Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn chi tiết Vật Lý 9

0
1814
bai-tap-van-dung-dinh-luat-om-va-cong-thuc-tinh-dien-tro-cua-day

Để giúp các em học sinh nắm chắc kiến thức và vận dụng tốt để giải bài tập về chuyên đề Điện trở của dây dẫn – Định luật Ôm. Trong bài viết này, HOCMAI sẽ dành cho các em bài viết hướng dẫn giải Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn trong SGK Vật Lý 9.

 

Bài viết tham khảo thêm:

 

Bài 1 | Trang 32 SGK Vật Lý 9

Một dây dẫn bằng chất liệu nicrom dài 30m, tiết diện là 0,3mm2 được mắc vào một hiệu điện thế 220V. Tính cường độ của dòng điện chạy qua dây dẫn này.

Tóm tắt đề:

Dây nicrom có:

  • ρ = 1,1.10^-6 Ω.m 
  • l = 30m
  • S = 0,3 mm² = 0,3.10^-6 m² 
  • U = 220V
  • I = ?

Gợi ý đáp án

Ta có:

– Chiều dài của dây: l = 30m

– Tiết diện dây: S = 0,3 mm² = 0,3.10^-6 m²

– Điện trở suất của chất liệu nicrom: ρ = 1,1.10^-6 Ω.m 

– Hiệu điện thế: U = 220V

– Điện trở của dây dẫn:

R = ρ . l/S = 1,1.10^-6 . 30/0,3.10^-6  = 110Ω

⇒ Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là:

I = U/R = 220/110 = 2A

 

Bài 2 | Trang 32 SGK Vật Lý 9

Một bóng đèn lúc sáng hơn bình thường sẽ có điện trở R1 = 7,5Ω và cường độ của dòng điện chạy qua đèn lúc đó là I = 0,6 A. Bóng đèn này được mắc nối tiếp cùng với một biến trở và chúng được mắc vào một hiệu điện thế U = 12V như ở sơ đồ hình 11.1 sau đây:

bai-tap-van-dung-dinh-luat-om-va-cong-thuc-tinh-dien-tro-cua-day.-1

a) Phải điều chỉnh lại biến trở có trị số điện trở R2 là bao nhiêu để bóng đèn có thể sáng bình thường?

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

Tóm tắt đề:

  • RĐ = R1 = 7,5Ω 
  • I Đdm  = I = 0,6A 
  • đèn nối tiếp với biến trở 
  • U = 12V

a) Để đèn sáng bình thường ⇒ Rb = R2 = ?

b) Rb max = 30Ω, dây nikelin có ρ = 0,4.10^-6 Ω.m và S = 1mm² = 1.10^-6m² ⇒ l = ?

Gợi ý đáp án

a) 

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

Rtđ = U/I = 12/0,6 = 20Ω 

Theo sơ đồ như hình 11.1 ⇒ Rtđ = R1 + R2

Từ đó ta sẽ tính được: R2 = Rtđ – R1 = 20 – 7,5 = 12,5Ω

Cách giải 2: Vì đèn và biến trở được ghép nối tiếp nên để đèn có thể sáng bình thường ⇒ Ib = IĐ = I Đdm = 0,6A và UĐ = U Đdm = I Đdm . R1 = 0,6.7,5 = 4,5V

Mặt khác UĐ + Ub = U = 12V ⇒ Ub = 12 – UĐ = 12 – 4,5 = 7,5V

Biến trở lúc này có giá trị là:

Rb = Ub/Ib = 7,5/0,6 = 4,5V

b) Từ công thức R = ρ . l/S suy ra I = R.S/ρ = 30 . 1.10^-6 / 0,4.10^-6 = 75m

 

Bài 3 | Trang 32 SGK Vật Lý 9

Một bóng đèn có điện trở là R1 = 600Ω được mắc song song cùng với bóng đèn thứ hai có điện trở là R2 = 900Ω vào một hiệu điện thế UMN = 220V như sơ đồ ở hình 11.2 SGK. Dây nối từ M đến A và từ N đến B là dây bằng đồng, có chiều dài tổng cộng là l = 200m và có tiết diện là S = 0,2mm². Bỏ qua điện trở của dây được nối từ hai bóng đèn tới A và B.

a) Tìm điện trở của đoạn mạch MN.

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

Tóm tắt đề:

  • Đèn 1 có R1 = 600Ω 
  • Đèn 2 có R2 = 900Ω 
  • UMN = 220V 
  • Dây bằng đồng ρ = 1,7.10^-8 Ω.m 
  • lMA + lNB = l = 200m 
  • S = 0,2mm² = 0,2.10^-6 m²

a) RMN = ?

b) UĐ1 = ? và UĐ2 = ?

Gợi ý đáp án

a)

– Điện trở của dây được nối từ M đến A và từ N tới B là:

Rd = ρ . l/S = 1,7.10^-8 . 200/0,2.10^-6 = 17Ω

– Điện trở tương đương của cả hai bóng đèn R1 và R2 được mắc song song là:

R12 = (R1.R2) / (R1 + R2) = (600.900) / (600 + 900) = 360Ω 

– Đoạn mạch MN có điện trở là:

RMN = Rd + R12 = 17 + 360 = 377Ω 

b)

+ Cách 1:

Dòng điện mạch chính có cường độ là:

I = U / RMN = 220/377 = 0,584A

⇒ Hiệu điện thế được đặt vào hai đầu mỗi đèn là:

U1 = U2 = I.R12 =  0,584.360 = 210V

+ Cách 2:

Vì dây nối từ M đến A và từ N đến B coi như một điện trở tổng cộng ở bên ngoài Rd mắc nối tiếp với cụm hai đèn (R1 // R2) nên ta có hệ thức:

Ud/U12 = Rd/R12 = 17/360 ⇒ Ud = U12.(17/360) 

(Trong đó U12  là hiệu điện thế hai đầu mỗi đèn: U12 = UĐ1 = UĐ2)

Mà Ud + U12 = UMN = 220V

Từ đó suy ra:

U12.(17/360)  + U12 = 220V ⇒ U12 = 210V

Vậy hiệu điện thế được đặt vào hai đầu của mỗi đèn là: UĐ1 = UĐ2 = 210V.

 

Trên đây là bài viết hướng dẫn giải Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn. Bài viết bao gồm hướng dẫn giải chi tiết 3 bài tập trong SGK Vật lý trang 32. Hy vọng qua bài viết này, các em học sinh đã hiểu rõ cũng như biết cách vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn vào giải bài tập Vật Lý của mình.