Bài tập vận dụng Định luật Ôm và Công thức tính Điện trở dây dẫn - Vật lý 9 bài 11

16:18:3914/10/2019

Ở bài học trước các em đã biết điện trở dây dẫn phụ thuộc vào tiết diện của dây, chiều dài dây và vật liệu làm dây dẫn cùng công thức tính điện trở dây dẫn và định luật ôm.

Trong bài viết này, chúng ta cùng vận dụng Định luật Ôm, Công thức tính điện trở dây dẫn để giải một số bài tập cụ thể, qua đó giúp các em nắm vững nội dung lý thuyết và biết cách sử dụng định luật ôm đối với những đoạn mạch khác nhau.

I. Công thức định luật Ôm, Công thức điện trở dây dẫn

1. Công thức định luật ôm

• Công thức định luật Ôm: $small I=frac{U}{R}$

- Trong đó: U: Hiệu điện thế (V)

I: Cường độ dòng điện (A)

R: Điện trở dây dẫn (Ω)

• Công thức suy ra từ công thức định luật Ôm:

- Công thức tính Hiệu điện thế: small U=I.R;

- Công thức tính điện trở dây dẫn: $small R=frac{U}{I}$

2. Công thức U, I, R trong đoạn mạch nối tiếp

• Cường độ dòng điện trong mạch có 2 điện trở mắc nối tiếp: $small I=I_{1}=I_{2}$

• Hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch: $small U=U_{1}+U_{2}$

• Điện trở tương đương của đoạn mạch: $small R_{td}=R_{1}+R_{2}$

- Khi đó: Hiệu điện thế giữa 2 đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó:

$small frac{U_{1}}{U_{2}}=frac{R_{1}}{R_{2}}$

3. Công thức U, I , R trong đoạn mạch song song

• Cường độ dòng điện trong mạch có 2 điện trở mắc song song: $small I=I_{1}+I_{2}$

• Hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch: $small U=U_{1}=U_{2}$

• Điện trở tương đương của đoạn mạch: $small frac{1}{R_{td}}=frac{1}{R_{1}}+frac{1}{R_{2}}Rightarrow R_{td}=frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}+R_{2}}$

- Khi đó: Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó:

$small frac{I_{1}}{I_{2}}=frac{R_{2}}{R_{1}}$

4. Công thức tính điện trở dây dẫn

- Công thức: $small R= ho frac{l}{S}$

- Trong đó:

R: Điện trở dây dẫn (Ω)

ρ: Điện trở suất (Ωm)

l: Chiều dài dây dẫn (m)

S: Tiết diện dây dẫn (m²).

II. Bài tập vận dụng Định luật Ôm và Công thức tính điện trở dây dẫn

* Bài 1 trang 32 SGK Vật Lý 9: Một dây dẫn bằng nicrom dài 30m, tiết diện 0,3mm² được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.

° Lời giải bài 1 trang 32 SGK Vật Lý 9:

- Theo bài ra, ta có: Chiều dài dây l = 30m; tiết diện dây S = 0,3mm² = 0,3.10^-6m²; ρ = 1,1.10^-6Ω.m; Điện trở suất của nicrom là ρ = 1,1.10^-6Ω.m; Hiệu điện thế U = 220V;

- Theo Công thức tính điện trở dây dẫn, ta có:

$small dpi{100} small R= ho frac{l}{S}=1,1.10^{-6}.frac{30}{0,3.10^{-6}}=110(Omega )$

- Theo Định luật Ôm, ta có Cường độ dòng điện chay qua dây dẫn là: $small I=frac{U}{R}=frac{220}{110}=2(A)$

- Đáp số: R = 110(Ω); I = 2(A);

* Bài 2 trang 32 SGK Vật Lý 9: Một bóng đèn khi sáng hơn bình thường có điện trở R₁ = 7,5Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó là I = 0,6 A. Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12V như sơ đồ: bài 2 trang 32 sgk vật lý 9 a) Phải điều chỉnh biến trở có trị số điện trở R₂ là bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này có điện trở lớn nhất là R_b = 30Ω với cuộn dây dẫn được làm bằng hợp kim nikelin có tiết diện S = 1mm². Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này.

° Lời giải bài 2 trang 32 SGK Vật Lý 9:

- Theo bài ra, ta có: R_Đ = R₁ = 7,5Ω và I_Đ(đm) = I = 0,6A; đèn nối tiếp biến trở; U = 12V;

a) Đèn sáng bình thường

♦ Cách 1: Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải đúng là 0,6 A. Khi ấy điện trở tương đương của mạch là:

$small R_{td}=frac{U}{I}=frac{12}{0,6}=20(Omega )$

- Theo sơ đồ thì các điện trở mắc nối tiếp nên: R_td = R₁ + R₂ ⇒ R₂ = R_td - R₁ = 20 - 7,5 = 12,5(Ω).

