Đáp án Vật lí 9 cánh diều Bài 7: định luật ohm. Điện trở

BÀI 7: ĐỊNH LUẬT OHM. ĐIỆN TRỞ

Mở đầu: Vì sao có thể điểu chỉnh được độ sáng của chiếc đèn pin trong hình 7.1 bằng cách vặn núm xoay?

Hướng dẫn chi tiết:

Khi vặn núm xoay, tức là đang điều chỉnh giá trị của điện trở R, khi R thay đổi thì I cũng thay đổi (tỉ lệ nghịch – Định luật Ohm), vì thế có thể điều chỉnh được độ sáng của chiếc đèn pin trong hình 7.1 bằng cách vặn núm xoay.

I. TÁC DỤNG CẢN TRỞ DÒNG ĐIỆN CỦA ĐOẠN DÂY DẪN

Câu 1: Dựa vào độ sáng của đèn, em hãy:

2. a) So sánh cường độ dòng điện trong mạch khi dùng R1 và khi dùng R2.
3. b) Chứng tỏ các đoạn dây dẫn khác nhau có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Làm thí nghiệm sau đó so sánh độ sáng của 2 đèn R₁ và R₂
2. b) Do điện trở khác nhau nên tác dụng cản trở khác nhau

II. MỐI LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ HAI ĐẦU ĐOẠN DÂY DẪN

Câu 1:

1. a) Tác dụng cản trở dòng điện của hai đoạn dây dẫn R, và R, có khác nhau như trong thí nghiệm 1 hay không?
2. b) Rút ra nhận xét vé mỗi liên hệ giữa cường độ dòng điện trong đoạn dây dẫn với hiệu điện thể giữa hai đầu đoạn dây dẫn đó và mô tả mỗi liên hệ đó bằng biểu thức toán học.
3. c) Dự đoán độ lớn của cường độ dòng điện qua R, và qua R, khi hiệu điện thế là 2,2 V. Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra kết quả đó.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Dụng cụ: Điện trở R₂ = 3 Ω và điện trở R₁ = 6 Ω

Đóng khóa K, quan sát cường độ dòng điện trong mạch khi dùng R₂ = 3 Ω lớn hơn khi dùng R₁ = 6 Ω.

® Tác dụng cản trở dòng điện của hai đoạn dây dẫn R₁ và R₂, có khác nhau như trong thí nghiệm 1.

1. b) Biểu thức toán học: I = U/R

c)

• Dự đoán:
• Cường độ dòng điện qua R₁: I₁ = U / R₁
• Cường độ dòng điện qua R₂: I₂ = U / R₂
• Vì R1 > R2 (theo thí nghiệm 1), I1 < I2.
• Kiểm tra:
• Tiến hành thí nghiệm với U = 2,2 V.
• Đo cường độ dòng điện qua R1 và R2.
• So sánh kết quả đo với dự đoán.

Câu 2: Cần đặt vào hai đấu đoạn dây dẫn một hiệu điện thể bằng bao nhiều để cường độ dòng điện trong dây dẫn lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện khi hiệu điện thế là 1,2 V?

Hướng dẫn chi tiết:

I = U/R ® I tăng 2 lần ® U tăng 2 lần ® U = 2.4 V

III. ĐỊNH LUẬT OHM

Câu 1: Tác dụng cản trở dòng điện của đoạn dây dẫn x lớn gấp 2 lần đoạn dây dẫn y. Nếu hiệu điện thể giữa hai đầu đoạn dây dẫn x là U, = 1,2 V thì cần đặt vào hai đầu đoạn dây dẫn y một hiệu điện thể U, bằng bao nhiêu? Biết rằng, cường độ dòng điện trong hai đoạn dây dẫn là như nhau.

Hướng dẫn chi tiết:

Rx = 2Ry ® Ux = 1/2Uy ® Ux = 0,6V.

IV. ĐIỆN TRỞ CỦA MỘT ĐOẠN DÂY DẪN

Câu 1: Điện trở của đoạn dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố nào? Căn cứ nào giúp em đưa ra dự đoán đó?

Hướng dẫn chi tiết:

Từ nhiều thí nghiệm đo điện trở của những đoạn dây dẫn có chất liệu, hình dạng giống hệt nhau nhưng kích thước khác nhau cho thấy chúng có điện trở khác nhau. Như vậy, điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào kích thước của dây dẫn.

Câu 2: Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra sự phụ thuộc của điện trở vào chiếu dài và tiết diện của đoạn dây dẫn.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương án thí nghiệm:

• Chuẩn bị một đoạn dây dẫn với độ dày và chất liệu đồng đều.
• Sử dụng một máy đo điện trở để đo điện trở của đoạn dây dẫn ban đầu.
• Sử dụng một máy đo điện áp để đo hiệu điện thể qua đoạn dây dẫn khi điện áp được cung cấp vào hai đầu của đoạn dây dẫn.
• Tính toán cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn bằng công thức I = U/R (trong đó U là hiệu điện thể và R là điện trở).
• Giữ nguyên độ dày và chất liệu của đoạn dây dẫn, tăng chiếu dài của đoạn dây dẫn lên và lặp lại bước 2, 3 và 4 để tính toán cường độ dòng điện mới.
• So sánh cường độ dòng điện ban đầu với cường độ dòng điện sau khi tăng chiếu dài để xem xét sự thay đổi của điện trở.
• Lặp lại bước 5 với các giá trị khác nhau của chiếu dài để xác định mối quan hệ giữa điện trở và chiếu dài.
• Giữ nguyên chiếu dài và tăng tiết diện của đoạn dây dẫn lên, và lặp lại bước 2, 3 và 4 để tính toán cường độ dòng điện mới.
• So sánh cường độ dòng điện ban đầu với cường độ dòng điện sau khi tăng tiết diện để xem xét sự thay đổi của điện trở.
• Lặp lại bước 8 với các giá trị khác nhau của tiết diện để xác định mối quan hệ giữa điện trở và tiết diện.

Câu 3: Dựa vào bảng 72, tính điện trở của đoạn dảy nichrome dài 0,5 m và có tiết diện 1 mm².

Hướng dẫn chi tiết:

R = p x l/S = 1.10 x 10^-6 x 0.5 /10^-6 = 0.55(Ω)

Câu 4: Tính chiều dài của đoạn dây đồng có đường kính tiết diện 0,5 mm, điện trở 20 Q ở nhiệt độ 20 °C.

Hướng dẫn chi tiết:

Điện trở suất của đồng ở nhiệt độ 20 °C là ρ = 1,72.10^-8 Ωm.

Đường kính tiết diện của dây đồng là d = 0,5 mm, bán kính là r = d/2 = 0,25 mm.

Tiết diện của dây đồng: S = πr² = 3,14 * (0,25 mm)² = 0,19625 mm².

R = ρ * l / S ® l = 202,54 m.

Vận dụng: Để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn điện dùng trong gia đình

1. a) Nên chọn dây dẫn nhôm hay dây dẫn đồng? Vì sao?
2. b) Với cùng một loại dây, nên chọn dây có tiết diện nhỏ hay lớn? Vì sao?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Điện trở tỉ lệ thuận với bản chất dây dẫn (điện trở suất), vì vậy để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn thì cần giảm điện trở suất. Điện trở suất của đồng < điện trở suất của nhôm, nên chọn dây dẫn bằng đồng.
2. b) Điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn (S), vì vậy để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn thì cần tăng tiết diện dây dẫn. Với cùng một loại dây, ta nên chọn dây có tiết diện lớn hơn.