 1. Phương pháp điện thế nút.
-Phương pháp chung. + Chọn 2hiệu điện thế bất kì làm 2 ẩn.+ Sau đó qui các hiệu điện thế còn lại theo 2 ẩn đã chọn. + Giải hệ phương trình theo 2 ẩn đó
VD ta chọn 2 ẩn là U1 và U3.-Ta có: UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1 = U5
- Xét tại nút M,N ta có
I1 + I5 = I2 <=> 2
1
5
13
1
1
R
UU
R
UU
R
U AB −=
−+ (1)
I3 = I4 + I5 <=> 5
13
4
3
3
3
R
UU
R
UU
R
U AB −+
−= (2)
-Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình
2
1
5
13
1
1
R
UU
R
UU
R
U AB −=
−+
2511131 UUUUU AB −
=−
+
5
R1
R2
R3
R4
R5
A BM
N
R1
R2
R3
R4
R5
A BM
N
5
13
4
3
3
3
R
UU
R
UU
R
U AB −+
−=
5431333 UUUUU AB −
+−
=
Giải ra ta được U1 , U3. Tính U2 = UAB – U1 , U4 = UAB – U3. Aùp dụng định luật Ôm tính được các dòng qua điện trở.
Cách2. Đặt ẩn là dòng-Phương pháp chung.
+ Chọn 1 dòng bất kì làm ẩn.+ Sau đó qui các dòng còn lại theo ẩn đã chọn. + Giải phương trình theo ẩn đó
- VD ta chọn ẩn là dòng I1.
Ta có: UAB = U1 + U2 = I1R1 + I2R2 = I1 + 2I2 = 6
I2 = 11 5.03
2
6I
I−=
− (1)
- Từ nút M. I5 = I2 – I1 = 3 -0.5I1 - I1 = 3 – 1.5I1
I5 = 3 – 1.5I1 (2)- Mắt khác: U5 = UMN = UMA + UAN = -U1 + U3 = U3 –U1
= I3R3 – I1R1 = 3I3 – I1=5I5
=> I3 = 3
5.615
3
5.715
3
5 11115 IIIII −=
−−=
−(3)
- Từ nút N. I4 = I3 – I5 = 3
5.615 1I− - 3 – 1.5I1 =
3
116 1I−(4)
-Mặt khác. UANB = UAN + UNB = U3 + U4 = I3R3 + I4R4 = 3I3 + 4I4 = 6
<= > 3.3
5.615 1I− + 4.
3
116 1I− = 6
Giải ra ta được I1 ≈ 1.1 A. Thế vào (1), (2), (3), (4) ta tính được các I còn lại.+ Chú ý: Nếu dòng đi qua MN theo chiều ngược lại thì sẽ có kết quả khác.
Bài 2:ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN – BIẾN TRỞ
I. Một số kiến thức lý thuyết:1. Điện trở:- Điện trở của dây dẫn điện có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với
chiều dài dây dẫn đó: 2
1
2
1
l
l
R
R = .
- Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỷ lệ
nghịch với tiết diện của dây dẫn đó: 1
2
2
1
S
S
R
R =
- Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn. Các vật liệu khác nhau thì có điện trở suất khác nhau.
- Điện trở suất: Kí hiệu: ρ , đọc là rô; đơn vị: Ω.m- Công thức điện trở
S
lρ.R = Trong đó:
2. Biến trở.- Là một dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc,
một trong hai điểm đó có thể di chuyển được trên dây. Hoạt động: khi dịch chuyển điểm tiếp xúc trên dây, tức là chiều dài đoạn dây thay đổi thì điện trở của mạch thay đổi.
- Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.II. Bài tập vận dụng:
Bài 1: Hai dây dẫn bằng đồng, có cùng tiết diện, dây thứ nhất có điện trở là 2Ω và có chiều dài 10m, dây thứ hai có chiều dài 30m. Tìm điện trở của dây thứ hai?
6
R: điện trở của dây dẫn; đơn vị: Ωρ: điện trở suất; đơn vị: Ω.ml: chiều dài dây dẫn; đơn vị: mS: tiết diện dây dẫn; đơn vị: m2
- Sử dụng công thức: Đối với hai dây dẫn đồng chất, tiết diện đều: 2
1
2
1
l
l
R
R =
- Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện đều nên: 2
1
2
1
l
l
R
R = =>R2 =1
21
l
.lR =
10
30.2= 6Ω
Bài 2: Khi đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một biến trở dây quấn dòng điện chạy qua biến trở có cường độ 1,5A. Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở này là bao nhiêu? Biết rằng loại dây dẫn này cứ chiều dài 6m thì có điện trở là 2Ω.
