 I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Cũng cố kiến thức về định luật Ôm, công suất, hiệu suất của một nguồn điện. 2. Kỹ năng: - Nắm được phương pháp chung về giải bài toán mạch điện toàn mạch (Bài toán thuận) - Xác định , tính điên trở mạch ngoài - Vận dụng hơp lý công thức định luật Ôm tính hiệu điện thế, cường độ dòng điện mạch ngoài,mạch nhánh - Xác định công suất tiêu thụ mạch ngoài P, của nguồn , hiệu suất nguồn H II. CHUẨN BỊ: HS: - Ôn tập các kiến thức liên quan - Bảng hoạt động nhóm GV: - Chuẩn bị bài tập cơ bản, bài tập tổng quát của chuyên đề. - Chuẩn bị trước những khó khăn mà học sinh thường mắc phải trong quá trình giải bài tập. Bạn đang xem tài liệu "Chuyên đề Vật lý 11 phương pháp giải bài toán mạch điện toàn mạch", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên GV: Trịnh Văn Cường Ngày soạn: 14/10/2010 Tổ Lý- Tin Ngày dạy: 21/10/2010 CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 11 PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN MẠCH ĐIỆN TOÀN MẠCH MỤC TIÊU Kiến thức: Cũng cố kiến thức về định luật Ôm, công suất, hiệu suất của một nguồn điện. Kỹ năng: Nắm được phương pháp chung về giải bài toán mạch điện toàn mạch (Bài toán thuận) Xác định , tính điên trở mạch ngoài Vận dụng hơp lý công thức định luật Ôm tính hiệu điện thế, cường độ dòng điện mạch ngoài,mạch nhánh Xác định công suất tiêu thụ mạch ngoài P, của nguồn , hiệu suất nguồn H CHUẨN BỊ: HS: - Ôn tập các kiến thức liên quan Bảng hoạt động nhóm GV: - Chuẩn bị bài tập cơ bản, bài tập tổng quát của chuyên đề. Chuẩn bị trước những khó khăn mà học sinh thường mắc phải trong quá trình giải bài tập. PHƯƠNG PHÁP: Tổ chức hoạt động nhóm dưới sự hướng dẫn của giáo viên IV: HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp. Kiểm tra bài cũ: Kết hợp cùng bài mới Hoạt động dạy học A: Phương pháp giải chung Đọc kỹ đề, xác định và phân tích đề ra và các yêu cầu của bài tập, đổi đơn vị. Tính , vẽ sơ đồ mạch điện nếu cần thiết. Nhận dạng cách mắc nguồn điện.Tính Nhận dạng cách mắc điện trở mạch ngoài.Tính Vận dụng hợp lý các công thức định luật Ôm, và các công thức tính công suất, hiệu suất để xác định các yêu cầu của đề bài. Nhận xét tính hợp lý và kết quả của bài toán Các công thức liên quan: ; ; ; ; ; ; B.Bài tập Hoạt động I:(15 phút)Tìm hiểu phương pháp giải và các biểu thức liên quan Hoạt động II: (10 phút) Giải bài tập mẫu. BT1: Cho mạch điện như hình vẽ: ;;;; Xác định điện trở tương đương mạch ngoài? Xác định cường độ dòng điện chạy trong mạch chính, hiệu điện thế mạch ngoài? Xác định cường độ dòng điện chạy qua R1? Giải R` R2 R3 ,r Điện trở tương đương mạch ngoài Dòng điện chạy trong mạch chính. Áp dụng biểu thức định luật Ôm toàn mạch. c.Dòng điện chạy qua Khó khăn học sinh thường gặp Hướng dẫn khác phục 1.Nhầm lẫn tính : hoặc .. 2. Viết sai biểu thức định luật Ôm toàn mạch: hoặc . 3.Nhầm lẫn và 4.Không xác định được Phân tích, nhận dạng mạch ngoài . Vận dụng Viết chính xác định luật Ôm toàn mạch: Hiệu điện thế mạch ngoài: 4. Vận dụng đặc điểm doạn mạch mắc song song: Hoạt động III: (17 phút) Bài tập cũng cố. BT2: Cho mạch điện nhv ;;;; Khi thì đèn sáng như thế nào? Tính công suất của bộ nguồn, và hiệu suất bộ nguồn trong trường hợp trên. A B R1 R3 Ñ1 ,r Giải ; Bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng: n = m=2. Điện trở tương đương trên đọan AB Điện trở mạch ngoài Dòng điện chạy trong mạch chính. Dòng điện chạy qua đèn Vìđèn sáng yếu Công suất bộ nguồn Hiệu suất bộ nguồn Khó khăn học sinh thường gặp Hướng dẫn khác phục 1.Tính sai, hoặc không tính của thiết bị điện nếu có 2. Khó khăn trong việc phân tích, nhận dạng cách mắc các nguồn, tính 3. Khó khăn trong việc phân tích, nhận dạng cách mắc các điện trở trong mạch phức tap, tính sai 4. Viết sai biểu thức định luật Ôm toàn mạch có chứa nguồn hoặc . 5.Nhầm lẫn và 6.Không xác định được 1. Xác định của thiết bị điện nếu có: ; 2.Nhận dạng, phân tích cách mắc bộ nguồn, vận dụng chính xác công thức tínhtương ứng. ; (số điện trở trên mỗi dãy, n số dãy) 3.Phân tích, nhận dạng mạch ngoài.Vận dụng hợp lý các công thức tính điện trở tương đương của từng đoạn mạch nhánh nhỏ rồi lớn dần 4.Viết chính xác định luật Ôm toàn mạch chứa nguồn: 5.Hiệu điện thế mạch ngoài: 6. Vận dụng đặc điểm doạn mạch mắc song song: Hoạt động IV: Cũng cố, dặn dò và ra BT về nhà. Phương pháp chung giải bài toán mạch điện toàn phần. Dặn dò, cho BT về nhà V: RÚT KINH NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ Tài liệu đính kèm:
13:40:0913/10/2019 Bài viết này sẽ hệ thống các phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch trong đó mạch điện có thể chỉ gồm một nguồn cùng các điện trở mắc nối tiếp, điện trở mắc nối tiếp bóng đèn, song song bóng đèn hay mạch gồm nhiều nguồn mắc hỗn hợp đối xứng,... I. Những lưu ý trong phương pháp giải toán toàn mạch 1. Toàn mạch là mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r, hoặc gồm nhiều nguồn điện được ghép thành bộ nguồn có suất điện động ξb, điện trở trong rb và mạch ngoài gồm các điện trở. → Cần phải nhận dạng loại bộ nguồn và áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn. 2. Mạch ngoài của toàn mạch có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn được coi như các điện trở (ví dụ như các bóng đèn dây tóc) nối liền hai cực của nguồn điện. → Cần phải nhận dạng và phân tích xem các điện trở này được mắc với nhau như thế nào (nối tiếp hay song song). Từ đó áp dụng định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch tương ứng cũng như tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch và của mạch ngoài. 3. Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch để tính cường độ dòng điện mạch chính, suất điện động của nguồn điện hay của bộ nguồn, hiệu điện thế mạch ngoài, công và công suất của nguồn điện, điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch,... mà bài toán yêu cầu. 4. Các công thức cần sử dụng:
