Đoạn mạch chứa nguồn điện. Ghép các nguồn điện thành bộ

ctvdehoctot1 | 3 năm trước | 453 lượt xem | Giải Bài Tập Vật Lý 11

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

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

• Đối với mạch điện có nguồn phát (nguồn phát là nguồn có dòng điện đi từ cực dương ra)

$U_{AB}$ + $\xi$ = I(R + r)

• Đối với đoạn mạch điện vừa có nguồn phát vừa có nguồn thu

$U_{AB}$ + $\xi _{1}$ - $\xi _{2}$ = I(R + $r _{1}$ + $r _{2}$)

$\xi _{1}$: nguồn phát

$\xi _{2}$: nguồn thu

• Ghép thành bộ nguồn

* Ghép nối tiếp

$\xi _{b}$ = $\xi _{1}$ + $\xi _{2}$ + $\xi _{3}$ + $\xi _{4}$ + $\xi _{5}$

$r _{b}$ = $r _{1}$ + $r _{2}$ + $r _{3}$ + $r _{4}$ + $r _{5}$

* Ghép song song (các nguồn đều giống nhau)

$\xi _{b}$ = $\xi$

$r _{b}$ = $\large \frac{r}{5}$

* Ghép hỗn tạp

$\xi _{b}$ = 3$\xi$

$r _{b}$ = $\large \frac{3r}{4}$

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều như thế nào?

Giải

Nếu đoạn mạch điện có chứa nguồn phát, chiều của dòng điện trong đoạn mạch có chiều đi từ bản cực dương của nguồn ra.

2. Trình bày các quan hệ đối với đoạn mạch chứa nguồn điện.

Giải

Nếu mạch điện có chứa nguồn phát (như hình vẽ), dòng điện đi từ cực dương của nguồn điện đi ra, ta có công thức của định luật Ôm như sau:

$U_{AB}$ + $\xi$ = I(R + r)

Nếu đoạn mạch chứa nguồn phát, vừa chứa nguồn thu

$U_{AB}$ + $\xi _{1}$ + $\xi _{2}$ - $\xi _{3}$ = I(R + $r _{1}$ + $r _{2}$ + $r _{3}$)

3. Trình bày cách ghép nguồn điện thành bộ nguồn nối tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trường hợp hãy viết công thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nó.

Giải

* Ghép nối tiếp:

$\xi _{b}$ = $\xi _{1}$ + $\xi _{2}$ + $\xi _{3}$ + ... + $\xi _{n}$

$r _{b}$ = $r _{1}$ + $r _{2}$ + $r _{3}$ + ... + $r _{n}$

* Ghép song song:

$\xi _{b}$ = $\xi$

$r _{b}$ = $\large \frac{r}{n}$

* Ghép hỗn tạp

$\xi _{b}$ = n$\xi$

$r _{b}$ = $\large \frac{nr}{m}$

4. Một acquy có suất điện động và điện trở trong $\xi$ = 6 V và r = 0,6$\Omega$. Sử dụng acquy này để thắp sáng bóng đèn có ghi 6 V - 3 W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai cực của acquy khi đó.

Giải

Điện trở của đèn: R = $\frac{U^{2}}{P}$ = $\frac{36}{3}$ = 12$\Omega$

Cường độ dòng điện chạy trong mạch (mạch kín)

I = $\frac{\xi }{R+r}$ = $\frac{6}{12,6}$ = 0,476 A

Hiệu điện thế giữa hai cực của ắc quy

$U_{AB}$ = I.R = 0,4761.12 = 5,713 V

Hay $U_{BA}$ = I.r = - 5,713 V

$U_{BA}$ = -$U_{AB}$ = 5,713 V

5. Hai nguồn có suất điện động và điện trở lần lượt là $\xi _{1}$ = 4,5V; $r _{1}$ = 3$\Omega$; $\xi _{2}$ = 3 V; $r _{2}$ = 2$\Omega$.

Mắc hai nguồn điện thành mạch điện kín như sơ đồ Hình 10.6.

Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế $U_{AB}$.

Giải

Cường độ dòng điện chạy trong mạch

I = $\large \frac{\xi _{1}+\xi _{2}}{r_{1}+r_{2}}$ = $\large \frac{4,5+3}{3+2}$ = $\large \frac{7,5}{5}$ = 1,5A

Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B ($U_{AB}$)

$U_{AB}$ = I$r_{2}$ - $\xi$ = 1,5.2 - 3 = 0 V

Hay $U_{BA}$ = I$r_{1}$ + $\xi$ = 1,5.3 - 4,5 = 0 V

6. Trong mạch điện có sơ đồ như Hình 10.7, hai pin có cùng suất điện động $\xi$ = 1,5V và điện trở trong 1$\Omega$. Hai bóng đèn giống nhau cùng ghi số trên đèn là 3 V – 0,75 W. Cho rằng hệ điện trở các đèn không đổi theo nhiệt độ.

a) Các đèn có sáng bình thường không? Vì sao?

b) Tính hiệu suất của bộ nguồn.

c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin.

d) Nếu tháo bớt một đèn thì đèn còn lại sáng mạnh hay yếu hơn so với trước đó? Tại sao?