- Lời giải: Tính điện trở của cuộn dây:
Từ công thức định luật Ôm: I = R
U => R =
I
U =
5,1
12 = 8(Ω).
Vì dây đồng chất cùng tiết diện nên điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn:
' '
R l
R l= => l =
,
'
Rl
R=
2
6.8 = 24(m).
Vậy chiều dài của cuộn dây dùng để quấn biến trở là 24m.Bài 3: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 10mm2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây dẫn này.
- Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất cùng chiều dài: 1ρ = 2ρ ; l1 = l2; S1 ≠ S2. Cho nên, điện trở của
hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của chúng: 1 2
2 1
R S
R S= =>
1
2
R
R= 30
10=3. hay R1 = 3R2
Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây dẫn thứ 2.Bài 4: Vỏ của một biến trở có ghi 47Ω - 0,5A.
a) Con số 47Ω - 0,5A cho biết điều gì?b) Biến trở này chịu được hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu?
+ Số 47Ω ghi trên biến trở cho biết giá trị điện trở lớn nhất của biến trở: Rmax= 47Ω+ Số 0,5A ghi trên biến trở cho biết giá trị lớn nhất của cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A.
Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu biến trở:Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V).
Bài 5: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0.5A. Để sử dụng được nguồn điện có hiệu điện thế là 20V thì phải mắc đèn với biến trở con chạy có tiết diện dây làm biến trở là 0.55mm, chiều dài dây 240m.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn có thể sáng bình thường.b. Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của phần biến trở tham gia vào mạch điện có điện trở là bao nhiêu?c. Dây làm biến trở bằng chất gì biết khi đèn sáng bình thường chỉ có biến trở tham gia vào mạch điện.Bài 6: Cho hai bóng đèn trên có ghi: 6V - 1A và 6V - 0.5A.
a. Khi mắc hai đèn đó nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao?
b. Muốn đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở con chạy. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó.Bài 7: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết U = 16.5V. Hỏi giá trị cực đại của biến trở là bao nhiêu? Biết khi đèn sáng bình thường hiệu điện thế và điện trở của đèn là 6V và 12Ω, cường độ dòng điện qua R là 0.2A.
Bài: 3 CÔNG SUẤT ĐIỆN – ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆNI. Một số kiến thức lý thuyết:
1. Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó (công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường)
- Công thức tính công suất điện: P = U.I = I2 .R = R
U 2
2. Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng- Công của dòng điện sản ra trên một đoạn mạch (hay một dụng cụ) là số đo lượng điện năng mà đoạn
mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
7
X R
R BA
A
- Công thức: A = P . t = U.I.t- Dụng cụ đo điện năng trong thực tế: Công tơ điện.- Một số chỉ trên công tơ điện là 1kW.h
1kWh = 3,6. 106J. II. Bài tập vận dụng:
Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W.a. Nêu ý nghĩa của các con số ghi trên bóng đèn.b. Tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của đèn.
a) 12V là hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường.Khi đó đèn tiêu thụ công suất là 6W.b) Cường độ dòng điện định mức của đèn là
Từ công thức: P = U.I ⇒ I = )(5,012
6A
U
P ==
Điện trở của đèn là:
Từ công thức: P = Ω===→ 246
12222
P
UR
R
U
Bài 2: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W, trên một đèn ghi 110V – 100W.a.Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là có hoạt động
bình thường không? Tại sao?b. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường ta phải mắc thêm một biến trở. Hãy vẽ sơ đồ mạch
điện và tính giá trị điện trở của biến trở khi đó.a.Nếu mắc đèn và bàn là nối tiếp và mắc vào mạch điện có HĐT 220V thì đèn và bàn là hoạt động
không bình thường, đèn sẽ hỏng còn bàn là sẽ ngừng hoạt động vì mạch hở. Bởi vì: Khi đó R = R + R = + = 143 (Ω).