II. Bài tập ví dụ một số dạng toán toàn mạch * Bài tập 1: Một mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 6 V và có điện trở trong r = 2Ω, các điện trở R1= 5Ω, R2 = 10Ω và R3= 3 Ω. 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. ° Hướng dẫn giải: - Mạch gồm 3 điện trở mắc nối tiếp (R1 nối tiếp R2 nối tiếp R3). a) Điện trở mạch ngoài là: RN = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 + 3 = 18 (Ω). b) Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch, ta có: - Cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện là:
⇒ Hiệu điện thế mạch ngoài là: U = I.RN = 0,3.18 = 5,4 (V). c) Áp dụng định luật Ôm, hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở R1 là: U1 = I.R1 = 0,3.5 = 1,5 (V). * Bài tập 2: Một mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 12,5 V và có điện trở trong r = 0,4 Ω; bóng đèn Đ1 có ghi số 12V – 6W ; bóng đèn Đ2 loại 6 V – 4,5 W; Rb là một biến trở. a) Chứng tỏ rằng khi điều chỉnh biến trở Rb có trị số là 8 Ω thì các đèn Đ1 và Đ2 sáng bình thường. b) Tính công suất Png và hiệu suất H của nguồn điện khi đó. ° Hướng dẫn giải: - Mạch gồm Đ1 song song (Rb nối tiếp Đ2) hay viết gọn Đ1//(Rb nt Đ2). a) Điện trở của mỗi đèn là: - Khi Rb = 8(Ω) thì ta có: R2b = R2 + Rb = 8 + 8 = 16(Ω) ⇒ Điện trở tương đương của mạch khi đó là:
⇒ Hiệu điện thế mạch ngoài là: UN = I.RN = 1,25.9,6 = 12 (V). ⇒ Cường độ dòng điện trong mạch chính là: - Cường độ dòng điện trong mỗi nhánh là: - Cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: IĐ1 = I1 = 0,5 (A). IĐ2 = I2b = 0,75 (A). - Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn là: - Như vậy ta thấy khi Rb = 8(Ω) thì cường độ dòng thực tế qua mỗi bóng đèn bằng với cường độ định mức của mỗi bóng, do đó các đèn sáng bình thường. b) Công suất của nguồn điện khi đó là Png = ξ.I = 12,5.1,25 = 15,625 (W). ⇒ Hiệu suất là H = (Un/ξ).100% = (12/12,5).100% = 0,96.100% = 96%. * Bài tập 3: Có tám nguồn điện cùng loại với cùng suất điện động E = 1,5 V và điện trở trong r = 1 Ω. Mắc các nguồn này thành bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song để thắp sáng bóng đèn loại 6V – 6W. Coi rằng bóng đèn có điện trở như khi sáng bình thường. a) Vẽ sơ đồ mạch điện kín gồm bộ nguồn và bóng đèn mạch ngoài. b) Tính cường độ I của dòng điện thực sự chạy qua bóng đèn và công suất điện P của bóng đèn khi đó. c) Tính công suất Pb của bộ nguồn, công suất Pi của mỗi nguồn trong bộ nguồn và hiệu điện thế Ui giữa hai cực của mỗi nguồn đó. ° Hướng dẫn giải: a) Vẽ sơ đồ mạch điện gồm hai dãy mắc song song, mỗi dãy gồm có 4 nguồn điện mắc nối tiếp như sau: - Điện trở trong của bộ nguồn điện là: - Điện trở của bóng đèn là: - Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch, ta có cường độ dòng điện chạy qua đèn là:
- Công suất của bóng đèn là: P = I2.R = (0,75)2.6 = 3,375 (W). c) Công suất của bộ nguồn là: Png = ξ.I = 6.0,75 = 4,5 (W); - Do các nguồn giống nhau nên công suất của mỗi nguồn là: Pi = Png/8 = 4,5/8 = 0,5625 (W); - Cường độ dòng điện qua mỗi nguồn là: Ii = I/2 = 0,75/2 = 0,375(A). ⇒ Hiệu điện thế Ui giữa hai cực của mỗi nguồn: Ui = ξ - I.r = 1,5 – 0,375.1 = 1,125 (V). III. Một số Bài tập vận dụng phương pháp giải bài toán toàn mạch * Bài 1 trang 62 SGK Vật Lý 11: Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.3, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 6V và có điện trở trong không đáng kể. Các điện trở R1 = R2 = 30Ω, R3 = 7,5Ω: b)Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở mạch ngoài. ° Lời giải bài 1 trang 62 SGK Vật Lý 11: a) Các điện trở mạch ngoài được mắc song song nhau(R1//R2//R3) , ta có:
