Bài 10. ĐOẠN MẠCH CHỨA NGUỒN ĐIỆN. GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1. Bộ nguồn nối tiếp

• Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp với nhau.

• Suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ.

• Điện trở trong $r_{b}$ của bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ.

$r_{b}$ = $r_{1}$ + $r_{2}$ + ... + $r_{n}$.

• Trong trường hợp riêng, nếu n nguồn điện có cùng suất điện động và điện trở trong r được ghép nối tiếp thì bộ nguồn này có suất điện động và điện trở trong là:

2. Bộ nguồn song song

• Bộ nguồn song song là bộ nguồn n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau.

Ta có:

B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Hiểu và viết được các công thức biểu thị mối quan hệ giữa hiệu điện thế, cường độ dòng điện và suất điện động của nguồn.

2. Nếu biểu diễn U theo I, ta có thể có biểu thức tổng quát và quy ước như sau:

- Khi tính từ A đến B gặp cực dương của nguồn điện trước thì trước là dấu cộng và ngược lại.

- Khi tính từ A đến B theo chiều dòng điện thì trước I là dấu cộng và ngược lại

(Còn $R_{AB}$ là điện trở tương đương của đoạn mạch AB, bao gồm điện trở trong của nguồn)

3. Nếu biểu diễn I phụ thuộc U, ta có thể có biểu thức tổng quát và quy ước như sau:

Trước là dấu cộng khi dòng điện đi ra từ cực dương của nguồn và ngược lại.

(Lưu ý là chiều dòng điện phải đi từ A đến B và $R_{AB}$ là điện trở của đoạn mạch AB, bao gồm điện trở trong của nguồn)

4. Hiểu và vận dụng được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn gồm các nguồn ghép nối tiếp, song song, hoặc ghép kiểu hỗn hợp đối xứng.

C. ĐỀ BÀI TẬP

Chọn phương án đúng.

Bài 1

Cho mạch điện như hình vẽ.

Công thức nào sau đây sai?

Bài 2

Khi có n nguồn giống nhau mắc nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong r. Công thức nào sau đây đúng?

Bài 3

Khi có n nguồn giống nhau mắc song song, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong r. Công thức nào sau đây đúng?

Bài 4

Khi bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm x dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy có y nguồn điện giống nhau nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong r. Công thức nào sau đây đúng?

Bài 5

Cho đoạn mạch như hình vẽ.

Biết = 6V; r = 0,5$\Omega$; R = 4,5$\Omega$; I = 1A và có chiều như hình vẽ. Ta có:

A. $U_{BA}$ = 1V

B. $U_{BA}$ = 11V

C. $U_{BA}$ = -11V

D. $U_{BA}$ = -1V

Bài 6

Cho đoạn mạch điện như hình vẽ.

$U_{AB}$ = 3V; = 9V; r = 0,5$\Omega$

$R_{1}$ = 4,5$\Omega$; $R_{2}$ = 7$\Omega$

Chiều dòng điện như hình vẽ, ta có:

A. I = 1A

B. I = 0,5A

C. I = 1,5A

D. I = 2A

Bài 7

Cho mạch điện như hình vẽ.

Ba pin giống nhau mắc nối tiếp, mỗi pin có = 2V và r = 0,5$\Omega$. Điện trở mạch ngoài R = 10,5$\Omega$.

Ta có:

A. $U_{AB}$ = 5,25V

B. $U_{AB}$ = -5,25V

C. $U_{AB}$ = 10,5V

D. $U_{AB}$ = -10,5V

Bài 8

Cho mạch điện như hình vẽ.

Bốn pin giống nhau mắc nối tiếp, mỗi pin có = 1,5V và r = 0,5$\Omega$. Các điện trở ngoài $R_{1}$ = 2$\Omega$; $R_{2}$ = 8$\Omega$.

Ta có:

A. $U_{MN}$ = -1,5V

B. $U_{MN}$ = 1,5V

C. $U_{MN}$ = 4,5V

D. $U_{MN}$ = -4,5V

Bài 9

Cho mạch điện như hình vẽ.

Ba pin giống nhau, mỗi pin có = 6V; r = 1,5$\Omega$

Điện trở mạch ngoài R = 11,5$\Omega$.

Ta có:

A. $U_{MN}$ = 5,75V

B. $U_{MN}$ = -5,75V

C. $U_{MN}$ = 11,5V

D. $U_{MN}$ = -11,5V

Bài 10

Cho mạch điện như hình vẽ.

Tính cường độ dòng điện qua mạch và công suất mạch ngoài, công suất của bộ nguồn.

Bài 11

$e_{1}$ = $e_{2}$ = $e_{3}$ = 3V

$r_{1}$ = $r_{2}$ = $r_{3}$ = 1$\Omega$

$R_{1}$ = $R_{2}$ = $R_{3}$ = 5$\Omega$

$R_{4}$ = 10$\Omega$

Tính:

1. Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

2. Hiệu điện thế giữa N và M.

Bài 12

Có mạch điện như hình vẽ.

3 pin giống nhau, mỗi pin có = 6V; r = 0,3$\Omega$

Điện trở R = 5,9$\Omega$

Tính:

1. Hiệu điện thế hai đầu bộ nguồn.

2. Cường độ dòng điện qua một pin.

3. Công suất của bộ nguồn và công suất một pin.

Bài 13

Hai nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn điện có suất điện động và điện trở trong r. Vôn kế V và ampe kế A lí tưởng. Khóa K có điện trở không đáng kể.