I = I = = ≈ 1,528A.Mà cường độ dòng điện định mức của đèn và bàn là lần lượt là: I = ≈ 0,91 (A); I = = 5 (A). Vậy: I > I nên đèn sẽ hỏng; I < I mặc dù bàn là không hỏng nhưng do đèn hỏng nên làm cho mạch hở, dòng điện không qua đèn nên bàn là ngừng hoạt động.
b. Sơ đồ mạch điện như hình sau:Giá trị của biến trở: R = = ⇒ R = ≈ 27 (Ω)
Bài 3: Một gia đình dùng điện dùng 3 bóng đèn loại 220V - 30W, 1 bóng đèn loại 220V - 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V - 1kW, 1 ấm điện loại 220V - 1kW, một TV loại 220V - 60W, 1 bàn là loại 220V - 1000W. Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng (30 ngày), biết mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4h, nồi cơm điện là 1h, ấm điện là 30 phút, TV là 6h, bàn là là 1h. Mạng điện gia đình đó sử dụng có HĐT là 220V, giá tiền 1kW.h là 600đ nếu số điện dùng không quá 100kW.h và 1000đ nếu số điện dùng trên 100kW.h và không quá 150kW.h.Điện năng tiêu thụ của gia đình đó trong một tháng là: A = A + A + A + A + A = = P. t + P . t + P . t + P . t + P .t + P . t =
= 3 . 0,03 . 4 + 0,1 . 4 + 1 . 1 + 1 . 0,5 + 0,06 . 6 + 1 . 1 = 3,62(kW.h). A = 30 . A = 30 . 3,62 = 108,6(kW.h).Vậy số tiền điện phải trả là: T = 100 . 600 + 8,6 . 1000 = 68600 .Bài 4: Trên một bóng đèn có ghi: 220V - 100W.
a. Tính điện trở của đèn.b. Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Tính công suất
của đèn khi đó.c. Tnhs điện năng mà đèn sử dụng trong 10h. (Trong trường hợp ở câu b.).
a. Điện trở của đèn: R = = = 484 (Ω).b. Công suất của đèn khi dùng với HĐT 200V:
8
ĐX
Bàn làA .
R
B.
P = = ≈ 82,6(W).c. Điện năng mà đèn tiêu thụ trong 10h là:
A = P . t = 82,6 . 36000 = 2973600 (J).Bài 4: Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim loại. Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A.
a. Tính cường độ dòng điện trong mạch chính.b. Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch.c. Tính công suất điện của mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h.d. Để có công suất của cả đoạn mạch là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi
mắc song song với đoạn dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên. Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó.a. Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 4 + 2 = 6 (A).b. Điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch là: R = = 3(Ω); R = = 60 (Ω); R = = 20 (Ω). c. Công suất điện của cả mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h:P = 120.6 = 720W.A = 720.5.3600 = 12960000(J) = 12960(kJ).d. Điện trở của đoạn dây bị cắt:
I = = = (A). ⇒ R = = = 18 (Ω). Mà R = ⇔ 18(30 + R) = 30. R ⇔ R = 45 (Ω). Vậy R = R - R = 60 - 45 = 15 (Ω).
Bài 4: ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ
I. Một số kiến thức lý thuyết:1. Định luật:- Định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường
độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng diện chạy qua dây dẫn.- Công thức của định luật: Q = IRtTrong đó: - I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị do là Ampe (A);
- R là điện trở của dây dẫn - Đơn vị đo là Ôm (Ω);- t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị đo là giây (s);- Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t -Đơn vị đo là Jun (J).
2. Mối quan hệ giữa đơn vị Jun(J) và đơn vị calo(cal):1Jun = 0.24calo; 1calo = 4.18Jun.
II. Bài tập vận dụng:Bài 1: Một bếp điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V.
a. Tính thời gian tỏa ra ở dây dẫn của bếp trong thời gian 25 phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo. Biết điện trở của nó là 50Ω.
b. Nếu dùng nhiệt lượng đó để dun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20C. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/m. (Bỏ qua các mất mát nhiệt).
a. Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn trong 25 phút là: Q = IRt = t = .25.60 = 1452000 (J) = 348480 (cal)
b. Lượng nước được đun sôi bởi nhệt lượng trên là:Q = mc∆t - mc(t - t) ⇒ m = = ≈ 4.32 (kg).⇒ Thể tích nước V = 4.32(l)
Bài 2: Người ta đun sôi 5 lít nước trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40 phút. Tính hiệu suất của ấm, biết trên ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện thế của nguồn là 220V.
Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K.Nhiệt lượng do ấm và nước thu:
Q = (m .c + m .c). (100 - 20) = (5.4200 + 0.25.880) . 80 = 1697600 (J).Nhiệt lượng do ấm điện tỏa ra: Q = P.t = 1000.40.60 = 2400000 (J). Vậy hiệu suất của bếp là: H = = ≈ 71%.
