CHƯƠNG IV: DÒNG ĐIỆN. MẠCH ĐIỆN

BÀI 23: ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện có điện trở trong r với mạch ngoài có tổng trở là R thì cường độ dòng điện trong mạch được xác định bởi biểu thức:

Giải:

Định luật Ôm đối với toàn mạch là I =

Câu 2: Trong mạch điện kín gồm có nguồn điện có suất điện động E , điện trở trong r và mạch ngoài có điện trở R. Khi có hiện tượng đoản mạch thì cường độ dòng điện trong mạch I có giá trị?

Giải:

Khi xảy ra đoản mạch, R ≈ 0.

Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch là I =  =

Câu 3: Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì cường độ dòng điện cho toàn mạch tỉ lệ với?

Giải:

Biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch là I =

Vậy cường độ dòng điện trong toàn mạch tỉ lệ nghịch với tổng điện trở trong và điện trở ngoài.

Câu 4: Khi có hiện tượng đoản mạch xảy ra thì?

Giải:

Khi xảy ra đoản mạch, điện trở mạch ngoài R ≈ 0.

Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch là I =  =

Vì r thường rất nhỏ, đặc biệt với acquy, điện trở trong có thể chỉ khoảng vài phần trăm ôm, nên cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại.

Câu 5: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là?

Giải:

Cường độ dòng điện trong mạch là I =  =  = 2,5 A.

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Cho một mạch điện gồm một pin 1,5 V có điện trở trong 0,5 Ω nối với mạch ngoài là một điện trở 4,5 Ω. Cường độ dòng điện trong toàn mạch là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

I =  =  = 0,3 (A)

Câu 2: Một mạch điện có nguồn là một pin 9 V, điện trở trong 1 Ω và mạch ngoài gồm 2 điện trở mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 5 Ω, 3 Ω. Cường độ dòng điện trong toàn mạch là?

Giải:

Điện trở mạch ngoài là R_N = R₁ + R₂ = 5 +3 = 8 Ω.

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

I =  =   = 1(A)

Câu 3: Một nguồn điện có điện trở trong 0,5 (W) và suất điện động 4,5 V được mắc với điện trở  8,5 (W) thành mạch kín. Cường độ dòng điện trong mạch là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch.

I =  =  = 0,5A

Câu 4: Trong một mạch kín mà điện trở ngoài là 10 Ω, điện trở trong là 1 Ω có dòng điện là 2 A. Hiệu điện thế 2 đầu nguồn là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch.

I =  ⇒ E = I.(r+R) = 2.(1+10) = 22(V)

Câu 5: Một acquy 3 V, điện trở trong 20 mΩ, khi đoản mạch thì dòng điện qua acquy là?

Giải:

Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua acquy là:

I =  =  = 150

3. VẬN DỤNG

Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ.

Suất điện động E = 28V, điện trở trong r = 2 , R = 5 . Độ lớn của cường độ dòng điện trong mạch chính là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

I =  =  = 4 (A)

Câu 2: Trong một mạch kín mà điện trở ngoài là 10 Ω, điện trở trong là 1 Ω có dòng điện là 0,5 A. Hiệu điện thế 2 đầu nguồn và suất điện động của nguồn là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

I =  ⇒ E = I.(r+R) = 0,5.(10 + 1) = 5,5 (V)

Hiệu điện thế hai đầu nguồn điện là U = E –I.r = 5,5–0,5.1 = 5 V

Câu 3: Một nguồn có E = 6 V; r = 1 W. Mạch ngoài gồm hai điện trở ghép song song có giá trị là 6 W và 3 W. Cường độ dòng điện có giá trị là?

Giải:

Mạch ngoài gồm hai điện trở ghép song song có giá trị là 6 W và 3 W, nên điện trở tương đương của mạch là:

  =  = 2(Ω)

Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch.

I =  =   = 2(A)

Câu 4: Một mạch có hai điện trở 4 W và 6 W song song, được nối với một nguồn điện có điện trở trong 0,6 W. Hiệu suất của nguồn điện là?

Giải:

Điện trở tương đương của mạch ngoài là:   =  = 2,4(Ω)

Hiệu suất của nguồn điện là H =  =    .100% = 80%

Câu 5: Một mạch điện có 2 điện trở 6 Ω và 9 Ω mắc song song được nối với một nguồn điện có điện trở trong 0,4 Ω. Hiệu suất của nguồn điện là?

Giải:

Điện trở tương đương của mạch ngoài là:   =  = 3,6(Ω)

Hiệu suất của nguồn điện là H =  =    .100% = 90%

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 1: Một nguồn điện có điện trở trong 0,2 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Suất điện động của nguồn điện là?

Giải:

Cường độ dòng điện trong mạch là I =  =  = 2,5 A.

Áp dụng công thức tính U = E  – I.r

=>  = U + I.r = 12 + 2,5.0,2 = 12,5 V.

Câu 2: Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến 20 Ω. Khi giá trị của biến trở là R₁ thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V) và cường độ dòng điện là 2 A. Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2,5 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là?

Giải:

+ Khi giá trị của biến trở là R₁ thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 V. Vậy U₁ = E – I₁.r => 4,5 = E – 2.r

+ Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2,5 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 V.

Vậy U₂ = E – I₂.r => 4 = E – 2,5.r

Ta có hệ phương trình:

Câu 3: Một nguồn điện có suất điện động E  = 6 V, điện trở trong r = 2 Ω, mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 W thì điện trở R phải có giá trị?

Giải:

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài

P = U.I = I².R = ()² .R = ()² .R = 4 ⇒ R=1Ω  hoặc R = 4Ω

Câu 4: Cho mạch điện như hình vẽ.

Suất điện động E  = 28V, điện trở trong r = 2 , R = 5 .

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là?

Giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

I =  =  = 4 (A)

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là P  = U.I = I².R = 4².5 = 80 W

Câu 5: Một acquy được dùng làm thí nghiệm với biến trở và ghi lại kết quả như sau: khi cường độ dòng điện là 4 A thì công suất mạch ngoài là 72 W, khi cường độ dòng điện là 6 A thì công suất mạch ngoài là 90 W. Tính suất điện động và điện trở trong của acquy?

Giải:

Công suất mạch ngoài là P  = U.I = I².R

Khi cường độ dòng điện là 4 A thì công suất mạch ngoài là 72 W thì ta có

P₁ = .R₁ = 4² .R₁ = 72 ⇒ R₁ = 4,5 Ω   

Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì I₁ =  ⇒ E =4.(r + 4,5) = 4r+18

Khi cường độ dòng điện là 6 A thì công suất mạch ngoài là 90 W, ta có

P₂ = .R₂ = 6² .R₂ = 90 ⇒ R₂ = 2,5 Ω

Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì I₂ =  ⇒ E = 6.(r+2,5) = 6r + 15

Ta có hệ phương trình :

⇒