Ghép các nguồn điện thành bộ, bộ nguồn ghép nối tiếp, song song và hỗn hợp đối xứng - Vật lý 11 bài 10

Vậy đối với mạch có nhiều bộ nguồn điện được ghép nối tiếp, ghép song song hay ghép hỗn hợp đối xứng thì công thức và cách tính hiệu điện thế hay suất điện động, cường độ dòng điện và điện trở như thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

I. Đoạn mạch chứa nguồn điện (nguồn phát điện)- Đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện (nguồn phát), dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm.

- Hiệu điện thế U_AB giữa hai đầu A và B của đoạn mạch, trong đó A nối với cực dương của nguồn điện: U_AB = ξ - I(r + R).

* Ví dụ (câu C3 trang 56 SGK Vật lý 11): Hãy viết hệ thức tính UBA đối với đoạn mạch và tính hiệu điện thế này khi cho biết E (hay ξ) = 6V; I = 0,5A; r = 0,3Ω; và R = 5,7Ω.

° Lời giải câu C3 trang 56 SGK Vật lý 11:

- Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch: 

 ⇒ U_BA = I.(r + R) – E

- Vận dụng với: E = 6V; I = 0,5A; r = 0,3ω và R = 5,7ω

- Ta có: U_BA = 0,5.(0,3 + 5,7) - 6 = -3(V).

II. Ghép các nguồn điện thành bộ

1. Bộ nguồn ghép nối tiếp

- Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện (ξ₁, r₁), (ξ₂, r₂),..., (ξ_n, r_n), được ghép nối tiếp với nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp.

- Suất điện động của n bộ nguồn nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn điện có trong bộ: ξ_b = ξ₁ + ξ₂ +...+ ξ_n.

- Điện trở trong r của n bộ nguồn nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ: r_b = r₁ + r₂ +...+ r_n.

2. Bộ nguồn ghép song song

- Bộ nguồn song song là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau, trong đó nối cực dương của các nguồn vào cùng một điểm A và nối cực âm của các nguồn vào cùng điểm B.- Bộ nguồn song song có suất điện động và điện trở trong là: ξ_b = ξ và .

3. Bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng

- Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy gồm m nguồn điện giống nhau ghép nối tiếp như sau:- Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng có suất điện động và điện trở trong là: ξ_b = mξ; .

- Với n là số dãy song song, m là số nguồn của mỗi dãy.

III. Bài tập vận dụng về bộ nguồn ghép nối tiếp, song song hay hỗn hợp đối xứng.

* Bài 1 trang 58 SGK Vật Lý 11: Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều như thế nào?

>> Giải bài 1 trang 58 SGK Vật Lý 11

* Bài 2 trang 58 SGK Vật Lý 11: Trình bày các mối quan hệ đối với đoạn mạch chứa nguồn điện

>> Giải bài 2 trang 58 SGK Vật Lý 11

* Bài 3 trang 58 SGK Vật Lý 11: Trình bày cách ghép các 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 bài 3 trang 58 SGK Vật Lý 11

* Bài 4 trang 58 SGK Vật Lý 11: Một ắc quy có suất điện động và điện trở trong là ξ = 6V và r = 0,6Ω .Sủa dụng ắc quy này để thắp sáng bóng đèn có ghi 6V-3W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai cực của ắc quy khi đó.

>> Giải bài 4 trang 58 SGK Vật Lý 11

* Bài 5 trang 58 SGK Vật Lý 11: Hai nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là ξ₁ = 4,5V, r₁ = 3Ω; ξ₂ = 3V; r₂ = 2Ω. 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 bài 5 trang 58 SGK Vật Lý 11

* Bài 6 trang 58 SGK Vật Lý 11: Trong mạch điện có sơ đồ hình dưới, hai pin có cùng suất điện động ξ = 1,5V và điện trở trong r = 1Ω. Hai bóng đèn giống nhau có cùng số ghi trên đèn là 3V - 0,75W. Cho rằng điện trở của các đèn không thay 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 có công suất tiêu thụ điện năng là bao nhiêu?

>> Giải bài 6 trang 58 SGK Vật Lý 11