Bài 3: Có hai điện trở: R = 20Ω và R = 60Ω. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở và cả hai điện trở trong thời gian 1 giờ khi:
a. R mắc nối tiếp với R vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V.b. R mắc song song với R và mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế là 220V.
9
c. Có nhận xét gì về hai kết quả trên?a. Nhiệt lượng tỏa ra trên R, R và cả hai điện trở khi mắc nối tiếp: ⇒ Q =3 Q. Cường độ dòng điện: I = I = I = = = 2,75 (A). Q = IRt = 2,75.20.3600 = 544500 (J); Q = 3Q = 3.544500 = 1633500 (J); Q = Q + Q = 544500 + 1633500 = 2178000 (J). Hay Q = .t = . 3600 = 2178000 (J).b. Nhiệt lượng tỏa ra trên R, R và cả hai điện trở khi mắc song song :
⇒ Q’ = 3Q’; Q’ = . t = . 3600 = 2904000 (J) ; ⇒ Q’ = 3Q’ = 3 . 2904000 = 8712000 (J) ; ⇒ Q = Q’ + Q’ = 8712000 + 2904000 = 11616000 (J). Hay Q = = = 11616000 (J).c. Khi hai điện trở mắc nối tiếp, nếu điện trở này lớn gấp bao nhiêu lần điện trở kia thì nhiệt lượng tỏa
ra trên điện trở này cũng lớn gấp bấy nhiêu lần nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở kiaKhi hai điện trở mắc song song, nếu điện trở này gấp bao nhiêu lần điện trở kia thì nhiệt lượng tỏa
ra trên điện trở này lại nhỏ gấp bấy nhiêu lần nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở kia.Khi hai điện trở mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra trên chúng nhỏ hơn khi hai điện trở đó mắc song
song (với hiệu điện thế không đổi).Bài 4: Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R và R để đun sôi một lượng nước. Nếu chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sẽ sôi; nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sẽ sôi. Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi:
a. Mắc R nối tiếp với R.b. Mắc R song song với R.Coi hiệu điện thế của nguồn là không đổi.
Nhiệt lượng để đun sôi nước là: Khi dùng R: Q = .t ⇒ t = (1) Khi dùng R: Q = . t ⇒ t = (2) Từ (1) và (2) suy ra: = ⇒ R = 2,5Ra. Thời gian đun sôi nước khi dùng R nối tiếp R là:
Q = . t = . t ⇒ t = (3) Từ (2) và (3) suy ra: t = 3,5.t = 3,5.10 = 35 (phút).
b. Thời gian đun sôi nước khi dùng R song song R là: Q = . t = .t ⇒ t = (4) Từ (2) và (4) suy ra: t = 1,4.t ⇒ t ≈ 7 (phút).
Bìa 5: Trên một dây điện trở được dùng để đun nước có ghi 220V - 484W. Người ta dùng dây điện trở trên ở hiệu điện thế 200V để đun sôi 4 lít nước từ 30C đựng trong một nhiệt lượng kế.
a. Tính cường độ dòng điện qua điện trở khi đó.b. Sau 25 phút nước trong nhiệt lượng kê đã sôi chưa?c. Tính lượng nước trong nhiệt lượng kế để sau 25 phút thì nước sẽ sôi.Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, bỏ qua sự mất mát nhiệt.
a. Cường độ dòng điện qua điện trở khi đó là: Điện trở R = = 100 (Ω) ⇒ I = = 2 (A).
b. Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở trong 25 phút là: Q = . t = . 25.60 = 600000 (J);Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước trong nhiệt lượng kế là: Q = m.c(100 - 30) = 4.4200.70 = 1176000 (J).
Ta thấy Q < Q nên nước trong nhiệt lượng kế chưa sôi được. c. Lượng nước trong nhiệt lượng kế có thể sôi trong 25 phút là:
M = ≈ 2 (kg) ⇒ V = 2 lít.
