Bài 5: Đoạn mạch song song – Vật Lý 9

0
447
doan-mach-song-song

HOCMAI chia sẻ toàn bộ kiến thức mà các em học sinh cần nắm được về Đoạn mạch song song trong chương trình Vật Lý lớp 9. Hãy cùng HOCMAI tìm hiểu chi tiết về bài học này.

I. Lý thuyết về đoạn mạch song song

1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song

Đoạn mạch bao gồm n điện trở được mắc theo dạng song song được biểu diễn như trong hình vẽ sau:

doan-mach-song-song-vat-ly-9

Trong đó R1, R2, R3,… Rn lần lượt là các điện trở trong mạch

UAB là ký hiệu của hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch

I1, I2,…,In lần lượt là ký hiệu của cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

IAB là cường độ dòng điện đi qua mạch chính.

Lúc này ta có các tính chất sau:

+ Cường độ dòng điện trong mạch chính được tính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ trong mạch. Công thức tính:

IAB = I1 + I2 +…+ In

+ Hiệu điện thế ở giữa hai đầu đoạn mạch bao gồm các điện trở được mắc song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu từng đoạn mạch rẽ. Công thức:

UAB = U1 = U2 = … = Un

– Trong một đoạn mạch bao gồm hai điện trở mắc song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với điện trở đó.

doan-mach-song-song-vat-ly-9-1

2. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

Đối với đoạn mạch gồm có hai điện trở mắc song song thì nghịch đảo của điện trở tương đương được tính bằng tổng các nghịch đảo của từng điện trở thành phần:

doan-mach-song-song-vat-ly-9-2

Nếu mở rộng với đoạn mạch có nhiều R ta có công thức:

doan-mach-song-song-vat-ly-9-3

3. Liên hệ thực tế

Những những đường dây điện trung thế hoặc cao thế chạy ngoài trời thông thường rất ít nơi có vỏ cách điện. Các loài chim khi bay qua đây vẫn hay đậu lên những đường dây này mà không bị điện giật chết. Tại sao chim đậu trên dây điện cao thế, trung thế lại không bị giật?

doan-mach-song-song-vat-ly-9-4

Trả lời câu hỏi:

Khi chim đậu lên đường dây điện cao thế, cơ thể của chim sẽ tạo thành một điện trở được mắc song song với đoạn dây điện cao thế giữa hai chân chim. Do điện trở R của cơ thể chim lớn hơn nhiều lần so với điện trở Rđ của đoạn dây dẫn ở giữa hai chân chim nên cường độ của dòng điện qua cơ thể chim rất nhỏ và gần như không gây hại đến chim.

 

II. Bài tập luyện tập

Câu 1 SGK Vật Lý 9 trang 14

Cho sơ đồ mạch điện như hình 5.1 (trong SGK) và các em học sinh hãy cho biết các điện trở R1, R2 được mắc với nhau theo dạng nào. Nêu các vai trò của ampe kế và vôn kế trong sơ đồ đó.

cau-1-trang-14-sgk-vat-ly-9

Hướng dẫn giải

Theo sơ đồ mạch điện theo hình 5.1 SGK ta có thể thấy được điện trở R1 được mắc song song với điện trở R2. Ampe kế sẽ đo cường độ dòng điện của mạch chính. Vôn kế đo hiệu điện thế tại hai đầu của mỗi điện trở và đồng thời cũng là hiệu điện thế của toàn mạch.

Câu 2 SGK Vật Lý 9 trang 14

Chứng minh rằng với một đoạn mạch bao gồm hai điện trở mắc dạng song song, cường độ của dòng điện chạy qua mỗi điện trở có tỉ lệ nghịch với điện trở đó: I1/I2 = R2/R1

Hướng dẫn giải

Ta có hiệu điện thế tại giữa hai đầu cảu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ. Ta có: U = U1 = U2

Mà U = I1R1 = I2R2 vậy I1/I2 = R2/R1

Câu 3 SGK Vật Lý 9 trang 14

Hãy chứng minh công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm 2 điện trở R1, R2 mắc song song là 1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 từ đó suy ra: Rtđ = R1R2/(R1+R2)

Hướng dẫn giải

Ta có: I=U/R, I1=U1/R1, I2=U2/R2.

Mà ta lại có: I = I1 + I2; U = U1 + U2

Mặt khác: I = I1 + I2; U = U1 = U2

Từ các biểu thức trên ta liên hệ với công thức: U/R = U1/R1 + U2/R2

Hay 1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 => Rtđ = R1R2/(R1 + R2)

Câu 4 SGK Vật Lý 9 trang 14

Trong phòng học có sử dụng một đèn dạng đèn dây tóc và một quạt trần bằng nhau hiệu điện thế định mức là 220V. Hiệu điện thế của nguồn là 220V. Mỗi đồ dùng có công tắc và cầu chì bảo vệ riêng biệt.

– Hỏi đèn và quạt mắc thế nào vào nguồn để các thiết bị đều hoạt động bình thường?

– Hãy vẽ sơ đồ của mạch điện. Cho kí hiêu sơ đồ của quạt điện là: M

– Trong trường hợp đèn không hoạt động thì quạt có hoạt động không? Tại sao?

Hướng dẫn giải

– Để cho 2 thiết bị này hoạt động bình thường thì đèn và quạt cần được mắc song song vào nguồn điện 220V

– Sơ đồ mạch điện được thể hiện theo hình bên dưới:

cau-4-trang-14-sgk-vat-ly-9

– Trong trường hợp đèn không hoạt động thì quạt vẫn hoạt động một cách bình thường vì quạt vẫn nằm trong sơ đồ mạch điện kín được mắc vào hiện điện thế đã cho.

Câu 5 SGK Vật Lý 9 trang 14

Cho hai điện trở lần lượt kí hiệu là R1 = R2= 30Ω được mắc như theo sơ đồ sau

– Hãy tính điện trở tương đương của đoạn mạch đó.

– Trong trường hợp nếu mắc thêm một điện trở R3 = 30Ω vào đoạn mạch trên (như trong hình 5.2b SGK) thì điện trở tương đương của đoạn mạch mới lúc này là bao nhiêu?

Hãy so sánh điện trở tương đương mới với các điện trở thành phần

Hướng dẫn giải

Ta có:

R12 = R1R2/(R1+R2) = 30.30/(30+30) = 15 (Ohm)

Điện trở tương đương của toàn bộ đoạn mạch là

Rtđ = R12R3/(R12+R3) = 15.30/(15+30) = 10 (Ohm)

Vậy từ đó ta thấy được điện trở tương đương nhỏ hơn điện trở thành phần.

 

Trên đây là toàn bộ kiến thức cơ bản mà các em học sinh cần nắm được về đoạn mạch song song trong chương trình Vật Lý 9. Hy vọng với các kiến thức này sẽ giúp các em có thể dễ dàng giải quyết các dạng bài tập liên quan và đạt kết quả cao trong quá trình học sắp tới.

Tham khảo thêm:

Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn

Đoạn mạch nối tiếp