b) Do nguồn điện có điện trở trong không đáng kể và 3 điện trở mắc sóng song nên hiệu điện thế hai đầu nguồn điện và mỗi điện trở là: U1 = U2 = U3 = U = ξ = 6V. ⇒ Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:
- Kết luận: a) RN = 5Ω; I1 = 0,2A; b) I2 = 0,2A; I3 = 0,8A; * Bài 2 trang 62 SGK Vật Lý 11: Cho mạch điện có sơ đồ như hình dưới, trong đó các ắc quy có suất điện động ξ1 = 12V; ξ2 = 6V và có điện trở không đáng kể. Các điện trở R1 = 4Ω; R2 = 8Ω b) tính công suất tiêu thụ điện của mỗi điện trở. c) Tính công suất của mỗi ắc quy và năng lượng mà mỗi ắc quy cung cấp trong 5 phút. ° Lời giải bài 2 trang 62 SGK Vật Lý 11: a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch. - Do 2 nguồn điện mắc nối tiếp nên suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp: ξb = ξ1 + ξ2 = 12 + 6 = 18 (V). - Ta cũng thấy 2 điển trở R1 và R2 được mắc nối tiếp nên điện trở tương đương của mạch ngoài gồm hai điện trở mắc nối tiếp là: RN = R1 + R2 = 4 + 8 = 12(Ω). - Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch, ta có:
b) Vì 2 điện trở ghép nối tiếp với nguồn nên I1 = I2 = I = 1,5A ⇒ Công suất tiêu thụ của mỗi điện trở R1, R2 tương ứng là: P1 = R1. I12 = 4. 1,52 = 9(W); P2 = R2 .I22 = 8. 1,52 = 18(W); c) Công suất của mỗi ắc quy cung cấp : Png(1) = ξ1.I = 12.1,5 = 18(W) Png(2) = ξ2.I = 6.1,5 = 9(W) - Năng lượng mỗi ắc quy cung cấp trong 5 phút: Wng(1) = Png(1).t = 18.5.60 = 5400J Wng(2) = Png(2).t = 9.5.60 = 2700J - Kết luận: a) I = 1,5A; b) P1 = 9W; P2 = 18W; c) Png(1) = 18W; Png(2) = 9W; Wng(1) = 5400J; Wng(2) = 2700J. * Bài 3 trang 62 SGK Vật Lý 11: Cho mạch điện có sơ đồ như hình dưới. trong đó nguồn điện có suất điện động E = 12V và điện trở trong r = 1,1Ω; điện trở R = 0,1Ω. b) Điện trở x phải có trị số là bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở điện trở này là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó. ° Lời giải bài 3 trang 62 SGK Vật Lý 11: a) Tính điện trở x để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất. - Mạch ngoài gồm điện trở R mắc nối tiếp với điển trở x, nên ta có điện trở tương đương là: RN = R + x = (0,1 + x) (Ω). - Cường độ dòng điện trong mạch: - Công suất tiêu mạch ngoài là:
- Như vậy, để công suất P lớn nhất (Pmax) thì mẫu số phải là nhỏ nhất (min), tức là:
- Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho 2 số dương Dấu "=" xảy ra khi - Khi đó, giá trị cực đại của công suất mạch ngoài là: b) Công suất tiêu thụ trên điện trở x:
- Để công suất Px đạt giá trị lớn nhất thì mẫu thức phải nhỏ nhất, tức là: - Áp dụng đẳng thức Cô-si cho hai số dương Dấu "=" xảy ra khi, - Khi đó, giá trị công suất lớn nhất là: |