Bài 5: NAM CHÂM - TỪ TRƯỜNG
I. Một số kiến thức lý thuyết:1. Nam châm vĩnh cửu.* Đặc điểm:
10
* Kim nam châm: Luôn chỉ hướng Bắc-Nam địa lý (la bàn).* Ứng dụng: Kim nam châm, labàn, Đi-na-mô xe đạp, Loa điện (loa điện có cả hai loại nam châm), động cơ
điện đơn giản, máy phát điện đơn giản…2: Tác dụng từ của dòng điện – Từ trường * Thí nghiệm Ơxtet: Đặt dây dẫn song song với kim nam châm. Cho dòng điện chạy qua dây dẫn, kim nam
châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu ⇒ có lực tác dụng lên kim nam châm (lực từ)* Kết luận: Dòng điện chạy qua dây dẫn thẳng hay dây dẫn có hình dạng bất kì đều gây ra tác dụng lực
(lực từ) lên kim NC đặt gần nó. Ta nói dòng điện có tác dụng từ.* Từ trường: là không gian xung quanh NC, xung quanh dòng điện có khả năng tác dụng lực từ lên kim NC đặt trong nó. * Cách nhận biết từ trường: Nơi nào trong không gian có lực từ tác dụng lên kim NC (làm kim nam châm
lệch khỏi hướng Bắc-Nam) thì nơi đó có từ trường 3) Từ phổ - đường sức từa. Từ phổ: là hình ảnh cụ thể về các đường sức từ, có thể thu được từ phổ bằng rắc mạt sắt lên tấm nhựa
trong đặt trong từ trường và gõ nhẹb. Đường sức từ (ĐST):- Mỗi ĐST có 1 chiều xác định. Bên ngoài NC, các ĐSTcó chiều đi ra từ cực Bắc (N), đi vào cực Nam (S)
của NC- Nơi nào từ trường càng mạnh thì ĐST dày, nơi nào từ trường càng yếu thì ĐST thưa.4. Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua.a. Từ phổ, Đường sức từ của ống dây có dòng điện chạy qua:- Từ phổ ở bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua và bên ngoài thanh NC là giống nhau- Trong lòng ống dây cũng có các đường mạt sắt được sắp xếp gần như song song với nhau.b. Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy
qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của ĐST trong lòng ống dây.5. Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện. a. Sự nhiễm từ của sắt thép:* Sắt, thép, niken, côban và các vật liệu từ khác đặt trong từ trường, đều bị nhiễm từ. * Sau bị đã bị nhiễm từ, sắt non không giữ được từ tính lâu dài, còn thép thì giữ được từ tính lâu dàib. Nam châm điện:- Cấu tạo: Cuộn dây dẫn, lõi sắt non- Các cách làm tăng lực từ của nam châm điện:
+ Tăng cường độ dòng điện chạy qua các vòng dây+ Tăng số vòng dây của cuộn dây
6. Ứng dụng của NC điện: Ampe kế, rơle điện từ, rơle dòng, loa điện (loa điện có cả hai loại nam châm), máy phát điện kĩ thuật, động cơ điện trong kĩ thuật, cần cẩu, thiết bị ghi âm, chuông điện…a. Loa điện:- Cấu tạo: Bộ phận chính của loa điện : Ống dây L, nam châm chữ E, màng loa M. Ống dây có thể dao
động dọc theo khe nhỏ giữa hai từ cực của NC- Hoạt động: Trong loa điện, khi dòng điện có cường độ thay đổi được truyền từ micrô qua bộ phận tăng
âm đến ống dây thì ống dây dao động.Phát ra âm thanh .Biến dao động điện thành âm thanhb. Rơle điện từ:- Rơle điện từ là một thiết bị tự động đóng, ngắt mạch điện, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch
điện.- Bộ phận chủ yếu của rơle gồm một nam châm điện) và một thanh sắt non c. Rơ le dòng- Rơle dòng là một thiết bị tự động ngắt mạch điện bảo vệ động cơ, thường mắc nối tiếp với động cơ.7. Lực điện từ.a. .Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện:- Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường, không song song với ĐST thì chịu tác dụng của lực
điện từb. Quy tắc bàn tay trái- Đặt bàn tay trái sao cho các ĐST hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến tay giữa hướng theo chiều
dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.8: Động cơ điện 1 chiều.a. Cấu tạo động cơ điện một chiều đơn giản
11
- ĐCĐ có hai bộ phận chính là NC tạo ra từ trường (Bộ phận đứng yên – Stato) và khung dây dẫn cho dòng điện chạy qua (Bộ phận quay – Rôto)
- Chuyển hóa năng lượng: Điện năng -> cơ năng.b. Động cơ điện một chiều trong KT:- Trong ĐCĐ kĩ thuật, bộ phận tạo ra từ trường là NC điện (Stato)- Bộ phận quay (Rôto) của ĐCĐ kĩ thuật gồm nhiều cuộn dây đặt lệch nhau và song song với trục của một
khối trụ làm bằng các lá thép kĩ thuật ghép lại.II. Bài tập vận dụng:
Bài 1: Biết định hướng của một kim nam châm đặtBên cạnh một ống dây như vẽ bên. Hãy xác định cựccủa ống dây và chiều của dòng điện chạy qua cácvòng dây.Bài 2: Khung dây dẫn ABCD quay được quanh trục OO’ có dòng điện một chiều cường độ I chạy qua, đặt trong từ trường giữa hai cực của một nam châm. Vẽ chiều của lực điện từ tác dụng lên cạnh AB, CD trong các trường hợp dưới đây. Khung dây ABCD ở vị trí trong mỗi hình sẽ quay như thế nào? Muốn cho khung quay tròn thì phải làm gì? A
A
O
DD
Bài 6: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ ỨNG DỤNG
I. Một số kiến thức lý thuyết:1. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
a. Cấu tạo và hoạt động của đinamô ở xe đạp - Cấu tao: Nam châm và cuộn dây dẫn- Hoạt động: Khi núm quay thì nam châm quay theo, xuất hiện dòng điện trong cuộn dây làm đèn sáng
b. Dùng NC để tạo ra dòng điện: - Dùng NC vĩnh cửu: Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi ta đưa một cực của nam châm lại
gần hay ra xa một đầu cuộn dây đó hoặc ngược lại- Dùng NC điện: Dòng điện xuất hiện ở cuộn dây dẫn kín trong thời gian đóng hoặc ngắt mạch điện của
NC điện, nghĩa là trong thời gian dòng điện của NC điện biến thiên.c. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện. Dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
- Có thể dùng 2 đèn LED mắc song song ngược chiều vào 2 đầu cuộn dây để phát hiện sự đổi chiều của dòng điện cảm ứng, vì đèn LED chỉ sáng khi dòng điện chạy qua đèn theo 2 chiều xác định.
2. Dòng điện xoay chiều:- Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn
dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm chuyển sang tăng. Dòng điện luân phiên đổi chiều gọi là dòng điện xoay chiều.
- Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm hay cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều
3. Máy phát điện xoay chiều:- Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn. Một trong hai bộ phận đó
đứng yên gọi là stato, bộ phận còn lại quay gọi là rôto.- Có hai loại máy phát điện xoay chiều:
+ Loại 1: Khung dây quay (Rôto) thì có thêm bộ góp (hai vành khuyên nối với hai đầu dây, hai vành khuyên tì lên hai thanh quét, khi khung dây quay thì vành khuyên quay còn thanh quét đứng yên). Loại này chỉ khác động cơ điện một chiều ở bộ góp (cổ góp). Ở máy phát điện một chiều là hai bán khuyên tì lên hai thanh quét.
+ Loại 2: Nam châm quay (nam châm này là nam châm điện)_Rôto
12
S N
+
.
A
S ND
.OS N
+
.
O.
.
+.S N
- Khi rôto của máy phát điện xoay chiều quay được 1vòng thì dòng điện do máy sinh ra đổi chiều 2 lần. Dòng điện không thay đổi khi đổi chiều quay của rôto.
- Máy phát điện quay càng nhanh thì HĐT ở 2 đầu cuộn dây của máy càng lớn. Tần số quay của máy phát điện ở nước ta là 50Hz.
4. Các tác dụng của dòng điện xoay chiều – Đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.- Dòng điện xoay chiều có tác dụng như dòng điện một chiều: tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng
từ …- Lực điện từ (tác dụng từ) đổi chiều khi dòng điện đổi chiều.- Dùng ampe kế và vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC (hay ~) để đo giá trị hiệu dụng của CĐDĐ và HĐT
xoay chiều. Khi mắc ampe kế và vôn kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều không cần phân biệt chốt (+) hay (-)..
- Các công thức của dòng điện một chiều có thể áp dụng cho các giá trị hiệu dụng của cường độ và HĐT của dòng điện xoay chiều
5. Truyền tải điện năng đi xa:- Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa
nhiệt trên đường dây.- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai
đầu dây dẫn2P .R
Php 2U=
- Để giảm hao phí trên đường dây truyền tải điện năng đi xa ta có các phương án sau:+ Tăng tiết diện dây dẫn (tốn kém)+ Chọn dây có điện trở suất nhỏ (tốn kém)+ Tăng hiệu điện thế (thường dùng)
- Khi truyền tải điện năng đi xa phương án làm giảm hao phí hữu hiệu nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn bằng các máy biến thế.