- Khi K mở, V chỉ 6V.

- Khi K đóng, V chỉ 5,5V và ampe kế chỉ 1A.

Tính:

1., r

2. Công suất mạch ngoài khi K đóng.

Bài 14

Có 6 nguồn giống nhau, 1 nguồn có suất điện động = 2V; điện trở trong r = 0,5$\Omega$.

Điện trở của ampe kế A khóa K không đáng kể. $R_{1}$ = 12$\Omega$; khi K mở ampe kế chỉ $\large \frac{24}{27}$A. Tính số chỉ A khi K đóng.

Bài 15

Có 12 nguồn giống nhau, 1 nguồn có suất điện động , điện trở trong r = 0,5$\Omega$. Điện trở R = 13$\Omega$. Tính hiệu điện thế giữa M và B.

Bài 16

Cho mạch điện như hình vẽ. Đ$_{1}$ (6V-3W); Đ$_{2}$ (3V-1,5W); 6 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có = 1,5V; r = 0,1$\Omega$.

1. Tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

2. $R_{2}$ là biến trở, chỉnh $R_{2}$ để các đèn sáng bình thường. Tính hiệu điện thế hai đầu bộ nguồn và giá trị của $R_{1}$, $R_{2}$.

3. Từ giá trị $R_{2}$ ở câu 2, nếu giảm $R_{2}$ thì độ sáng đèn Đ$_{1}$ có thay đổi không, tại sao?

Bài 17

Cho một bộ nguồn gồm 8 pin giống nhau mắc như hình vẽ. Mỗi pin có = 2,25V và r = 0,5$\Omega$. Hai đèn Đ$_{1}$ (6V-3W); Đ$_{2}$ (6V-6W); x là biến trở, R vôn kế có $R_{V}$ rất lớn, ampe kế có $R_{a}$ $\approx$ 0.

1. Tìm suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

2. Tìm số chỉ V khi K mở.

3. Đóng K, điều chỉnh x cho các đèn sáng bình thường. Tìm:

a) Chỉ số V và A

b) Công suất tiêu thụ của mạch

c) Hiệu suất của bộ nguồn

d) Giá trị của x

D. HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1

⇒ chọn C.

Bài 2

Ta có ; $r_{b}$ = nr ⇒ chọn C.

Bài 3

⇒ chọn B.

Bài 4

Ta có

⇒ chọn B.

Bài 5

Ta có

Bài 6

Ta có với $U_{BA}$ = - $U_{AB}$ = -3V

⇒ -3 = 9 - I(0,5 + 4,5 + 7) = 9 - 12I

⇒ I = 1A ⇒ chọn A.

Bài 7

⇒ I = $\large \frac{6}{12}$ = 0,5A ⇒ $U_{AB}$ = IR = 5,25V

⇒ chọn A.

Bài 8

Ta có

R = $R_{1}$ + $R_{2}$ = 10$\Omega$

⇒ I = $\large \frac{6}{10+2}$ = 0,5A

Bài 9

Bài 10

Suất điện động và điện trở trong bộ nguồn:

Cường độ dòng điện qua mạch:

Công suất mạch ngoài:

Công suất bộ nguồn:

Bài 11

1. Ta có

Điện trở trong của bộ nguồn:

Điện trở tương đương:

Cường độ dòng điện:

Hiệu điện thế giữa M và N:

Bài 12

1. Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

Cường độ dòng điện qua R:

Hiệu điện thế hai đầu bộ nguồn:

2. Cường độ dòng điện qua 1 pin:

3. Công suất bộ nguồn:

Công suất 1 pin:

Bài 13

Vôn kế V chỉ hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài U = $e_{b}$ - $r_{b}$.I

1. + Khi K mở, V chỉ $U_{m}$ = 6V

Do hai nguồn giống nhau mắc song song nên

+ Khi K đóng, V chỉ U = 5,5V và A chỉ I = 1A.

2. Ta có: = UI = 5,5.1 = 5,5W

Bài 14

+ Khi K mở, mạch ngoài chỉ có $R_{2}$ ampe kế chỉ

+ Khi K đóng, điện trở mạch ngoài là:

Ampe kế A chỉ:

Bài 15

- Suất điện động và điện trở trong bộ nguồn:

- Cường độ dòng điện qua R là:

Hiệu điện thế giữa M và B:

Bài 16

1.

2) Do các đèn sáng bình thường nên:

Vậy hiệu điện thế hai đầu bộ nguồn là:

Hiệu điện thế 2 đầu $R_{1}$ là:

Hiệu điện thế hai đầu $R_{2}$ là

Khi $R_{2}$ giảm thì $R_{N}$ giảm nên tăng, suy ra $U_{1}$ = I$R_{1}$ tăng và giảm.

Mà $U_{AB}$ = $U_{N}$ - $U_{1}$ ⇒ $U_{AB}$ giảm nên đèn Đ$_{1}$ sáng yếu hơn.

Bài 17

2. Khi K mở, V chỉ

3. a) Do các đèn sáng bình thường nên:

+ Ampe kế chỉ I = $I_{1}$ + $I_{2}$ = 1,5A

+ Vôn kế V chỉ

b) Công suất tiêu thụ của toàn mạch (cũng là công suất tiêu thụ của nguồn là)

c) Hiệu suất bộ nguồn là:

d) Hiệu điện thế hai đầu điện trở x là:

$U_{x}$ = $U_{N}$ - $U_{d}$ = 7,5 - 6 = 1,5V

Giá trị của x là: