Cường độ dòng điện (I), Hiệu điện thế (U) và Điện trở (R) trong Mạch Điện Nối Tiếp - Vật lý 9 bài 4

Vậy đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp thì Cường độ dòng điện và Hiệu điện thế trên đoạn mạch nối tiếp này được tính như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới này.

I. Cường độ dòng điện và Hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp

1. Trong đoạn mạch gồm 2 bóng đèn mắc nối tiếp (nội dung Vật lý lớp 7) thì:

- Cường độ dòng điện (I) có giá trị như nhau tại mọi điểm: I=I₁=I₂

- Hiệu điện thế giữa (U) hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế trên mỗi bóng đèn: U=U₁+U₂.

2. Đoạn mạch gồm 2 điện trở mắc nối tiếp.

* Câu C1 trang 11 SGK Vật Lý 9: Quan sát sơ đồ mạch điện hình 4.1 (SGK), cho biết các điện trở R₁, R₂ và ampe kế được mắc với nhau như thế nào?

* Hướng dẫn giải Câu C1 trang 11 SGK Vật Lý 9:

- R₁, R₂ và Ampe kế được mắc nối tiếp với nhau.

* Câu C2 trang 11 SGK Vật Lý 9:  Hãy chứng minh rằng, đối với đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp, hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó.

* Hướng dẫn giải Câu C2 trang 11 SGK Vật Lý 9: 

- Ta có:  và   ,

- Mặt khác, trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm: I = I_R1 = I_R2 

⇒

II. Điện trở tương đương trong đoạn mạch nối tiếp

1. Điện trở tương đương

- Điện trở tương đương của một đoạn mạch gồm các điện trở là điện trở có thể thay thế cho đoạn mạch này, sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.

2. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có 2 điện trở mắc nối tiếp

- Điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng hai điện trở thành phần: R_tđ = R₁ + R₂

* Câu C3 trang 11 SGK Vật Lý 9: Hãy chứng minh công thức tính điện trở tương đương R_tđcủa đoạn mạch gồm hai điện trở R₁, R₂ mắc nối tiếp là R_tđ = R₁ + R₂.

* Hướng dẫn giải Câu C3 trang 11 SGK Vật Lý 9: 

- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp bằng tổng hai hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần: U = U₁ + U₂

- Ta có: U = U₁+ U₂ = I₁.R₁ + I₂.R₂ = I.(R₁ + R₂) (vì I = I₁ = I₂, tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp)

- Mà U = I.R_tđ ⇒ I.(R₁ + R₂) = I.R_tđ

- Chia hai vế cho I ta được R_tđ = R₁ + R₂ (Đpcm).

• Lưu ý: Ampe kế, dây nối trong mạch thường có giá trị rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện,nên ta có thể bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối khi tính điện trở của mạch mắc nối tiếp.

III. Vận dụng tính cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở trong mạch nối tiếp

* Câu C4 trang 12 SGK Vật Lý 9: Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.2 (SGK).- Khi công tắc K mở, hai đèn có hoạt động không? Vì sao?

- Khi công tắc K đóng, cầu chì bị đứt, hai đèn có hoạt động không? Vì sao?

- Khi công tắc K đóng, dây tóc bóng đèn Đ1 bị đứt, đèn Đ2 có hoạt động không? Vì sao?

* Hướng dẫn giải Câu C4 trang 12 SGK Vật Lý 9: 

° Cả 3 trường hợp các Đèn đều không hoạt động vì:

- Khi công tắc K mở, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua đèn.

- Khi công tắc K đóng, cầu chì bị đứt, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua chúng.

- Khi công tắc K đóng, dây tóc bóng đèn Đ1 bị đứt thì đèn Đ2 không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua nó.

* Câu C5 trang 12 SGK Vật Lý 9: a) Cho hai điện trở R₁ = R₂ = 20Ω được mắc như sơ đồ hình 4.3a (SGK)Tính điện trở tương đương của đoạn mạch đó.

sơ đồ điện trở mắc nối tiếp - hình 4.3a

b) Mắc thêm R₃ = 20Ω vào đoạn mạch trên (hình 4.3b SGK) thì điện trở tương đương của đoạn mạch mới bằng bao nhiêu? So sánh điện trở đó với mỗi điện trở thành phần.

sơ đồ điện trở mắc nối tiếp - hình 4.3b

* Hướng dẫn giải Câu C5 trang 12 SGK Vật Lý 9: 

a) Vì mạch mắc nối tiếp nên điện trở tương đương của đoạn mạch là:

R_AB = R₁ + R₂ = 20 + 20 = 2.20 = 40Ω

b) Theo hình, điện trở R₃ được mắc nối tiếp với R₂ nên khi đó mạch điện mới gồm 3 điện trở mắc nối tiếp. Do đó, điện trở tương đương mới của đoạn mạch là:

 R_AC = R₁ + R₂ + R₃ = R_AB + R₃ = 40 + 20 = 60 Ω

 So sánh: R_AC > R₁, R_AC > R₂, R_AC > R₃