6. Máy biến thế- Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì ở hai đầu của
cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.- Không thể dùng dòng điện một chiều không đổi (dòng điện một chiều) để chạy máy biến thế được.- Tỉ số hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây đó.
U n1 1U n2 2
=
- Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp (đầu vào) lớn hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp (đầu ra) máy gọi là máy hạ thế. Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp thì gọi là máy tăng thế.
- Ở 2 đầu đường dây tải điện về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế để giảm hao phí về nhiệt trên đường dây tải, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế xuống bằng HĐT định mức của các dụng cụ tiệu thụ điện.
II. Bài tập vận dụng:Bài 1: a) Người ta có thể dung máy biến thế để tăng hay giảm dòng điện không đổi được hay không? Tại sao?
a) Trong nhà có một máy biến thế tăng thế từ 110V lên 220V. Có thể dung máy này để hạ thế từ 220V xuống 110V được không? Vì sao?Bài 2: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có số vòng là 12 000 vòng. Muốn dung để hạ thế từ 6kV xuống 220V thì cuộn thứ cấp phải có số vòng là bao nhiêu?Bài 3: Người ta cần truyền tải 100kW đi xa 90km, với điều kiện hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây không vượt quá 2% công suất điện cần truyền đi. Người ta dung dây dẫn bằng đồng có điện trở suất và khối lượng riêng lần lượt là 1,7.10Ωm và 8800kg/m. Tính khối lượng của dây dẫn khi truyền điện năng dưới hiệu điện thế U = 6kV.
Bài 7: HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - THẤU KÍNH HỘI TỤ
III. Một số kiến thức lý thuyết:
1- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.- Hiện tượng khúc xạ là hiện tượng tia sáng truyền từ môi
trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường.
Trong hình vẽ:
13
- SI là tia tới- IK là tia khúc xạ- PQ là mặt phân cách- NN’ là pháp tuyến- ·SIN =i là góc tới
- ·KIN '=r là góc khúc xạ- Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ
hơn góc tới. Ngược lại, khi tia sáng truyền từ các môi trường trong suốt khác sang không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
2- Thấu kính hội tụ:a) Đặc điểm của thấu kính hội tụ:
- Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa. kí hiệu trong hình vẽ:
- Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính.
- Dùng thấu kính hội tụ quan sát dòng chữ thấy lớn hơn so với khi nhìn bình thường.- Trong đó: ∆ là trục chính
F, F’ là hai tiêu điểmO là quang tâm
OF=OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kínhb) Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ:(1): Tia tới đi qua quang tâm thì tia ló tiếp tục đi thẳng (không bị khúc xạ) theo phương của tia tới.(2): Tia tới song song với trục chính thì tia ló đi qua tiêu
điểm.(3): Tia tới đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.c) Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ:- Nếu d<f cho ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật- Nếu d=f không cho ảnh- Nêu f<d<2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và lớn hơn vật- Nếu d=2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và bằng vật- Nếu d>2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật.d) Dựng ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ:- Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính), chỉ
cần dựng ảnh B’ của B bằng cách vẽ đường truyền của hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính là ta có ảnh A’ của A.
e) Công thức của thấu kính hội tụ
- Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: h d
h ' d '=
- Quan hệ giữa d, d’ và f: 1 1 1
f d d '= + nếu là ảnh ảo thì
1 1 1
f d d '= −
- Trong đó: d là khoảng cách từ vật đến thấu kính d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kínhf là tiêu cự của thấu kính h là chiều cao của vậth’ là chiều cao của ảnh
IV. Bài tập vận dụng:Bài 1: Một người đặt mắt ở điểm M quan sát đáy bể nước như hình bên. Khi đổ nước đầy bể thì nhìn thấy hòn đá N ở đáy bình; khi xả hết nước trong bể thì không nhìn thấy hòn đá nữa. Em hãy giải thích tại sao?Bài 2: Đặt một vật sáng AB = 1cm có dạng một mũi tên trên trục chính và vuông góc với trục chính của một TKHT có tiêu cự f = 12cm (A nằm trên trục chính). Dựng ảnh A’B’ của AB tạo bởi thấu kính; tính độ cao của ảnh và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính trong các trường hợp:
a. Vật AB nằm cách thấu kính một khoảng OA = 8cm;b. Vật AB nằm cách thấu kính một khoảng OA = 16cm;c. Vật AB nằm cách thấu kính một khoảng OA = 28cm;
14
N
M
Bài 3: Vật AB đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một TKHT cho ảnh A’B’ như hình vẽ.a. Thấu kính là thấu kính loại gì? Vì sao?b. Bắng cách vẽ hãy xác định quang tâm, các tiêu điểm của thấu kính.
Bài 4: Đặt điểm sáng A nằm trên trục chính và ngoài khoảng tiêu cự của một TKHTH. Hãy dựng ảnh A’ của A và cho biết A’ là ảnh thật hay ảnh ảo?Bài 5: Cho SI là tia tới và IK là tia ló qua thấu kính, xx’ là trục chính của thấu kính. Bằng cách vẽ hãy xác định các tiêu điểm của thấu kính.
Bài 8: THẤU KÍNH PHÂN KỲ
I. Một số kiến thức lý thuyết:1) Đặc điểm của thấu kính phân kì:
- Thấu kính phân kì có phần rìa dày hơn phần giữa kí hiệu trong vẽ hình:
- Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì.- Dùng thấu kính phân kì quan sát dòng chữ thấy nhỏ hơn so với khi
nhìn bình thường.- Trong đó: ∆ là trục chính
F, F’ là hai tiêu điểmO là quang tâmOF=OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính
2) Đường truyền của hai tia sáng đặc biệt qua thấu kính phân kì:
(1): Tia tới song song với trục chính thì tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm.
(2): Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.(3): Tia tới đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính (tia này đặc biệt khác với thấu kính hội tụ)
3) Ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì:- Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm
trong khoảng tiêu cự của thấu kính.- Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.- Nếu đưa vật ra xa thấu kính nhưng theo phương song song với trục chính thì ảnh nhỏ dần và xa thấu kính
dần.- Vật đặt sát thấu kính cho ảnh ảo bằng vật.4) Dựng ảnh tạo bởi thấu kính phân kì: Tương tự như dựng ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ.5) Công thức của thấu kính phân kì
- Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: h d
h ' d '=
- Quan hệ giữa d, d’ và f: 1 1 1f d ' d= −
- Trong đó: d là khoảng cách từ vật đến thấu kính d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kínhf là tiêu cự của thấu kính h là chiều cao của vật h’ là chiều cao của ảnh
Chứng minh:
15
B’
A’
B
A (∆)
Sx x’
I
KO
Giả sử một vật sáng AB có dạng một mũi tên đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một TKPK cho ảnh A’B’ như hình vẽ
Ký hiệu các điểm như hình vẽ. Ta có:
∆A’B’O ∽ ∆ABO ⇒ = (1);
∆A’B’F ∽ ∆OIF ⇒ = (2);Mà AB = OI (3). Từ (1), (2), (3) suy ra: = hay = suy ra: = 1 - . Chia cả hai vế cho A’O ta được: = - . Đặt AO = d; A’O = d’; OF = f, ta có: = + (đpcm).
II. Bài tập vân dụng:Bài 1: Cho SI là tia tố và IK là tia ló qua thấu kính, xx’ là trục chính của TKPK. Bằng cách vẽ, hãy xác định các tiêu điểm của thấu kính
Bài 2: Cho một vật sáng S đặt trước một TKPK có trục chính ∆ và các tiêu điểm của nó. Hãy dựng ảnh S’ của S tạo bởi thấu kính trong các trường hợp S nằm trên trục chính và S nằm ngoài trục chính của thấu kính và trong các trường hợp đó hãy nêu tính chất ảnh. Bài 3: Trên hình vẽ sau biết ∆ là trục chính của một thấu kính, A’B’ là ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính (AB vuông góc với trục chính).
a. A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Thấu kính là thấu kính loại gì? Tại sao?b. Bằng cách vẽ hãy xác định quang tâm và các tiêu điểm của thấu kính.
Bài 4: Cho thấu kính phân kỳ có trục chính (∆), quang tâm O và các tiêu điểm F và F’.Đặt vật sáng AB trước thấu kính như hình vẽ.
a. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính và nêu tính chất của ảnh.b. Hãy tính độ cao của ảnh và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính biết khoảng cách từ vật đến quang
tâm O là 6cm, tiêu cự của thấu kính f = 3cm và độ cao của ảnh A’B’ = 2,7cm.
. .B
A
B’
A’
I
OF F’
(∆)
S
I
Ox x’
O (∆)
A
B
. .F F’
16
K
(∆) A
B
A’
B’