♦ Cách 2: Vì đèn và biến trở ghép nối tiếp nên để đèn sáng bình thường thì I_b = I_Đ = I_Đ(đm) = 0,6A và U_Đ= U_{Đ đm} = I_Đ(đm); R₁ = 0,6.7,5 = 4,5V.

- Hơn nữa: U_Đ + U_b = U = 12V ⇒ U_b = 12 – U_Đ = 12 – 4,5 = 7,5(V).

- Giá trị của biến trở khi này là: $small R_{b}=frac{U_{b}}{I_{b}}=frac{7,5}{0,6}=12,5(Omega )$

b) Từ công thức tính điện trở dây dẫn:

$small R= ho frac{l}{S}$ $small dpi{100} small Rightarrow l=frac{RS}{ ho }=frac{1.10^{-6}.30}{0,4.10^{-6}}=75(m)$

* Bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 9: Một bóng đèn có điện trở R₁ = 600Ω được mắc song song với bóng đèn thứ hai có điện trở R₂ = 900Ω vào hiệu điện thế U_MN = 220V như sơ đồ dưới (hình 11.2 sgk). Dây nối từ M tới A và từ N tới B là dây đồng, có chiều dài tổng cộng là l = 200m và có tiết diện S = 0,2mm² . Bỏ qua điện trở của dây nối từ hai bóng đèn tới A và B. bài 3 trang 33 sgk vật lý 9 a) Tính điện trở của đoạn mạch MN.

b) Tính hiệu điện thế dặt vào hai đầu của mỗi đèn.

° Lời giải bài 3 trang 33 SGK Vật Lý 9:

- Theo bài ra, ta có: Đèn 1: R₁ = 600Ω; Đèn 2: R₂= 900Ω; U_MN = 220V; dây đồng ρ = 1,7.10^-8Ω.m và $small l_{MA} + l_{NB} = l = 200(m)$ ; S = 0,2mm² = 0,2.10^-6m².

a) Tính điện trở của đoạn mạch MN

- Điện trở của dây nối từ M tới A và từ N tới B là:

$small R_{d}=varrho frac{l}{S}=1,7.10^{-8}.frac{200}{0,2.10^{-6}}=17(Omega )$

- Điện trở tương đương của R₁ và R₂ mắc song song là:

$small R_{td}=frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}+R_{2}}=frac{600.900}{600+900}=360(Omega )$

⇒ Điện trở của đoạn mạch MN là R_MN = R_d + R₁₂ = 17 + 360 = 377(Ω).

b) Tính hiệu điện thế dặt vào hai đầu của mỗi đèn.

♦ Cách 1: Cường độ dòng điện mạch chính khi đó là:

$small U=frac{U}{R_{MN}}=frac{220}{377}=0,5836(A)$

⇒ Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là: U₁ = U₂ = I.R₁₂ = 0,5836.360 ≈ 210(V).

♦ Cách 2: Vì dây nối từ M tới A và từ N tới B coi như một điện trở tổng cộng bên ngoài R_d mắc nối tiếp với cụm hai đèn (R₁//R₂) nên ta có hệ thức (U₁₂ là hiệu điện thế hai đầu mỗi đèn: U₁₂ = U_Đ1 = U_Đ2):

$small frac{U_{d}}{U_{12}}=frac{R_{d}}{R_{12}}=frac{17}{360}$ $small Rightarrow U_{d}=frac{17}{360}U_{12}$

- Mặt khác: U_d + U₁₂ = U_MN = 220V

$small Rightarrow frac{17}{360}U_{12}+U_{12}=220(V)$ $small Rightarrow U_{12}=210(V)$

- Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn là U_Đ1 = U_Đ2 = 210V.

Hy vọng với bài viết về một số dạng Bài tập vận dụng Định luật Ôm và Công thức tính Điện trở dây dẫn ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

¤ Nội dung cùng chương 1:

» Bài 9: Sự Phụ Thuộc Của Điện Trở Vào Vật Liệu Làm Dây Dẫn

» Bài 10: Biến Trở – Điện Trở Dùng Trong Kĩ Thuật

» Bài 12: Công Suất Điện

» Bài 13: Điện Năng – Công Của Dòng Điện

¤ Có thể bạn muốn xem:

» Mục lục bài viết SGK Hóa 9 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục bài viết SGK Vật lý 9 Lý thuyết và Bài tập